De la marge Ouest du craton du Yangtze à la bordure Est du plateau Tibétain : évolution géodynamique à partir de l'étude structurale, pétrologique, géochimique et géochronologique de roches magmatiques et métamorphiques, From the Western Yangtze craton to the Eastern Tibetan plateau margin : geodynamic evolution using structures, petrological, geochemical and geochronological signatures of magmatic and metamorphic rocks

Audrey Billerot

Description

Sous la direction de Olivier Vanderhaeghe, Stéphanie Duchêne
Thèse soutenue le 25 mars 2011: Nancy 1
La géométrie actuelle de l'est du plateau Tibétain, constitué par le Songpan Ganze et les Longmen Shan, est probablement dictée par une différence de rhéologie entre le craton du Yangtze à l'est, et le Songpan Ganze à l'ouest, qui vient buter contre la marge du craton en réponse à la collision Inde-Asie. L'histoire géodynamique de la région a été reconstituée depuis le Néoprotérozoïque, afin d'évaluer l'influence des différents cycles orogéniques sur la structure thermique, minéralogique et chimique actuelle. L'étude des massifs cristallins bordant le craton du Yangtze et de l'ophiolite de San Dao Qiao a montré que durant le Néoprotérozoïque, le craton était bordé par une marge active, avec ouverture de bassins marginaux sous l'influence de panaches mantelliques. L'étude pétrologique et structurale du complexe métamorphique de Danba permet de déterminer que lors de l'orogénèse Indosinienne (200-180Ma), l'exhumation des niveaux structuraux profonds se produit par extrusion le long d'un grand chevauchement ductile. La position des granites du Songpan Ganze par rapport aux sutures au sein du plateau Tibétain permet de proposer un double retrait de slab sous le Songpan Ganze à la fin de l'orogénèse Indosinienne qui explique la diversité des granitoïdes. Ce double retrait de slab et la différence de réponse à la contrainte entre le Songpan Ganze et le craton du Yangtze a conduit à un déchirement de slab. La délamination complète de la partie mantellique de la lithosphère du Songpan Ganze à la fin de l'orogénèse Indosinienne peut expliquer l'accolement d'une lithosphère à croûte épaisse et manteau fin contre une lithosphère cratonisée à la bordure est du plateau Tibétain
-Géodynamique
-Métamorphisme
-Cratons
-Néoprotérozoïque
-Plateau tibétain
-Litosphère
The present geometry of the Eastern Tibetan plateau, made of the Songpan Ganze terrane and the Longmen Shan range, is probably due to a rheological contrast between the Yangtze craton to the East, and the Songpan Ganze, which bump into the craton margin in response to the India-Asia collision. We reconstituted the geodynamic evolution of the area from Neoproterozoic times to present to evaluate how the different orogenic cycles influence the thermal, mineralogical and chemical structures observed today. Studies of the crystalline massifs of the western margin of the Yangtze craton and of the San Dao Qiao ophiolite show that during the Neoproterozoïc times, the craton margin was a subduction zone with opening of marginal basin due to mantle plumes. Petrologic and structural studies of the Danba metamorphic complex allow determining that during the Indosinian orogeny (200-180 Ma), exhumation mechanism of the deep structural level of the complex is an extrusion along a ductile thrust. Plutons position relative to sutures zones in the Tibetan plateau lead to a model of double slab roll-back under the Songpan Ganze at the end of the Indosinian orogeny which explain the diversity of the granites. The double slab roll-back and the difference in deformation between the Songpan Ganze and the Yangtze craton lead to a slab tear along the craton margin. The complete delamination of the lithospheric mantle under the Songpan Ganze terrane can explain the present juxtaposition of a thick crust and thin mantle lithosphere against a cratonized one.
Source: http://www.theses.fr/2011NAN10025/document

Sujets

• Géodynamique
• Métamorphisme
• Néoprotérozoïque
• Plateau Tibétain

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 64
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• Poids de l'ouvrage: 12 Mo

Extrait

AVERTISSEMENT

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Faculté des Sciences et Technologies
Ecole Doctorale RP2E : Ressources, Produits, Procédés, Environnement

Thèse
Présentée pour l’obtention du Titre de
Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy-Université
En Géosciences

Par Audrey BILLEROT

De la marge Ouest du craton du Yangtze à la bordure Est du plateau Tibétain :
Evolution géodynamique à partir de l’étude structurale, pétrologique,
géochimique et géochronologique de roches magmatiques et métamorphiques.

Soutenue publiquement le 25 mars 2011



Jury :

Rapporteurs :
MOYEN Jean-François, Professeur
ROLLAND Yann, Maitre de Conférences

Membres :
VANDERHAEGHE Olivier, Professeur
DUCHENE Stéphanie, Professeur
De SIGOYER Julia, Maitre de Conférences
MAHEO Gweltaz, Maitre de Conférences

Invités :
BARBEY Pierre, Professeur
CUNEY Michel, Directeur de Recherches CNRS


Laboratoire G2R (Géologie et Gestion des Ressources minérales et énergétiques), Nancy-
Université, CNRS, BP 239, 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy

