Thèse Croissance-Différentiation Crustale et Formation de la Lithosphère au Cours de l'Histoire de la Terre H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Laboratoire de recherche : GET - Geosciences Environnement Toulouse Direction de la thèse : Olivier VANDERHAEGHE ORCID 0000000193614631 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 L'évolution de la Terre est caractérisée par un refroidissement séculaire et par la croissance-différentiation progressive d'une croûte concomitante de la modification du manteau lithosphérique (Brown et al., 2022; Cawood et al., 2013; Dhuime et al., 2017; Griffin et al., 1999; Hawkesworth et al., 2019; Herzberg et al., 2010). Ce projet de thèse propose d'évaluer le lien potentiel entre ces processus et en quoi ils influencent les styles tectoniques contrastés des domaines Archéens à Phanérozoiques et les systèmes métallogéniques associés (Au, Cu, W, U).

Les cratons Précambriens sont constitués de ceintures de roches vertes intrudées par des plutons de la série TTG enracinés dans des gneiss migmatitiques formant le coeur de dômes d'échelle crustale qui surmontent des racines lithosphériques épaisses dominées par des péridotites appauvries associées à des péridoites métasomatisées (fertiles) et des pyroxénites (Condie, 1981, 1998; Condie et al., 2009; Martin et al., 2005; Moyen and Martin, 2012). En contraste, la croûte Phanérozoique présente une plus grande diversité depuis des arcs magmatiques formés à l'aplomb des zones de subduction jusqu'à des ceintures orogéniques composées de roches sédimentaires à dominante détritique mais aussi carbonatées, intrudées par plutons de signature calco-alacaline à péralumineuse enracinés dans des migmatites et des granulites felsiques à mafiques (Cawood et al., 2009; Dewey, 1986; Handy and Zingg, 1991; Rey, 1993). La racine lithosphérique de la croûte Phanérozoique est plus mince que celles des cratons Précambriens et est dominée par des péridotites métasomatisées et fertiles (Griffin et al., 1999).

La transition de la tectonique verticale reflétant la prédominance d'instabilités gravitaires, à la tectonique des plaques marquée par des mouvements horizontaux de plaques lithosphériques relativement épaisses et entre des orogènes chauds à froids, a été essentiellement reliée au refroidissement séculaire de la Terre (Brown and Johnson, 2018; Chardon et al., 2009; Moyen and Laurent, 2018; Stern, 2008) du fait de l'évacuation de la chaleur primordiale héritée de l'accrétion terrestre et de la diminution de la teneur en isotopes radioactifs générateurs de chaleur (England and Thompson, 1984; Herzberg et al., 2010; Labrosse and Jaupart, 2007). Le rôle de la nature et de la fertilité des roches de la croûte (Thompson and Connolly, 1995) sur son évolution thermique n'a pas été investigué. Nous posons comme hypothèse que l'augmentation de la fertilité des roches de la croûte depuis les roches vertes Archéennes aux pélites et carbonates du Phanérozoique peut compenser, au moins partiellement, l'effet du refroidissement séculaire. La question centrale de la thèse sera ensuite d'évaluer les liens entre le changement de style tectonique au cours de l'histoire de la Terre et les processus de transferts de matière et de chaleur manteau-croûte et intracrustaux?

Afin d'aborder ces questions, nous envisageons une approche multi-méthodes combinant :
- Une compilation des données géochimiques pour documenter la nature de la croûte, l'impact de la différentiation crustale, et les liens potentiels avec l'évolution du manteau.
- Une compilation des données PTt pour caractériser l'évolution thermique de la croûte et sa relation potentielle avec l'évolution de la lithosphère thermique.
- Une analyse des patrons structuraux afin d'identifier le comportement mécanique de la croûte et son couplage/découplage par rapport à celui du manteau lithosphérique.
- Une modélisation thermique (éventuellement thermomécanique) couplée à une évolution thermodynamique afin de quantifier transferts de matière et de chaleur.
Cette approche sera appliquée à quelques cibles géologiques, représentatives de l'Archéen, du Protérozoique et du Phanérozoique, exposant des domaines de croûte intermédiaire caractérisés par des domaines migmatitiques-granulitiques juxtaposés à des roches supracrustales.
Les thématiques abordées dans ce projet de thèse sont au coeur des débats actuels mais font, en général, l'objet de projets distincts, les uns portant sur les aspects thermomécaniques en lien avec la tectonique-géodynamique, d'autres portant sur les transferts de matière en lien avec la croissance et la différentiation de la croûte, intégrant rarement l'échelle de la lithosphère. Cette intégration des échelles est essentielle pour la compréhension au 1er ordre de la distribution des gisements métalliques et du géotherme. Déterminer les liens entre la tectonique-géodynamique et son évolution séculaire, avec les processus de formation et de différentiation de la croûte terrestre et de la lithosphère. - Pétrologie-géochimie
- Géologie structurale
- Tectonique-géodynamique
- Modélisation numérique

- Sciences de la Terre
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- Tectonique-géodynamique
- Traitement de bases de données
- Autonomie, créativité, capacité à interagir avec des scientifiques issus de différents horizons