Thèse Caractérisation des Flux Plutoniques et Volcaniques dans un Complexe Magmatique Approche de Terrain et Modélisation Thermique H/F

Université Clermont Auvergne

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences Fondamentales
Laboratoire de recherche : Laboratoire Magmas et Volcans
Direction de la thèse : THIERRY MENAND ORCID 0000000162417846
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59

La migration des magmas est un processus clef de l'évolution de la croûte terrestre. Ce transport s'effectue par l'intermédiaire de filons magmatiques souvent organisés en réseaux plus ou moins étendus et complexes, connectant les volcans à leurs réservoirs. Toutefois, la connexion entre ces réservoirs et les filons d'alimentation profonde et ceux qui les drainent vers la surface reste mal établie. En effet, les différentes parties d'un système magmatique ne sont directement accessibles qu'une fois exhumées. Nous n'avons ainsi que des images imparfaites et disparates du système après sa cristallisation. De plus, la géométrie des filons ne reflète pas ou mal le volume de magma qu'ils ont transporté puisqu'un même filon peut avoir servi de conduit d'alimentation à plusieurs épisodes de transfert successifs. Enfin, on ne comprend qu'imparfaitement la dynamique et les mécanismes de formation des complexes magmatiques, notamment les flux de magmas associés.

Une façon d'aborder la question des flux est de s'intéresser à la chaleur apportée lors du transfert des magmas. En modélisant la quantité de chaleur qu'elle fournit, on peut calculer la distribution de température autour d'une intrusion et ainsi la taille de l'auréole de contact. La confrontation d'un tel modèle à la taille d'une auréole naturelle permet alors d'estimer la quantité de chaleur qu'une intrusion a dû fournir. La cristallinité du graphite déterminée par spectroscopie Raman est un outil flexible et rapide à mettre en oeuvre qui permet d'estimer les températures dans les auréoles de contact : la matière organique présente dans les métasédiments est transformée sous l'effet de la température et la structure moléculaire du carbone reflète le pic thermique maximal enregistré. La comparaison entre modèles et mesures permet ainsi d'estimer la quantité de magma présente dans un complexe magmatique ou les flux de magmas qui l'ont traversé.

Le but de cette thèse est de caractériser les flux de magmas associés à la formation de complexes magmatiques en combinant : (i) une analyse gravimétrique et SIG pour comprendre la forme d'un complexe à l'échelle kilométrique et ses relations avec l'encaissant ; (ii) une étude détaillée de terrain pour caractériser de manière plus fine la géométrie du complexe; (iii) une estimation des températures maximales enregistrées dans l'auréole de contact par spectroscopie Raman ; (iv) la modélisation thermique pour calculer la taille théorique des auréoles et les comparer aux mesures par spectroscopie Raman. Le but est d'obtenir des estimations précises des flux associés à l'ensemble du complexe : 1) les filons ont-ils tous été associés aux mêmes flux ou certains ont-ils alimenté des éruptions ? 2) quelle a été l'histoire thermique des différentes parties plutoniques ? 3) les flux plutoniques et volcaniques sont-ils comparables ? Quel est le lien entre les différentes parties du complexe ?

Ce projet de thèse étudiera en premier lieu le granite de l'Aigoual, dans le Massif Central Français : des dykes hypo-volcaniques sortent de son toit avec des incréments d'orientations variables, injectés dans des schistes préstructurés pendant une phase d'extension régionale polyphasée. Cette étude sera complétée par celle du complexe intrusif ouest de l'Île d'Elbe en Italie, composé du pluton du Mont Capanne et d'une laccolithe plus profonde et antérieure, et dont les auréoles de contact sont encore mal caractérisées. Leurs températures maximales et les flux magmatiques associés aux différentes parties du complexe seront déterminés de la même manière que pour le granite de l'Aigoual. Selon l'avancement des travaux, on considérera une étude plus systématique autour de différents complexes dans des sites géodynamiques et des périodes différentes de l'histoire de la Terre. Les flux obtenus seront comparés afin d'identifier les points communs et les disparités entre ces systèmes magmatiques, et de tendre vers une typologie des systèmes.

Transfert de magmas dans la lithosphère
Connexion plutons-volcans