Thèse de Gaëlle Lamarque - Institut Polaire Français

Thèse de Gaëlle Lamarque
Gaëlle Lamarque soutient sa thèse dans le cadre du programme IPEV
“Architecture de la Lithosphère de la Terre Adélie” (Arlita).
Cette thèse est intitulée “Structures et déformations associées au
fonctionnement d’une zone de cisaillement majeure”. Etude multi-échelle de
la bordure Est du craton de Terre Adélie (Mertz shear zone, Antarctique de
l’Est) ” le Jeudi 26 Novembre 2015 à l’Université Jean Monnet à SaintEtienne.
Résumé :
L’étude du fonctionnement et de la structure des grandes zones de cisaillement,
ainsi que de leur évolution dans l’espace et dans le temps est primordiale car elles
accommodent la majeure partie de la déformation dans la croûte intermédiaire, la
croûte inférieure et également dans le manteau supérieur.
La zone de cisaillement du Mertz (MSZ ; longitude 145°Est, Antarctique) s’est
révélée être un objet clé pour étudier la localisation de la déformation. La MSZ se
situe sur la bordure Est du craton néoarchéen-paléoprotérozoïque de Terre Adélie
(TAC) et le sépare d’un domaine granitique Paléozoïque à l’Est. Les études
précédentes suggèrent que cette structure décrochante représente la continuité de la
zone de cisaillement de Kalinjala (KSZ, Sud de l’Australie) avant l’ouverture de
l’océan Austral. Les roches à l’affleurement indiquent que cette structure a été
formée dans la croûte intermédiaire en contexte transpressif dextre à 1.7 Ga.
La structure de la MSZ a été étudiée depuis l’échelle du terrain jusqu’à l’échelle
du micromètre. L’analyse des structures de terrain indique que la déformation
paléoprotérozoïque est principalement accommodée par des zones de cisaillement
localisées qui sont extrêmement anastomosées au niveau de la MSZ et qui deviennent
plus éparses au sein du TAC. Les microstructures et les orientations préférentielles
de réseau (OPR) des minéraux (quartz, feldspaths, biotite, amphibole et
orthopyroxène) de la MSZ montrent des caractéristiques communes interprétables en
terme de conditions, de cinématique et de régime de la déformation qui se
distinguent de celles observées dans les boudins tectonique du TAC. Ces derniers
montrent, quant à eux, des microstructures et OPR qui révèlent une variété de
mécanismes de déformation développés lors de leur formation à 2.5 Ga.
L’étude sismologique (fonctions récepteurs et anisotropie des ondes SKS) permet
d’apporter de nouvelles données pour la cartographie des structures profondes de la
MSZ, du TAC et du domine paléozoïque. Les résultats des fonctions récepteurs
indiquent que la croûte est épaisse d’environ 40 à 44km sous le TAC, 36km à l’aplomb
de la MSZ et 28km dans le domaine paléozoïque à l’Est. L’analyse de l’anisotropie
des ondes SKS suggère que la structuration du manteau sous le craton
(Φ≈N90°E,
δt=0,8-1,6s) est différente de celle sous le domaine paléozoïque
(Φ≈N60°E, δt=0,6s). Ainsi, la MSZ constitue la frontière entre ces deux lithosphères
ayant des épaisseurs crustales et une structuration du manteau différentes.
Enfin, l’étude géochronologique (U-Pb sur zircons et monazites) révèle que le socle
du domaine à l’Est de la MSZ présente des âges et une histoire géodynamique
différents du TAC. Les âges hérités archéens et paléoprotérozoïques sont similaires
à ceux des terrains situés à l’Est de la KSZ au Sud de l’Australie, confirmant ainsi
la connexion entre les zones de cisaillement du Mertz et de Kalinjala. De plus, les
âges paléozoïques des zircons hérités et métamorphiques et la position géographique
des affleurements à l’ouest de la chaîne Transantarctique suggèrent que les
échantillons étudiés sont issus d’une marge passive anté-Gondwana formée au sein
d’un bassin arrière arc ouvert dans la croûte continentale juste avant la collision
de Ross à ≈514-505Ma.
Ainsi, cette étude permet de préciser l’évolution géodynamique à l’Est de la MSZ, et
d’apporter de nouveaux éléments pour la connexion avec les terrains du Sud de
l’Australie. Par ailleurs, cette thèse souligne l’importance de l’héritage
tectonique dans le développement des zones de cisaillement avec, dans le cas de la
MSZ, la présence de structures héritées archéennes, ainsi que des processus de
localisation de la déformation au sein des lithosphères cratoniques au moins depuis
le Paléoprotérozoïque.