Thèse le Manteau Sous-Continental et la Base de Croûte du Massif Central Français une Clef pour Comprendre les Processus qui ont Affecté cette Lithosphère Profonde. H/F - 31

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 : Mary-Alix KACZMAREK ORCID 0000000157246675
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

L'orogène Varisque, formée à la fin du Paléozoïque, constitue une vaste structure tectonique en Europe, réactivée au cours du Crétacé et du Cénozoïque par des processus de rifting liés à l'orogénèse alpine. Dans ce contexte, des basaltes alcalins cénozoïques contiennent des xénolites du manteau lithosphérique, et plus rarement des xénolites de base de croûte, permettant une étude directe du l'interface manteau-croûte (Moho). Souvent, les études du manteau ne sont pas corrélées avec les études de base de croûte, parce que chaque zone nécessite une étude à part entière. Dans le cas du massif central, les études récentes du manteau supérieur ont permis de mieux comprendre son histoire générale, même s'il reste encore de nombreuses inconnues. Quant à elle, la base de croûte a été rarement étudiée (Féménias et al. 2001, 2003) et l'étude conjointe du manteau et de la base de croûte n'a jamais été réalisée jusqu'à présent.
Le manteau sous-continental varisque a été subdivisé en sous-domaines ayant subi une évolution métasomatique multi-étapes en relation avec le rifting ou la formation du rift (Downes, 2001, Lenoir et al. 2000, Puziewicz et al., 2020, 2025, Ziobro-Mikrut et al., 2024). Les éléments en trace des clinopyroxènes sont d'excellents traceurs de ces processus complexes, même à l'échelle d'un seul site volcanique. Par ailleurs, une étude pétrographique à l'échelle du massif central a proposé que la déformation dans les xénolithes mantelliques s'exprime sous la forme de trois types de textures : protogranulaire, porphyroclastique et équigranulaire. Ces trois types montrent une répartition géographique qui ne semble pas corrélée avec les trois sous-domaines géochimiques et géodynamiques (Coisy et al., 1977). Ce projet va permettre de déterminer s'il existe une relation entre l'évolution géochimique et la déformation et cela en fonction de l'histoire géodynamique. Pour caractériser la relation entre le métasomatisme et la déformation du manteau (et de la base de croûte), il est nécessaire d'envisager un travail couplant le terrain, la pétrologie, la géochimie et la microstructure. Ce couplage sera étendu à l'échelle du massif central pour permettre une cartographie des interactions magma-roche-déformation et mieux comprendre l'histoire profonde.
Certains sites volcaniques du massif central contiennent à la fois des xénolites mantelliques et de base de croûte (granulites) ce qui permettra de caractériser les processus à l'interface manteau-croûte (Moho). Cette étude va se concentrer sur les xénolites du manteau sous-continental dans un premier temps, puis sur les granulites de base de croûte dans un second temps.
Les sites volcaniques retenus contiennent des xénolites de taille suffisante pour pourvoir les étudier. La première étape sera de faire un travail bibliographique à l'échelle du massif central pour collecter les données déjà publiées. Ensuite, un travail pétrographique sera nécessaire pour la classification des roches et de leur texture. Il sera important de revisiter la distribution des textures à l'échelle du massif central. Ensuite, la base de données sera complétée avec de nouvelles analyses de la composition chimique en majeurs et traces des roches et de leurs minéraux constitutifs (microsonde, LA-ICPMS). Enfin, à la géochimie, sera couplé une étude détaillée de la microstructure (EBSD) pour caractériser la relation entre la composition chimique et la déformation. Cette approche intégrée permettra de caractériser de façon détaillée l'histoire du manteau supérieur et de la base de croûte dans ce contexte de rift et rifting. Une fois la caractérisation pétrologique et géochimique avancée, il sera possible et important de proposer un calcul de l'anisotropie sismique à l'échelle du massif central, ce qui permettra de comparer avec les données sismiques déjà acquises et les projets actuels. Ceci permettra de proposer un modèle intégrant données pétrologiques et géophysiques de la lithosphère au niveau du massif central.

- La thèse s'inscrit dans une dynamique nationale et internationale de regain d'intérêt pour la compréhension de l'orogenèse varisque et du Massif Central en particulier. Le projet s'insère notamment dans la perspective de grands programmes en cours sur la thématique des géoressources, l'acquisition de profils sismiques et de la géothermie (ex : PEPR « Sous-sol bien commun Massif Central »)
- Ce projet s'inscrit dans la continuité d'une collaboration déjà bien établie avec l'Université de Wroclaw sur l'étude du manteau sous-continental et de celui du Massif Central en particulier.

Dans un premier temps un travail bibliographique sera demandé pour établir un état des lieux des connaissances géochimiques et microstructurales du manteau sous-continental et de la base de croûte du Massif Central. Dans un second temps une étude pétrologique et géochimique détaillée sera envisagée sur une sélection d'échantillons du manteau et de base de croûte provenant de sites volcaniques sélectionnés (Microscope optique, microscope électronique, microsonde électronique, MEB-EBSD et LA-ICPMS).