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), 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) : example from North Cascades (U.S.A.) and the Motagua fault zone (Guatemala)

Thibaud Simon-Labric

Description

Sous la direction de Peter Van der beek, Christian Teyssier
Thèse soutenue le 27 janvier 2011: UNIVERSITE DE GRENOBLE, Grenoble
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.
-North Cascades
-Faille de Motagua
-Réorganisation des réseaux de drainage
-Arc magmatique
-Thermochronologie
-Gradient géothermique
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).
-North Cascades
-Motagua fault zone
-Drainage reorganization
-Magmatic arc
-Thermochronology
-Geothermal gradient
Source: http://www.theses.fr/2011GRENU010/document

Sujets

• Gradient géothermique

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 30
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 56 Mo

Extrait

THÈSE
Pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE GRENOBLE
Spécialité : Science de la Terre, Univers et environnement
Arrêté ministériel : 7 août 2006



Présentée par
Thibaud SIMON-LABRIC


Thèse dirigée par Peter VAN DER BEEK et
codirigée par Christian TEYSSIER

préparée au sein du Laboratoire Isterre
dans l'École Doctorale Terre, Univers et Environnement


Structure et évolution thermique
de la croûte supérieure des
chaînes de subduction.

Approches  thermochronologique  et  modélisation  
numérique,    dans  les  North  Cascades  (U.S.A.)  et  de  
la  zone  de  failleMo    tagua  (Guatemala)  



Thèse soutenue publiquement le 27/01/2011,
devant le jury composé de :
M. Torsten VENNEMANN
Professeur, Université de Lausanne, président du jury
M. Todd EHLERS
Professeur, Universitat Tübingen, rapporteur
M. Olivier VANDERHAEGHE
Professeur, Université de Nancy, rapporteur
M. Lukas BAUMGARTNER
Professeur, Université de Lausanne, Examinateur
M. Peter VAN DER BEEK
Professeur, Université de Grenoble, directeur de thèse
M. Christian TEYSSIER
Professeur, University of Minnesota Grenoble
tel-00591413, version 1 - 9 May 2011

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Remerciements  
 
Pas mal d’années sont passées depuis mon arrivée à la fac d’Orsay et mes premiers
amphi de maths… Comme des remerciements de thèse sont l’occasion d’un bref regard
vers le passé, de citer toutes les personnes et surtout les amitiés rencontrées, je vais
m’employer avec zelle à énumérer toutes ces rencontres qui ont comptés pour moi et
qui pourtant ne liront probablement pas ce manuscript ! Finalement ça me semble un
peu contradictoire… Je ne remercie ici que les personnes directement impliqués dans
ce projet de recherche, mais j’ai une pensée pour tous mes amis qui m’ont
accompagnés durant ces nombreuses années estudiantines. Je trouverai d’autres lieux
et d’autres occasions pour vous le dire.

Pour ce qui est des remerciements de l’ex-thésard laborieux, aujourd’hui transformé
miraculeusement en docteur au ton lyrique et reconnaissant, je voudrais témoigner
toute ma tendresse envers mes trois chefs: Christian Teyssier, Peter van der Beek et
Gilles Brocard. Une thèse, c’est avant tout une aventure humaine et que je crois avoir
été bien servi. Je mesure ma chance d’être payer pour proposer des idées nouvelles et
d’essayer de penser différemment. Vous m’avez tous trois beaucoup appris, autant
scientifiquement qu’humainement. J’espère avoir encore la chance d’échanger et de
travailler avec vous.

Ma route va se poursuivre en post-doc, toujours en direction des arcs magmatiques
américains; je remercie par avance ma famille et mes très-proches de continuer à
m’encourager et à supporter qu’une grande partie de ma mémoire vive soit occupée par
des problèmes d’érosion et de variabilité du gradient géothermique.

Enfin j’ai une petite pensée pour toi mon ami, je n’oublierai pas notre amitié, je
n’oublierai pas nos discussions, et je n’oublierai pas le chemin que tu avais choisi.


Le 15 avril 2011, Thibaud Simon-Labric



 
 
 
 
 
 
 

tel-00591413, version 1 - 9 May 2011    
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Structure  et  évolution  thermique  de  la  croûte  supér ieure  des  
chaînes  de  subduction  
 
 
Résumé  
 
Cette  thèse  cible  l’étude  de  la  structurthe   ermique  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  la  thermochronolo-­‐giThe  -­‐(SmU)/He  sur  apatite  
et  zircon,  couplée  avec  la  modélisation  numérique  de  la  structure  thermi  deq  uela  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  thequer  damins  les  chaînes  de  type  cordillèr  e.
 
Une   nouvelle   approche   est   ainsi   développée   pour   étudier   et   contraindre   la   perturbation  
thermique  autour  des  chambres  magmatiques.  Deux  profiles  -­‐âgele evation  (U-­‐Th -­‐Sm)/He  sur  apatite  et  
zircon,   ont   été   collectées   7  km   au   sud   du   batholithe   de   Chilliwack,   Cascades   Nord.   Les   résultats  
montrent   une   variabilité   spatiale   et   temporelle   du   gradient   géothermique   lors   de   l’emplacement  
magmatique  qui  peut  être  contrainte  et  séparé  de  l’exhumation.  Durant  l’emplacement  de  l’ruinstion,  la  
perturbation  thermique  y  atteint  un  état  d’équili∼br45e    °C/(km)  qui  est  fonction  du  flux  de  magma  et  
de  la  distance  à  l  asource  du  magma,  puis  rejoint  0  3 °C/km  à  la  fin  du  processus  d’emplacement  
magmatique.    
 
Quelques   nouvelles   données   (U -­‐Th)He/,   replacées   dans   une   compilation   des   données  
existantes  dans  les  Cascades  Nord,  indiquent  une  vitesse  d’exhumation  constan∼t100  e  ( m/Ma)  dans  le  
temps  et  l’espace  entre  35  Ma  et  2  Ma,  associée  à  un  soulèvement  uniforme  de  la  chaîne  contrôlé  par  
l’emplacement  de  magma  dans  la  croûte  durant  toute  l’activité  de  l’arc.  Par  contre,∼  2  aprMèsa,    le  
versant  humide  de  la  chaîne  est  affecté  par  une  accélération  des  taux  d’exhumation,  jusqu’à  3  km  de  
croûte  y  sont  érodés.    Les  glaciations  ont  un  triple  efféretos  isuonr    de  l’cette  chaîne:  (1)  augmentation  
des  vitesses  d’érosion,  d’exhumation  et  de  soulèvement  là  où  les  précipitations  sont  suffisantes,  (2)  
limitation   de   l’altitude   contrôlé   par   la   position   de   l’ELA,   (3)   élargissement   du   versant   humide   et  
contraction  u  dversant  aride  de  la  cha  îne.
 
Les  modifications  des  réseaux  de  drainage  sont  des  processus  de  surface  souvent  -­‐essotusimés  
au