Remerciements

Je remercie Rodolphe Cattin, en charge de l’ANR Jeunes Chercheurs « Longmen Shan »
(2006-2010), de m’avoir permis d’effectuer ce travail de thèse. Je remercie aussi mes
directeurs de thèse : Olivier Vanderhaeghe, Stéphanie Duchêne et Julia de Sigoyer, de
m’avoir guidé dans ce travail. Ce ne fut pas toujours facile vu la configuration
géographique (Olivier à Nancy, Stéphanie à Toulouse, Julia à Paris), mais nous avons
quand même réussi à mener des discussions, souvent courtes, mais finalement
productives. Outre la part professionnelle, je suis contente d’avoir eu comme directeurs
des gens respectables d’un point de vue personnel.
Merci à Alexandra Robert, ma collègue de thèse, avec qui nous avons partagé pas mal
d’aventures sur le terrain en Chine, en congrès à San Francisco, ou au labo à Paris. Ce fut
toujours agréable de retrouver Alex, toujours souriante et dynamique, malgré les hauts et
les bas que nous avons traversé.
Je remercie aussi particulièrement Thierry Ghislain, qui fut mon meilleur collègue au labo,
et qui m’a rendu moult services en m’hébergeant en son agréable demeure à diverses
occasions (notamment pour la soutenance !). Bon courage pour la suite.
Merci à Cédric Demeurie, qui fut toujours disponible pour moi tout au long de mes 4
années de thèse, à mes collègues de bureau successifs : Luc, Laurent, Fatima, Vanessa,
qui furent tous très sympathiques, dans cet antre du travail acharné… Merci à Clément et
Guillaume qui m’ont logé chaque fois que je suis venue travailler à Paris.
Merci à tous les membres du G2R et du CRPG qui m’ont aidés aux différentes étapes de
mon travail et ont rendu ces dures années plutôt agréables. Merci aussi à certains
mathématiciens, informaticiens, biologistes et autres pièces rapportées avec qui j’ai
partagé de bons moments entre thésards.
Enfin merci à mes parents qui m’ont toujours soutenus, y compris dans les moments les
plus difficiles et le plus grand merci à Cyril qui a toujours été à mes cotés, et m’a permis
d’aller jusqu’au bout de ce travail.



1

2 Résumé
Résumé

La géométrie actuelle de l’est du plateau Tibétain, constitué par l’unité lithotectonique du
Songpan Ganze et la chaîne des Longmen Shan, est vraisemblablement dictée par une
différence de rhéologie entre le craton du Yangtze à l’est, stable et peu déformable et le
Songpan Ganze à l’ouest, mou et qui vient buter contre la marge du craton en réponse à
l’extrusion de matière vers l’est lié à la collision Inde-Asie. Nous avons cherché à reconstituer
l’histoire géodynamique de la région depuis le Néoprotérozoïque jusqu’à l’actuel, afin
d’évaluer l’influence des différents cycles orogéniques sur la structure thermique,
minéralogique et chimique actuelle. L’étude des massifs cristallins bordant le craton du
Yangtze et de l’ophiolite de San Dao Qiao a montré que durant le Néoprotérozoïque, le
craton était bordé par une marge active, avec ouverture de bassins marginaux sous
l’influence de remontées mantelliques profondes. Une transition marge active-marge passive
s’est produite au début du Paléozoïque. L’étude pétrologique et structurale du complexe
métamorphique de Danba permet de déterminer que lors de l’orogénèse Indosinienne (fin
Trias-début Jurassique), la structure héritée de la marge passive a joué un rôle sur
l’enregistrement métamorphique observé actuellement. Le mécanisme proposé pour
l’exhumation des niveaux structuraux profonds est une extrusion le long d’un grand
chevauchement ductile. La position des granites du Songpan Ganze par rapport aux sutures
au sein du plateau Tibétain et la répartition de leurs âges permettent de proposer un double
retrait de slab sous le Songpan Ganze à la fin de l’orogénèse Indosinienne qui explique la
minéralogie et la géochimie variables des granitoïdes. Ce double retrait de slab et la
différence de réponse à la contrainte entre le Songpan Ganze et le craton du Yangtze a
conduit à un déchirement de slab et à la mise en place d’un cisaillement majeur le long de la
bordure du craton. La délamination complète de la partie mantellique de la lithosphère du
Songpan Ganze à la fin de l’orogénèse Indosinienne peut expliquer l’accolement actuel d’une
lithosphère à croûte épaisse et manteau fin contre une lithosphère cratonisée à la bordure
est du plateau Tibétain. De nouvelles données géochronologiques indiquent une
recristallisation de minéraux dans le complexe métamorphique de Danba vers 70 Ma qui
révèle une potentielle réactivation métamorphique de la bordure Est du plateau tibétain dès
le début de la collision Inde-Asie.

3 Résumé
Abstract

The present geometry of the Eastern Tibetan plateau, made of the Songpan Ganze terrane
and the Longmen Shan range, is probably due to a rheological contrast between the Yangtze
craton to the East, stable and slightly deformable and the Songpan Ganze, which bump into
the craton margin in response to the lateral extrusion of material caused by the India-Asia
collision. We tried to reconstitute the geodynamic evolution of the area from Neoproterozoic
times to present to evaluate how the different orogenic cycles influence the thermal,
mineralogical and chemical structures observed today. Studies of the crystalline massifs
aligned on the western margin of the Yangtze craton and of the San Dao Qiao ophiolite show
that the craton margin was a subduction zone with opening of marginal basin due to deep
mantle upwelling during the Neoproterozoïc times. The active margin to passive margin
transition occurred at the beginning of the Paleozoic. Petrologic and structural studies of the
Danba metamorphic complex allow determining that during the Indosinian orogeny (late
Trias-upper Jurassic), the inherited structure of the passive margin played a role on the
metamorphic record now observed. Exhumation mechanism of the deep structural level of
the Danba metamorphic complex is supposed to be an extrusion along a ductile thrust.
Plutons position relative to sutures zones in the Tibetan plateau and granites ages repartition
lead to a model of double slab roll-back under the Songpan Ganze at the end of the
Indosinian orogeny which explain the mineralogy and chemistry of the granites. The double
slab roll-back and the difference in deformation between the Songpan Ganze and the
Yangtze crat