Evolution des orogènes

Les ceintures orogéniques résultent d’un épaississement de la croûte par accrétion magmatique et tectonique dans les zones de convergence de plaques lithosphériques. Cet épaississement se manifeste en surface par la formation de chaines de montagnes et en profondeur par la création d’une racine crustale, et s’exprime par de la déformation et du métamorphisme pouvant atteindre la fusion partielle. L’équipe Terre-Interne-Lithosphère étudie cette dynamique orogénique avec une démarche géologique basée sur la caractérisation et l’analyse des roches magmatiques et métamorphiques et celles des structures, pour reconstituer leur évolution pression-température-temps-déformation. Cette démarche s’applique en particulier à l’étude des racines partiellement fondues des chaînes de montagnes. Nos chantiers couvrent des chaînes récentes (Andes, Pyrénées, Alpes, domaine égéen, Himalaya-Tibet,…) et anciennes (ceinture Varisque d’Europe occidentale, Eburnéen d’Afrique de l’Ouest, chaîne Pan-Africaine d’Afrique Centrale…). Ces cibles d’âges différents et aux caractéristiques contrastées permettent de discuter de l’évolution de la dynamique des orogènes au cours de l’histoire de la Terre. Notre connaissance des orogènes sert de base à l’étude de la croissance et de la différenciation crustale, de l’évolution du style tectonique et de la formation des ressources minérales et énergétiques.

Personnes impliquées: M. Gerbault, S. Duchêne, M.de Saint Blanquat, J. Ganne, J. Berger, O. Laurent, M. Grégoire, S. Rousse, M.-A. Kaczmarek, S. Brichau, O. Vanderhaeghe.

Evolution P-T-t-D des orogènes

Les outils de la pétrologie métamorphique et magmatique associés à la géochronologie permettent de reconstituer l’évolution thermique de la croûte orogénique (évolution Pression-Température-temps-déformation) et d’apporter des contraintes à la modélisation des causes de variation de la structure thermique de la croûte.

Structure thermique de la croûte Varisque dans les massifs Nord-Pyrénéens

Les données PTt obtenues sur les massifs nords-pyrénéens montrent une structure thermique à 300 Ma caractérisée par i) une croûte profonde et intermédiaire à température constante (700-800°C) et un gradient fort en surface (ca. 70°/km). Cette structure pourrait être expliquée par la fusion partielle généralisée de la croûte et la migration vers le haut des magmas produits jusqu’à environ 10 km de la surface. *Lemirre, B. (2018) Origine et développement de la thermicité dans les Pyrénées varisques. Thèse de l’Université Paul Sabatier.*

Dynamique des racines crustales partiellement fondues

La nature des racines crustales est étroitement liée aux transfert magmatiques au cours de l’orogenèse. Nous utilisons les outils de la géologie structurale, de la pétrochronologie et de la géochimie pour identifier l’extension spatiale et temporelle de la fusion partielle et discuter de son impact sur l’évolution des épaisseurs crustales, sur le relief et la différenciation de la lithosphère.

Dynamique de la croûte partiellement fondue de l’île de Naxos (Cyclades)

L’analyse des structures et l’enregistrement des âges des zircons du dôme et des sous-dômes migmatitiques de Naxos suggèrent une dynamique de convection compatibles avec des paramètres physiques plausibles. Vanderhaeghe, Krukenberg, Gerbault, Martin, Duchêne, Deloule, 2018.

Avec T. Bonometti à l’IMFT, la thèse d’Aurélie Louis-Napoléon a permis de déterminer les conditions thermo-mécaniques nécessaires à la formation et de structures polydiapiriques cohérentes avec les donnéess de Naxos. Louis Napoléon et al., GJI, 2021.

Evolution séculaire des processus orogéniques

Les différentes cibles étudiées permettent d’étudier l’évolution de la dynamique des ceintures orogéniques au cours du temps, depuis le Protérozoïque (Afrique de l’ouest, Sveconorvégien en Norvège), en passant par l’orogenèse Varisque (Pyrénées, Massif Central) jusqu’à la convergence alpine sensu lato (Egée, Alpes, Himalaya-Tibet, Andes…).

Epaisseur et gradient de la croûte continentale de l’Archéen à nos jours

L’intégration des processus orogéniques au cours du temps permet d’identifier les grandes étapes de la dynamique terrestre, en lien avec le refroidissement séculaire et la mise en place de la tectonique moderne. Cette démarche trouve une expression originale dans une approche statistique basée sur l’exploitation des bases de données pétrologiques et géochimiques qui permet d’identifier des proxys temporels des paramètres de 1er ordre (température du manteau, épaisseur de croûte, gradients géothermiques…).
*Ganne J., Feng X., McFarlane H., Macouin M., Rousse S., Naba, S., Traoré 1. Hodel F. et al.. Geosciences* (2018).

Liens: Axe Transverse Géodynamique, transferts, Chantiers, etc…

Personnes impliquées: J. Berger, S. Brichau; S. Duchene, J. Ganne, M. Gerbault, M. Grégoire, MA Kaczmarek, O. Laurent, S. Rousse, M. de St Blanquat, O. Vanderhaeghe.

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