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09/11/2018 - BABLON Mathilde

"Reconstruction de l’histoire des volcans du sud de l’arc équatorien : contraintes pour l’évolution chronologique de l’arc andin et pour l’évaluation du risque volcanique"

Doctorat en structure et évolution de la terre et des autres planètes (2015-2018)

Ecole doctorale : SMEMaG (Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux, Géosciences)

Financement : allocation ministérielle

Sujet : Reconstruction de l’histoire des volcans de l’arc équatorien : contraintes pour l’évolution chronologique de l’arc andin et pour l’évaluation du risque volcanique.

Directeur de thèse : Xavier Quidelleur

Unité de recherche : Géosciences Paris Sud (GEOPS) - UMR 8148 - Orsay

Equipe : Géochronologie et Dynamique des Systèmes Volcaniques (GDSV)

Thématiques : Géochronologie K-Ar, Pétrologie, Géochimie, Géomorphologie, SIG

Soutenue le 09/11/2018 devant le jury est composé de :

- Anne Le Friant (Directeur de Recherche, Institut de Physique du Globe de Paris), Rapporteur
- Hervé Martin (Professeur, Laboratoire Magmas et Volcans, Université Clermont-Auvergne), Rapporteur
- Pablo Samaniego (Chargé de Recherche, Laboratoire Magmas et Volcans, Université Clermont-Auvergne), Examinateur
- Giuseppe Siani (Professeur, Laboratoire GEOPS, Université Paris-Sud), Examinateur
- Jan Wijbrans (Associate Professor, Vrije Universiteit Amsterdam, Netherlands), Examinateur
- Xavier Quidelleur (Professeur, Laboratoire GEOPS, Université Paris-Sud), Directeur de thèse

Résumé de la thèse :

L’arc équatorien est caractérisé par un nombre particulièrement élevé de volcans quaternaires. Nos quatre-vingt-dix nouveaux âges K-Ar, réalisés pour une vingtaine d’édifices quaternaire, montrent que son développement a commencé vers 1 Ma au nord et a migré vers le sud à partir de 600 ka. Ce déplacement pourrait être induit par un changement récent de la géométrie de la plaque Nazca en profondeur et l’activation des failles crustales.
Les taux de production magmatique sont assez homogènes à l’échelle de l’arc, et varient entre 0,1 et 5,6 km³/ka. Ces données montrent que les volcans se sont construits lors de phases d’activité brèves, séparées par des périodes de repos. Il n’y a pas de corrélation apparente entre l’âge des volcans et leur taux d’émission, mais la subduction de la ride de Carnegie pourrait favoriser la genèse du magma et expliquer la densité de volcans quaternaires en Équateur. Les taux d’érosion varient entre 0,01 et 0,14 km³/ka. Les volcans les plus jeunes semblent être érodés par des processus d’altération chimique, tandis que les volcans plus anciens sont principalement démantelés par des processus physiques tels que l’abrasion glaciaire et l’activité tectonique.
Enfin, nous montrons que la méthode de datation K-Ar réalisées sur la mésostase ou les esquilles de verre des ponces est bien adaptée pour dater les produits volcaniques quaternaires de l’arc équatorien.

Mots clés : Géochronologie K-Ar, Géomorphologie, Géochimie, Volcanisme, Équateur, Andes

Summary :

The Ecuadorian arc presents a large number of Quaternary volcanoes. Our ninety new K-Ar ages, carried out on products from twenty volcanic edifices, show that the development of the Quaternary arc began about 1 Ma in northern Ecuador and migrated southward since 600 ka. This migration could be induced by recent change of the slab geometry at depth and by the activation of crustal faults.
The magmatic productivity rates are rather homogeneous at the arc scale, and range between 0.1 and 5.6 km³/ka. These data highlights that volcanoes grew during sporadic activity pulses separated by quiescence periods. There is no clear correlation between the age of the volcanoes and their emission rates, but the subduction of the Carnegie ridge could favor the magma genesis and explained the increase of the volcanic activity in northern Ecuador during the Quaternary. Erosion rates range between 0.01 and 0.14 km³/ka. Youngest volcanic edifices seem to be eroded by a chemical alteration process, while the dismantling of older volcanoes is mostly influenced by physical processes such as glacial abrasion and tectonic activity.
Finally, we show that K-Ar ages performed on groundmass or pumice glass shards can be sucessfully applied to Quaternary volcanic products from the Ecuadorian arc.

Keywords : K-Ar geochronology, Geomorphology, Geochemistry, Volcanism, Ecuador, Andes