Taux et moteurs d’exhumation de complexes plutoniques en contexte intraplaque océanique (archipel de Kerguelen) : apports de la thermochronologie basse et moyenne température

Rates and driving forces of the exhumation of plutonic complexes in oceanic intraplate settings (Kerguelen archipelago) : contributions of low and mid temperature thermochronology

• Auteur / Autrice : Floriane Ahadi
• Direction : Cécile Gautheron, Sébastien Nomade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide : géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
• Date : Soutenance le 29/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Jocelyn Barbarand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cécile Gautheron, Sébastien Nomade, Jocelyn Barbarand, Philippe Münch, Michel de Saint-Blanquat, Raphaël Pik, Laurence Audin, Guillaume Delpech
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Münch, Michel de Saint-Blanquat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Îles

Kerguelen, Îles (Terres australes et antarctiques françaises)

Géodynamique

Apatite

Zircons

Thermochronologie

Érosion

Mots clés libres

Érosion

Exhumation

Thermochronologie

Kerguelen

Île océanique

(U-Th)/He

Erosion

Exhumation

Thermochronology

Kerguelen

Oceanic island

(U-Th)/He

Résumé

La question scientifique principale de ce travail de thèse est la compréhension des moteurs et des taux d’érosion, à l’échelle de plusieurs dizaines de millions d’années, d’un archipel océanique volcanique. Une approche thermochronologique basse et moyenne température sur des roches intrusives est utilisée, afin de contraindre les trajets d’exhumation de roches plutoniques dans la croûte océanique de l’archipel de Kerguelen (sud de l’Océan Indien). Cet archipel, dont la formation a débuté il y a 30 Ma, est la partie émergée du plateau océanique du même nom, formé suite à l’activité du point chaud de Kerguelen, qui commence il y a 120 Ma. La particularité de l’archipel de Kerguelen, en comparaison aux îles océaniques classiques, est la présence de roches plutoniques différenciées, cibles de choix pour l’utilisation de la thermochronologie basse et moyenne température. Ces méthodes permettent de reconstituer les trajets thermiques de refroidissement, et donc d’exhumation des plutons, depuis leur formation en profondeur jusqu’à leur exhumation à la surface. Dans ce travail, trois thermochronomètres ont été utilisés : la méthode ⁴⁰Ar/³⁹Ar sur biotite ainsi que les méthodes (U-Th)/He sur apatite et zircons. Les données obtenues à Kerguelen ont permis de mettre en évidence un modèle d’érosion différentielle sur l’archipel, avec pulses d’érosion locaux à l’échelle d’un complexe plutonique, qui contrastent avec les taux régionaux faibles depuis 25 Ma. Cette observation met en évidence le rôle prédominant de l’activité magmatique, et la tectonique locale associée, sur l’exhumation des plutons et la dénudation en surface.

The main scientific aim of this work is the understanding of driving forces and erosion rates, at the scale of several dozens of millions of years, of an oceanic volcanic island. A low and mid temperature thermochronological approach on intrusive rocks is used, in order to reconstruct exhumation paths in the oceanic crust of the Kerguelen archipelago (southern Indian Ocean). This archipelago was created 30 Ma years ago and is the emerged part of the eponymous oceanic plateau, formed following the activity of the Kerguelen hot spot, which began 120 Ma ago. The singularity of the Kerguelen archipelago, compared to other oceanic islands, is the occurrence of acid plutonic rocks, on which we can perform thermochronology on. Such methods allow reconstructing the thermal cooling paths, and thus, exhumation paths of the plutons since their deep formation to their surface exhumation. In this work, three thermochronometers were used: the ⁴⁰Ar/³⁹Ar on biotite method, and the (U-Th)/He on apatite and zircon methods. The data obtained on Kerguelen Islands indicate a differential erosion over the archipelago, with local erosion pulses within a plutonic complex, contrasting with regional low erosion rates since 25 Ma. This observation points to the predominant role of magmatic activity, and the associated local tectonic activity, on the exhumation of plutonic bodies and surface denudation.