Thèse Évolution Métamorphique de la Croûte Continentale Lors de la Formation de la Chaîne Varisque une Approche Pétrochronologique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne École doctorale : Sciences Fondamentales Laboratoire de recherche : Laboratoire Magmas et Volcans Direction de la thèse : Valérie BOSSE Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59 : Le modèle classique de formation et d'évolution de la chaîne Varisque d'Europe occidentale, formée au Paléozoïque supérieur lors de l'assemblage du supercontinent Pangée, a longtemps considéré des processus tectoniques analogues à ceux ayant conduit à la formation de la chaîne himalayenne plus récente. Cependant, les travaux pétrochronologiques, structuraux et pétro-géochimiques menées au cours de la dernière décennie dans le Massif Central, le plus grand domaine appartenant à la chaîne Varisque en France, ont profondément remis en question ce modèle. La chaîne Varisque, jusqu'alors interprétée comme un prisme orogénique froid constitué d'un empilement de nappes, présenterait plutôt l'évolution thermo-mécanique d'un « orogène chaud » plus typique des terrains précambriens. Cette hypothèse reste néanmoins discutée car l'évolution tectono-métamorphique de la chaîne, depuis les stades précoces de sa construction jusqu'à son démantèlement, reste mal contrainte. Ce verrou scientifique limite à son tour la compréhension des processus de formation des gisements de métaux critiques (Li, W, Nb-Ta, Sb, Cu) associés à la croûte orogénique varisque et dont la demande croissante dans le cadre des transitions énergétique et numérique actuelles amène à reconsidérer l'exploitation sur le sol européen.
Dans ce contexte, le sujet de thèse proposé a pour objectif de reconstituer l'évolution métamorphique de lithologies jusqu'alors peu documentées dans les unités géologiques principales du Massif Central. L'objectif principal est de réévaluer de façon systématique la durée, les taux et les conditions des processus métamorphiques pré- à post-collisionnels, et ainsi apporter de nouvelles contraintes sur l'évolution tectono-métamorphique de l'orogène. Ces résultats fourniront ainsi un cadre géodynamique et géochronologique robuste dans lequel replacer les modèles de formation des gisements de métaux critiques, et ainsi améliorer la prédiction de leur exploration dans la croûte orogénique varisque.
Les localités cibles sont des sections emblématiques du Massif Central, ayant récemment fait l'objet d'une nouvelle caractérisation structurale détaillée. Des échantillons-clés représentatifs des roches d'intérêt - micaschistes, migmatites et gneiss - seront étudiées par une approche intégrée combinant les informations texturales, géochimiques et géochronologiques de différents pétrochronomètres (ex : Lu-Hf sur grenat, Rb-Sr sur muscovite et biotite, U-(Th-)Pb sur zircon et/ou monazite), dans leur cadre pétrologique détaillé (ex : pseudosections, thermobarométrie), permettant ainsi la reconstruction de chemins pression-température-temps les plus complets possible.
Ces travaux de recherche s'intègrent à plus grande échelle dans le cadre du projet DISCOVERY (DISclosing the Critical mineral potential resulting from pre- to post-Orogenic Variscan gEological history) financé par le PEPR « Sous-sol bien commun » (Programmes d'Investissement d'Avenir France 2030), qui vise à comprendre le rôle des processus orogéniques varisques dans la fertilité de la croûte du Massif Central en matières premières stratégiques. Le salaire du.de la doctorant.e et les frais de fonctionnement (missions, analyses) seront intégralement pris en charge sur le projet DISCOVERY. Il.elle bénéficiera d'un environnement scientifique stimulant caractérisé par un large consortium d'expert.e.s à l'échelle nationale et de nombreuses collaborations internationales.
La formation et l'évolution des chaînes de montagnes anciennes impliquent une variété de processus géologiques (déformation, métamorphisme, magmatisme et hydrothermalisme) qui conduisent à la redistribution de la matière au sein de la lithosphère, et donc à la mobilité et la concentration d'éléments chimiques d'intérêt économique comme les métaux critiques. Ainsi, déterminer la nature précise de ces processus et leur évolution dans l'espace et dans le temps est fondamental, non seulement pour mieux comprendre la formation des chaînes de montagne et l'évolution de la lithosphère continentale terrestre, mais aussi, pour un contexte donné, de fournir un cadre géodynamique détaillé aux modèles de formation de ces gisements métalliques. - Déterminer des chemins Pression - Température - Temps - Déformation les plus détaillés et complets possibles pour les unités lithologiques principales de la croûte varisque du Massif Central Français
- Utiliser ces résultats pour réévaluer systématiquement la durée, les taux et les conditions des processus métamorphiques pré- à post-collisionnels varisques
- Apporter de nouvelles contraintes sur l'évolution tectono-métamorphique de l'orogène
La méthode proposée est une approche intégrative appliquée systématiquement à plusieurs échantillons-clés (5 à 10) représentatifs des unités tectono-métamorphiques principales du Massif Central (Complexe Leptyno-Amphibolique, Unités Supérieure et Inférieure des Gneiss, Unité Para-Autochtone) et couvrant l'ensemble de l'histoire orogénique.
L'approche intègre observations de terrain, caractérisation pétro- géochimique conventionnelle (microscopie optique et électronique à balayage, analyse de la composition chimique des minéraux par microsonde électronique), modélisation thermodynamique par minimisation de l'énergie libre (Perple\_X, THERMOCALC, MAGEMin...) et analyses géochimiques (éléments en trace et compositions isotopiques) sur minéraux représentatifs de différents stades de l'histoire métamorphique des roches : grenat (stade prograde et pic métamorphique - méthode Lu-Hf en solution par MC-ICP-MS) ; zircon et/ou monazite (pic métamorphique et refroidissement post-pic ; méthode U-(Th-)Pb in situ par LA-ICP-MS) ; et micas (biotite et muscovite, stade rétrograde ; méthode Rb-Sr in situ par LA-ICP-QQQ-MS).
Les résultats seront intégrés à des données géologiques, structurales (provenant d'une autre thèse en cours), pétro-géochimiques et géophysiques (acquises dans le cadre d'autres tâches du projet DISCOVERY) pour fournir une vision fine de la géométrie 3D des unités métamorphiques et de leur évolution au cours de la formation de l'orogène.

La personne recrutée sera titulaire d'un Master en Sciences de la Terre. Il ou elle aura des connaissances solides et une bonne expérience en pétrologie métamorphique et/ou magmatique (reconnaissance des minéraux, modélisation thermodynamique) ainsi qu'en géochimie analytique impliquant notamment techniques in situ (microsonde électronique, LA-(MC-)ICP-MS) et/ou salle blanche. Des connaissances en spectroscopie (Raman) et/ou géologie structurale seront appréciées. La personne recrutée devra faire preuve de bonnes capacités de communication aussi bien en français qu'en anglais, à l'écrit comme à l'oral.