Comportement mécanique des lithosphères continentales chaudes : évolution des cratons Néoarchéens et Paléoprotérozoïques de Terre Adélie (Antarctique Est) et du Gawler (South Australia)

Mechanical behaviour of warm continental lithospheres : evolution of the Neoarchaeans and Paleoproterozoics cratons of Terre Adélie (East Antarctica) and Gawler (South Australia)

• Auteur / Autrice : Guillaume Duclaux
• Direction : René Pierre Ménot, Patrice F. Rey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Saint-Etienne en cotutelle avec University of Sydney

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lithosphère

Cratons

Résumé

Le bouclier Est Antarctique est constitué de nombreux domaines géologiques accrétés autour de 530 Ma. Tous ces domaines enregistrent la trace des événements Grenvillien et Pan-Africain à l’exception d’un seul : le Craton de Terre Adélie. Le Craton de Terre Adélie et son prolongement septentrional, le Craton du Gawler (en South Australia), font partie d’un même bloc : le Mawson Continent. Ils présentent donc une histoire géologique commune avant l’ouverture du domaine océanique Austral il y a environ 90 Ma. Ces cratons sont constitués d’un socle métamorphique polyphasé formé et structuré lors de deux événements géologiques majeurs datés au Néoarchéen (~ 2. 5 Ga) et au Paléoprotérozoïque (~ 1. 7 Ga). Cette étude présente les mécanismes tectoniques à l’origine de la structuration de ce paléo-continent. Les campagnes de terrain et les travaux en laboratoire (pétrologie, géochronologie Ar–Ar et U–Th–Pb) réalisés sur des roches provenant des deux cratons ont permis (1) de préciser l’âge et l’origine de la déformation néoarchéenne ainsi que le comportement de la lithosphère continentale à cette époque et (2) de quantifier l’importance de la déformation paléoprotérozoïque au sein du noyau archéen et dans les domaines paléoprotérozoïques adjacents. Ces travaux apportent de nouvelles contraintes sur la tectonique précambrienne. Nos travaux ont permis de mettre en évidence et de modéliser numériquement en 3D l’évolution à l’échelle lithosphérique de la déformation lors de l’affaiblissement des contraintes tectoniques convergentes appliquées à une lithosphère archéenne chaude. Sous l’influence de la gravité, la lithosphère chaude va fluer dans une direction perpendiculaire à celle de convergence, principalement par des mécanismes de constriction horizontale. De plus, nous mettons en évidence une dualité rhéologique entre un noyau cratonique stable et sa couverture autochtone lors deprocessus tardifs de réactivation tectonique

The East Antarctic Shield is made of several geological domains amalgamated at about 530 Ma, during the Ross orogeny. All this domains but one recorded Grenvillian and Pan-African events : the Terre Adelie Craton. The Terre Adelie Craton and its northern extension, the Gawler Craton (in South Australia), are both parts of a same block : the Mawson continent. Also, they display identical geological histories prior the opening of the Southern Ocean basin at around 90 Ma. These cratons are made of a polymetamorphic basement structured during two main orogenesis dated to Neoarchaean (~ 2. 5 Ga) and Paleoproterozoic (~ 1. 7 Ga) times. The present work deals with the study of the tectonic mechanisms responsible for the structuration of the Mawson Paleo-continent. Field investigations and laboratory work (petrology, Ar–Ar and U–Th–Pb geochronology) on samples from both cratons allowed (1) to precise the age and the origin of the Neoarchaean deformation and the mechanical behaviour of the continental lithosphere at that time, and (2) to quantify the magnitude of the Paleoproterozoic deformation within the Archaean crust and in adjacent Paleoproterozoic domains. This work provides new constraints regarding Precambrian tectonics. Our results allowed us to evidence and to numerically model in 3D at the lithospheric-scale, the strain evolution during waning of convergence force into a warm Archaean lithosphere. We show that tectonic and gravitationnal forces compete in order to drive horizontal constrictive flow of the continental lithosphere, in a direction perpendicular to the convergence. Furthermore, we illustrate rheological duality between a stabilized cratonic domain and its autochtonous sedimentary cover during later tectonic reactivation