Evolution du refroidissement, de l'exhumation et de la topographie des arcs magmatiques actifs : exemple des North Cascades (USA) et de zone de faille Motagua (Guatemala)

par Thibaud Simon-Labric

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l'univers, et de l'environnement

Sous la direction de Peter van der Beek et de Christian Teyssier.

Soutenue le 27-01-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Torstern Venneman.

Le jury était composé de Peter van der Beek, Christian Teyssier, Lukas Baumgartner.

Les rapporteurs étaient Todd Ehlers, Olivier Vanderhaeghe.

mots clés

• North Cascades
• Faille de Motagua
• Réorganisation des réseaux de drainage
• Arc magmatique
• Thermochronologie
• Gradient géothermique

Résumé

Cette thèse cible l'étude de la structure thermique de la croûte supérieure (<10km) dans les arcs magmatiques continentaux, et son influence sur l'enregistrement thermochronologique de leur exhumation et de leur évolution topographique. Nous portons notre regard sur deux chaînes de montagne appartenant aux Cordillères Américaines : Les Cascades Nord (USA) et la zone de faille Motagua (Guatemala). L'approche utilisée est axée sur l'utilisation de la thermochronologie (U-Th-Sm)/He sur apatite et zircon, couplée avec la modélisation numérique de la structure thermique de la croûte. Nous mettons en évidence la variabilité à la fois spatiale et temporelle du gradient géothermique, et attirons l'attention du lecteur sur l'importance de prendre en compte la multitude des processus géologiques perturbant la structure thermique dans les chaînes de type cordillère, c'est à dire formées lors de la subduction océanique sous un continent.

mots clés

• North Cascades
• Motagua fault zone
• Drainage reorganization
• Magmatic arc
• Thermochronology
• Geothermal gradient

Titre traduit

Cooling, exhumation and topographic evolution in continental magmatic arcs : an integrated thermochronological and numerical modelling approach : example from North Cascades (U.S.A.) and the Motagua fault zone (Guatemala)

Résumé

This thesis focuses on the influence of the dynamic thermal structure of the upper crust (<10km) on the thermochronologic record of the exhumational and topographic history of magmatic continental arcs. Two mountain belts from the American Cordillera are studied: the North Cascades (USA) and the Motagua fault zone (Guatemala). I use a combined approach coupling apatite and zircon (U-Th-Sm)/He thermochronology and thermo-kinematic numerical modelling. This study highlights the temporal and spatial variability of the geothermal gradient and the importance to take into account the different geological processes that perturb the thermal structure of Cordilleran-type mountain belts (i.e. mountain belts related to oceanic subduction underneath a continent).