Structure des croûtes profondes à déformation syn-magmatique en contexte extensif

Structure of deep crusts affected by syn-magmatic deformation in extensional contexts

• Auteur / Autrice : Marie Bidault
• Direction : Laurent Geoffroy, Laurent Arbaret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences marines
• Date : Soutenance le 04/03/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Géosciences Océan (Plouzané, Finistère ; 2017-2021)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Callot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Geoffroy, Laurent Arbaret, Jean-Paul Callot, Gianreto Manatschal, Laurent Gernigon, Bernard Le Gall, Frank Despinois, Ernest Henry Rutter
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gianreto Manatschal, Laurent Gernigon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magmatisme

Croûte océanique

Mots clés libres

Croûte inférieure

Rift volcanique

Marge passive volcanique

Déformation ductile

Magma mafique

Rhéologie

Lower crust

Volcanic rift

Volcanic passive margin

Ductile strain

Mafic magma

Rheology

Résumé

Les profils de sismique réflexion de Marges Passives Volcaniques imagent une croûte inférieure réflective formée de deux domaines distincts. Ces réflecteurs sont interprétés comme des intrusions mafiques associées à la formation de la marge. Les observations géophysiques ne permettent pas de comprendre les conséquences associées à la mise en place de ces magmas sur la rhéologie et la déformation effective de la croûte inférieure des marges volcaniques. Cette thèse explore deux exemples géologiques de croûte inférieure à l’affleurement qui ont été affectés par d’importants volumes magmatiques pendant leur histoire extensive : la Zone d’Ivrée (Alpes italiennes) et la province de Seiland (Calédonides finmarkiennes). Une étude approfondie de terrain, associée à des analyses géochimiques et isotopiques ainsi qu’à des expériences de déformation en Presse Paterson permet, (1) de définir la structure synthétique finie d’une croûte inférieure extensive affectée par un ou plusieurs épisodes magmatiques intenses et d'identifier dans la Zone d’Ivrée une croûte moyenne ductile, dans laquelle s’enracinent les failles de la croûte supérieure, (2) de montrer l’évolution de la rhéologie et de la déformation ductile de la croûte inférieure relativement à la mise en place des magmas (3) de caractériser à partir de Seiland l’interface croûte manteau dans un contexte d’extension synmagmatisme mafique. L’ensemble des résultats montre la complexité des relations, à la fois structurales, spatiales et temporelles, entre les magmas et roches mafiques et la déformation en extension dans la croûte inférieure.

Seismic reflection profiles of Volcanic Passive Margins show a two-domain reflective lower crust. The particular reflectors are interpreted as mafic intrusions associated to the margin evolution.From those geophysical observations it is not possible to understand the consequences of mafic magma emplacement on the rheology and effective deformation of volcanic margins lower crust. This thesis explores two geologic examples of outcropping lower crusts affected by important volumes of magma during their extensional story: the Ivrea Zone (Italian Alps) and Seiland (Finmarkian Caledonides). An important field study associated to geochemical and isotopic analyses, and to Patersonapparatus deformation experiences led to (1) define a synthetic structure of an extensional lower crust affected by one or more major magmatic events and to indentify a ductile middle crust in the Ivrea Zone where roots the upper crust faults, (2) show the rheologic and deformation evolution of the lower crust in relation to magma emplacement timing, (3) characterize, from Seiland observations, the crustmantle interface in an extensional System. The whole study shows the complexity of the temporal, spatial and structural relationships between mafic rocks (as magma and as crystallised rock) and extensional deformation in the lower crust.