Thèse soutenue par David Flöss le 8 juillet 2013, Institut des sciences de la Terre (ISTE)
La Terre est en perpétuel mouvement et les forces tectoniques associées à ces mouvements se manifestent sous différentes formes. Les volcans en sont l’un des exemples les plus impressionnants, mais comme pour les icebergs, les laves émises en surfaces ne représentent que la pointe d’un vaste système caché en profondeurs. Ce système est constitué d’une région source, où les roches mantéliques fondent pour produire le magma; ce magma peut alors cristalliser in situ et produire des roches plutoniques ou être émis en surface sous forme d’éruption volcanique.
Un magma représente un mélange entre un liquide silicaté et des cristaux. Ces cristaux peuvent être extraits de la source ou se forment tout au long de la remontée jusqu’à l’endroit final de cristallisation. L’étude de ces cristaux peut ainsi donner des informations sur l’ensemble du système magmatique. Au contraire, les roches encaissantes enregistrent les effets thermiques et mécaniques imposés par l’intrusion du magma et peuvent donc fournir des informations sur le niveau d’emplacement du pluton. Pour une meilleure compréhension du système, les deux parties, magmatique et métamorphique, doivent être intégrées.
Dans le cadre de cette thèse je montre que les informations issues de l’étude des roches magmatiques et des roches encaissantes sont complémentaires. C’est un processus itératif qui utilise les contraintes d’un domaine pour améliorer la compréhension de l’autre.
Le terrain d’étude est situé dans le massif d’Adamello, au nord d’Italie. Le batholith d’Adamello est constitué de différents plutons mis en place entre 40 et 30 millions d’années. La mise en place de ces plutons a causé un métamorphisme de contact de la roche encaissante. Une partie de la thèse est dédiée à la compréhension de ce phénomène. La combinaison des observations de terrain, de l’étude des assemblages métamorphiques et de modèles thermodynamiques permet l’estimation des températures dans l’auréole de contact. Proche du magma, les roches encaissantes montrent des signes de fusion partielle indiquant que la température a atteint le point de fusion de ces roches. L’évolution spatio-temporelle de la température dans l’auréole de contact est fonction du mode de mise en place de l’intrusion même. Il ne suffit donc pas d’étudier la roche encaissante mais il faut aussi comprendre les roches magmatiques. Une autre partie de la thèse est ainsi consacrée à la structure interne et au mode de mise en place des roches intrusives. En étudiant en détail cette masse, apparemment homogène sur plus de 100km3, on trouve des indices indiquant une mise en place en incrément plutôt qu’une mise en place instantanée. Les datations radiogéniques sur zircons suggèrent une activité magmatique s’étendant sur plus de 1.2 millions d’années pour ce pluton.
En reliant les informations obtenues sur l’auréole de contact avec les résultats de l’étude du pluton dans un modèle thermique, il est possible de contraindre l’activité magmatique au contact direct de l’auréole. La partie marginale du pluton représente un conduit magmatique par lequel le magma a été transporté vers la surface. La distribution des températures dans l’auréole de contact peut donc contraindre la fréquence de l’activité magmatique dans cet ancien système magmatique. En appliquant cette méthode on arrive à un flux moyen de 0.17 m3/s en accord avec les estimations pour des volcans continentaux récents.
Ces différentes études démontrent l’intérêt d’étudier aussi bien les roches intrusives que les roches encaissantes pour la compréhension des mécanismes de mise en place des magmas au sein de la croûte terrestre et établissent l’utilité d’approches itératives intégrant ces deux aspects du plutonisme.
