Fluctuations du champ paléomagnétisme terrestre enregistrée par les laves de l'Archipel des Kerguelen (partie australe de l'Océan Indien) et détermination de leur direction de mise en place.

Texte intégral

(1)Fluctuations du champ paléomagnétisme terrestre enregistrée par les laves de l’Archipel des Kerguelen (partie australe de l’Océan Indien) et détermination de leur direction de mise en place. Guillaume Plenier. To cite this version: Guillaume Plenier. Fluctuations du champ paléomagnétisme terrestre enregistrée par les laves de l’Archipel des Kerguelen (partie australe de l’Océan Indien) et détermination de leur direction de mise en place.. Géologie appliquée. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2002. Français. �tel-00002805�. HAL Id: tel-00002805 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002805 Submitted on 6 May 2003. HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés..

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(3) "!#%$#'&#)(+*#'",$!.-0/1#'&321/54760$89/1#%2:; Num : THESE. pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE MONTPELLIER II ` Discipline : Structure et Evolution de la Terre et des Planetes ´ ` Formation doctorale : Structure et evolution de la lithosphere Ecole doctorale : Sciences de la Terre et de l’Eau. ´ ´ Fluctuations du champ paleomagn etique terrestre ´ par les laves de l’Archipel des Kerguelen enregistrees ´ ´ (partie australe de l’Ocean Indien) et determination de leur direction de mise en place. ´ e´ present ´ ´ et soutenue publiquement a et ee. par Guillaume Plenier. ´ le 20 decembre 2002 Devant le Jury compose´ de :. MM.. Marc DAIGNIERES, Professeur, Universite´ Montpellier II Annick CHAUVIN, Professeur, Universite´ Rennes I Pierre ROCHETTE, Professeur, Universite´ Aix Marseille III Pierre CAMPS, Charge´ de Recherche, Universite´ Montpellier II Bernard HENRY, Charge´ de Recherche, IPG Paris Mireille PERRIN, Directeur de Recherche, Universite´ Montpellier II. ´ President Rapporteur Rapporteur Examinateur Examinateur ` Directeur de these.

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(8) . ` ´ d’etude ´ ´ Ces trois dernieres annees n’auraient pas pu aboutir au present manuscrit sans le concours de ´ l’ensemble des personnes que je voudrais evoquer ici. Chacune a` sa façon aura contribue´ a` ce que je ´ ` et me sente a` l’aise dans mon travail. m’epanouisse pleinement au cours de ma these ´ ´ ´ Je tiens a` remercier en premier lieu toute l’equipe de paleomagn etisme qui m’aura supporteáu cours de ´ cette aventure : Lili pour les innombrables essais de reglage du KT ; Thierry pour sa patience et son merécran ´ veilleux VTM-tel de Patagonie ; Brigitte pour sa gentillesse et son soutien ; Michel pour ses conseils ´ ´ ´ ` avises, souvent destabilisants, qui m’auront toujours amene´ a` apprehender mes problemes sous un ´ ´ les diagrammes de angle plus interessant ; Mireille pour m’avoir montre´ une autre façon d’interpreter ´ ´ ´ paleointensit e´ et son courage mis a` rude epreuve au cours du periple Val Travers-Val Studer ; et enfin Pierre, parfois dur mais toujours juste, qui m’aura remarquablement encadre´ et guide´ durant ces trois ´ Nos experiences ´ ` annees. communes a` Kerguelen, en particulier celles de la plaine Ampere, resteront ´ dans ma memoire. ´ ¨ pour avoir bien longtemps gravees Je tiens aussi a` faire un petit clin d’oeil a` Joel, ´ ere ` a` echantillon ´ notamment solidifie´l’etag qui menaçait de s’effondrer, et Patrick, que j’aurais finalement ´ ´ epargn e. ´ Je pense aussi aux personnes qui ont passe´ quelques temps au sein de notre equipe alors que je m’y ´ e´ donne´ de rencontrer par la suite : Avto pour tout l’inter ´ et ˆ qu’il temoigne ´ trouvais ou qu’il m’a et a` mes ´ travaux et sa presence bienveillante ; Bernard Henry pour m’avoir accueilli au laboratoire de Saint Maur ´ et initie´ a` l’analyse de la fabrique magnetique, Charly Aubourg pour le temps qu’il m’aura accordeá` Nice suite a` mon expose´ de l’EGS et pour ses conseils et commentaires qui m’auront grandement servi lors ´ ` de la redaction de mon troisieme article ; Maxime le Goff pour ses petits programmes et les mesures de ´ cycles d’hysteresis, il semblerait aussi qu’il s’occupe de mon dossier a` l’ANPE (veridique !) ; Andre¨ı Kos´ terov pour son attention ; Lisa Schnepp pour avoir parfume´ le four a` paleointensit e´; Claire pour ces ˆ de retrouver autour d’une biere ` (ou plutot ˆ entouree ´ de biere ` !) ; Mounombreux mails et que j’ai hate ´ loud toujours a` fond ; Stephanie disparue depuis dans le monde impitoyable de l’informatique et enfin ´ ´ ´ Edouard avec qui j’aurais eu l’immense plaisir de partager le bureau des etudiants en paleomagn etisme. ` ´ Ceci m’amene tout naturellement a` evoquer Rob Coe que j’aurais eu la chance d’accompagner du´ ´ ˆ es ´ m’aura et ´ e´ particulierement ` rant son sejour a` Montpellier. Cette experience quotidienne a` ses cot ´ efique, ´ ˆ ` ben au niveau de l’anglais tout d’abord, meme si j’ai apparemment encore beaucoup de progres ´ a` faire, mais aussi et surtout du point de vue scientifique. Comme convenu, je garde precieusement sa bouteille de Cognac pour une grande occasion a` laquelle j’aurais plaisir de l’associer. ´ ´ eric ´ Bouchette pour son aide precieuse ´ ´ eral, ´ et en particulier avec Je tiens a` citer egalement : Fred en gen ´ ` les programmes TCL-TK, awk et latex, rien d’etonnant a` ce que nos manuscrits se ressemblent apres ´ ereusement ´ qu’il m’ai gen propose´ d’utiliser ses fichiers types ; Henry de la Boisse pour m’avoir donne´ l’occasion d’effectuer de nombreuses vacations dont celle de tuteur lors de la mise en place du modules ´ de methodologie ; Jean-Patrick Respaut qui lors d’un stage de terrain en License m’a convaincu de faire ´ des etudes plus longues ; Jean-Marie Dautria pour sa traduction exceptionnelle de ”flood basalts” ; Anne Delplanque, terroriste attachante a` la bombe a` colle, pour ses coups de mains sous Adobe illustrator et. .

