université du québec à montréal universite louis

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
ET
UNIVERSITE LOUIS-PASTEUR DE STRASBOURG
GÉOCHRONOLOGIE K-AR ET TRANSFERT DE MATIÈRE
LE LONG DE SYSTÈMES DE FAILLES ET DE FRACTURES DANS LA
LITHOSPHÈRE CONTINENTALE - CAS DU SYSTÈME DE RIFT SAINT-LAURENT
EN RELATION AVEC LE DOMAINE ALLOCHTONE DES APPALACHES
(QUÉBEC, CANADA)
THESE
PRÉSENTÉE EN COTUTELLE
COMME EXIGENCE PARTIELLE
DU DOCTORAT EN SCIENCES DE LA TERRE ET DE L'UNIVERS
UNIVERSITÉ LOUIS-PASTEUR DE STRASBOURG
PAR
CHRISTIAN SASSEVILLE
FÉVRIER 2009

REMERCIEMENTS
Mes premiers remerciements vont bien sûr à mes directeurs de thèse, Alain Tremblay
et Norbert Clauer ainsi qu'à Nicole Liewig. Je leur dois énormément, autant au plan humain
qu'au point de vue scientifique. Je vous remercie pour votre support, votre patience et votre
soutien tout au long de cette thèse.
Des remerciements sincères vont aux membres du jury pour avoir accepté d'évaluer
cette thèse : Norbert Clauer et Kareï Schulmann (CNRS/ULP), Alain Tremblay et Michel
Gauthier (Département des Sciences de la Terre et de l'Atmosphère, UQÀM), Michel Malo
(INRS-ETE).
Notons l'indispensable support financier du ministère de l'Éducation du Québec (via
la Bourse d'aide à la mobilité), celui de la Fondation de l'UQÀM, celui du Centre de
coopération inter-universitaire franco-québécoise, celui du Collège doctoral européen de
l'Université Louis-Pasteur de Strasbourg (via N.Clauer), ainsi que celui du Conseil national
de recherche en sciences et en génie (via A. Tremblay). Finalement, merci à Real
Daigneault, coordonateur du Consortium de Recherche en Exploration Minérale
(CONSOREM), pour son support durant les dernières étapes de cette thèse.
Merci également à Michelle Laithier pour le graphisme des illustrations de cette thèse
ainsi qu'à Pierre Sasseville pour la mise en page. Merci à Geneviève Despatie pour la
révision linguistique des chapitres en français et à Venetia Bodycomb pour celle en anglais.
Merci à toute l'équipe du Centre de Géochimie de la Surface (CNRS/ULP) à Strasbourg pour
leur support technique et avec qui j'ai partagé des moments de vie inoubliables en France:
Jean-Luc Cézard, Fabienne Huber, Gilles Morvan, Robert A. Wendling, Raymond Wendling,
Thierry Perrone. Merci à Caroline Daoust et François Goulet pour leur support technique
durant les travaux de terrain.
Je remercie également J. Carignan et A. Poirier pour leurs commentaires qui ont
amélioré le manuscrit du troisième chapitre. Je tiens aussi à remercier Robert Thériault,
géologue à ia Direction Générale des Hydrocarbures et des Biocarburants au Ministère des
Ressources naturelles du Québec, pour nous avoir gracieusement fourni les échantillons de
lamprophyre ainsi que pour nous avoir introduit au contexte géologique de ces intrusions lors
d'une excursion géologique à l'automne 2007.

il
Beaucoup de gens qui me sont extrêmement chers ne savent pratiquement rien du
contenu des pages suivantes mais leur présence a grandement contribué à l'achèvement de
cette thèse : merci Geneviève, Corinne et Guillaume, merci Claire et Pierre et merci Suzanne
et Gaston.

ni
TABLE DES MATIÈRES
Liste des figures................................................... ....................................................... viii
Liste des tableaux.................................................................................................................. xii
Résumé xili
INTRODUCTION 1
Plan de îa thèse........................................................................................................... 3
CADRE GÉOLOGIQUE ET ÉTAT DES CONNAISSANCES 4
Le système de rift Saint-Laurent 4
Les Appalaches 8
La zone de Hurnber 8
La zone externe de Humber 9
Données géochronologiques antérieures 11
PROBLEMATIQUE . .... . ...12
APPROCHE METHODOLOGIQUE 13
Travaux de terrain 14
Tectonostratigraphie des transects étudiés 15
Traitement des échantillons 19
PRINCIPES DES METHODES ANALYTIQUES UTILISEES 23
Diffraction des rayon X 23
Microscopie électronique à balayage 26
Géochronologie K-Ar 26
CONTRIBUTION ET APPORT À L'AVANCEMENT
DES CONNAISSANCES 28
Contribution 28
Apport à l'avancement des connaissances 30

IV
CHAPITRE 1
K-AR AGE CONSTRAINTS ON THE EVOLUTION OF POLYDEFORMED
FOLD-THRUST BELTS: THE CASE OF THE NORTHERN APPALACHIANS
(SOUTHERN QUEBEC) 32
I. Résumé 32
I. Abstract 33
1.1 INTRODUCTION 34
1.2 GEOLOGICAL SETTING 37
1.2.1 The external Humber zone 38
1.2.2 Previous isotopic and thermal studies in the external Humber zone... 40
13 TRANSECTS ACROSS THE EXTERNAL HUMBER ZONE 41
1.3.1 Tectonostratigraphy of the transects 41
1.3.2 Structural observations along the transects 45
1.4 STUDY OF THE CLAY-SIZED FRACTIONS 53
1.4.1 Field methodology and sampling strategy 53
1.4.2 Sample preparation and analytical methods 54
1.4.3 Clay mineralogy, morphology and textural habits 55
1.4.4 K-Ar results 62
1.5 DISCUSSION 65
1.5.1 Validation of the K-Ar data 65
1.5.2 Significance of mixed-layer illite-smectite occurrences 69
1.5.3 Structural significance of the K-Ar ages 69
1.5.4 Tectonic implications for the Northern Appalachians 72
1.6 CONCLUSIONS 74
Acknowledgements 76