La datation par traces de fission : aspects méthodologiques et applications thermochronologiques en contexte alpin et de marge continentale.
Résumé
The fission track dating method has proved to be unique in thermochronology by its capability to discribe the final phases of the cooling history and denudation of metamorphic massifs, like the thermal history of sedimentary formations or the dating of sorne volcanic materials. In this work we describe this method and present a series of new analytic technics and calibrations which we realised in the aim of further use in geology. We discuss a few examples of such applications. In the french Occidental Alps, the analysis of fission track on apatite samples from the granites of the Sept Laux (Belledonne massif), in the Eau d' Olle valley, suggests that this method could bring a contribution to the actual discussion about the origin of sorne alpine valleys. The fission track method suggests that the opening of this valley could be the consequence of an active faulting from the middle Miocene until the present. The charactetzation of fluvial deposits through their detrital apatites fission tracks record could eventually be used to study river captures related to changes tectonic regimes. Therefore we studied the apatites of a paleodelta located in the Isère middle valley at the subalpine "sillon" level, and oftwo valleys, those of the Arc and of the Breda, located up the delta. The distribution of the fission track ages of those mineraIs has not confirmed a previously suggested model, which proposed that the studied paleodelta could be associated with a paleo-Arc rather than a paleo-Breda. In the morrocan Occidental Meseta, three granitic massifs located in the Rehamna have been selected for a thermochronological study. The analysis of the fission track in zircons and apatites of these granites recorded the thermotectonic events which have affected the Meseta ever since the opening of the Central Atlantic Ocean sorne 200 Ma ago. We show how a numerical simulation model recently (1994) proposed for the analysis of fission track in apatites allows us to specify the thermal history of the massifs considered since the last cooling below 120°C of the samples analysed. In the works wided before 1994, we have shown that, on the one hand, the transform margin of Côte d'Ivoire-Ghana had known a heating period between 250°C and 60°C post-dating by far its scanning by an oceanic indge and on the other hand, in the Elbe Island, we have brought the fust "fission track" data in the cooling history of the Monte Capanne granodiorite. In the beginning of the 90's, the fission track method still lacked good reference samples for volcanic glass dating. At the suggestion of the Geochronology Commission of the International Union of Geological Sciences we have studied macusanites, obsidians of the SE Peru. The results of this work suggest that these glasses are not convenient as potential age standards, even ifthey keep some value as a material for laboratory intercalibration purposes.
La méthode de datation par les traces de fission de l'uranium s'est révélée unique dans le domaine de la thermochronologie par sa capacité à retracer l'histoire finale du refroidissement et dela dénudation de massifs métamorphiques comme de l'histoire thermique de formations sédimentaires ou la datation de certains matériels volcaniques. Dans ce travail, nous décrivons cette méthode et présentons un ensemble de techniques analytiques mises au point et de calibrations réalisées dans le but d'utilisations ultérieures en géologie. Nous discutons quelques exemples d'application. Dans les Alpes occidentales françaises, l'analyse des traces de fission sur apatites d'échantillons issus du granite des Sept Laux (massif de Belledonne), dans la vallée de l'Eau d'Olle, suggère que cette méthode pourrait apporter une contribution dans la discussion actuelle sur l'origine de certaines vallées alpines. Ainsi, l'ouverture de cette vallée pourrait être la conséquence d'un jeu de failles actives depuis le Miocène moyen jusqu'à l'actuel. La caractérisation par traces de fission des apatites détritiques de dépôts fluviaux pourrait éventuellement être utilisée pour l'étude d'éventuels phénomènes de captures liées à des changements de régimes tectoniques. Nous avons ainsi étudié les apatites d'un paléodelta situé dans la moyenne vallée de l'Isère au niveau du sillon subalpin et de deux vallées, celles de l'Arc et du Bréda, situées en amont. La distribution des âges traces de fission de ces minéraux n'a pas confirmé un modèle suggéré récemment, qui proposait que le paléodelta étudié pourrait être associé à un "paléo-Arc" plutôt qu'à un "paléo-Bréda". Dans la Meseta occidentale marocaine, trois massifs granitiques (massif de Sebt Brikiine, de Ras El Abiod et de Hjir El Bark) situés dans les Rehamna ont fait l'objet d'une étude thermochronologique. L' analyse des traces de fission dans les zircons et les apatites de ces granites montre qu'ils ont enregistré les grands évènements thermotectoniques ayant affecté la Meseta depuis l'ouverture de l'Océan Atlantique central. Nous montrons comment un modèle de simulation numérique récemment proposé (1994) pour l'analyse des traces de fission dans les apatites permet de préciser l 'histoire thermique des massifs considérés depuis le dernier refroidissement au-dessous d'environ l20°C des échantillons analysés. Dans des travaux effectués antérieurement à l'apparition de ce modèle, nous avons montré, d'une part, que les sédiments de la marge transformante de Côte d'Ivoire-Ghana avaient connu une période de réchauffement entre 250°C et moins de 60°C post-datant largement, de manière inattendue, son "balayage" par une dorsale océanique. D'autre part, dans l'Ile d'Elbe, nous avons apporté les premières données "traces de fission" sur l'histoire de refroidissement de la granodiorite de Monte Capanne. Par ailleurs, au début des années 90, la méthode des traces de fission manquait encore de bons échantillons de référence pour la datation des verres volcaniques. A La suggestion de la Sous Commission de Géochronologie de l'International Union ofGeological Sciences, nous avons étudié les macusanites, obsidiennes du SE péruvien. Les résultats de ce travail suggèrent qu'il faut considérer avec réserve ces verres volcaniques en tant que standards d'âge potentiels, même s'ils conservent une certaine valeur comme matériel d'intercalibration entre laboratoires.
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