Thèse soutenue par Caroline de Meyer le 11 juillet 2013, Institut des sciences de la Terre (ISTE)
Dans les Alpes occidentales, aux fonds des vallées suisses de Zermatt et de Saas et les vallées italiennes de Valtournanche et de Gressonay, entre la base du Cervin et le pied du massif du Mont Rose, affleurent les roches de la Zone de Zermatt-Saas Fee (ZZS). La ZZS contient les restes d’un ancien bassin océanique, qui s’est formé pendant le jurassique entre le continent africain et le continent européen (océan piémontais).
Pendant la fermeture du bassin océanique, ces roches ont été subductées jusqu’à une profondeur de minimum 75 km avant d’être rapidement exhumées pendant l’orogénèse alpine. Lors de la subduction, les roches subissent une augmentation de pression et de température, ce qui a pour effet de transformer les minéraux des roches constituant le plancher océanique en de nouveaux assemblages de minéraux dis métamorphiques. Une partie de ces assemblages peut être préservée au cours de l’exhumation, comme c’est le cas pour la ZZS, ce qui permet de reconstituer l’évolution de la pression et de la température au cours du temps. L’étude de ces minéraux métamorphiques nous permet d’améliorer notre compréhension des processus liés aux orogénèses et de préciser les mécanismes liés à l’exhumation des roches formées à hautes pressions.
Ce travail se concentre essentiellement sur la formation de grenats dans les sédiments métamorphiques de la ZZS, sédiments qui étaient originellement déposés au fond de l’océan piémontais. Le grenat est un minéral qui se forme dans différents types de roche lors de l’augmentation de pression et de température associée au métamorphisme. Les variations de la composition chimique du grenat, souvent préservées, peuvent être liées aux changements de pression, de température et de composition fluide auxquels le grenat est soumis pendant sa croissance. La datation, en utilisant la méthode basée sur la décomposition de l’isotope radiogénique du Rb en Sr, des micas microscopiques inclus dans le grenat confirment que la ZZS a atteint une pression maximale il y a moins de 44-42 millions d’années (Ma) avant d’être rapidement exhumé à des conditions de pression plus basses il y a 40 Ma. La zonation chimique complexe et les isotopes d’oxygène de certains grenats indiquent que leurs croissances étaient fortement liées à des infiltrations de fluides; fluides provenant de la déshydratation des autres roches composant la ZZS. Ainsi, l’étude des grenats dans les sédiments métamorphosés de la ZZS nous permet, non seulement, de mettre des contraintes temporelles sur les mécanismes de subduction et d’exhumation de la croûte océanique piémontaise, mais cette étude nous permet également de retracer la circulation des fluides au travers de la croûte océanique pendant la subduction.