(9) –6–. Remerciements. ´ e´ mes lames minces en durant mes combats avec la Calcomp ; Christophe Nevado pour m’avoir prepar ´ ´ ´ au dernier toute urgence et les secretaires Nathalie, Martine, et Celine, elles aussi souvent sollicitees moment que ce soit pour les ordres de mission, les bons de commande ou autres envois de courrier im´ des doctorants. portants. Merci a` Marie-France pour sa participation lors de l’organisation de la journee J’aimerais remercier aussi Benoˆıt Ildefonse auquel j’ai fait appel pour le traitement de mes lames minces, ` mon D.E.A. se sont montres ´ tres ` et a` travers lui les membres du laboratoire de Tectonophysique qui des ´ ´ sympathiques a` mon egard et ce bien avant le rapprochement prochain avec notre equipe. ´ Je tiens egalement a` remercier comme il se doit l’Institut Polaire Français pour avoir finance´ le pro´ gramme paleomagne 310 qui m’aura permis de me rendre par deux fois dans les Terres Australes et ´ ´ Antarctiques françaises pour y prelever mes echantillons. Sans leur soutien financier et logistique, ce ´ ´ e´ possible. travail n’aurait bien evidemment pas et Ces deux voyages fantastiques a` destination des ˆıles Kerguelen m’ont permis de faire connaissance au cours des transferts sur le Marion Dufresne II ou sur les bases militaires avec des personnes non ´ moins extraordinaires : Alain Lamalle, chef des operations mais surtout roi de la BLU ; Roland Pagny et ` ses paralleles (halte au feu !) ; Roland Gauthier, commandant du Marion, qui a` deux reprises nous aura ´ ` ´ ramenes a bon port avec son equipage ; Denis le chef des cuisines fou du Marion dont la lettre et les ˆ saucissons me font encore chaud au coeur ; Tonton qui m’aura offert un merveilleux bapteme de l’air en ´ ` ; Jean-Marc et ses equipages ´ helicopt ere de la Curieuse, qui a bien failli devenir un bateau a` bulle ; Ber´ nard et ses bois de cerf ; Guillaume, l’autre malchanceux ; Jessy ; Fabianna le miss Ker99 en competition ´ avec miss moule sur le Marion ; Johann le geophy de Crozet qui m’aura fait beaucoup rire ; Florence ´ pour les chats et de Lyon ; Serge ; Hubert le bout de bois alsacien ; David le gener ; Sylvestre dit Leon les lapins ; Patrick l’artiste de la Mortadelle ; Anne la botachoux ; John le bibou ; Testos ; François plus connu sous le surnom de popy ; les militaires de la base de Port aux Français aux cuisines, a` la cop, a` ˆ l’hopital, au BCR (tchao Jacky) ou plus souvent a` ”Totoche” ; les petits oiseaux Florence et Francesco ; ¨ !) ; les petits poissons Patrice, Philippe et Xavier (merci a` l’ensemble du banc pour les chocolats de Noel les petits cailloux Bertrand, Christophe, Thomas et Jean-Yves ; les petits choux Jacques, Albert-Jean et ` ; Christophe et Laurent qui traˆınaient cette fois dans la boue et enfin Kirsten qui aura eu le merite ´ Irene ` de nous supporter Pierre et moi durant un mois complet a` la pleine Ampere. Autre lieu, mais une ambiance toute aussi chaleureuse, je tiens a` remercier mes compagnons du grand ` voyage initiatique qu’est la these. Tout d’abord ceux qui m’auront souvent attendu au resto U : Marc, ´ ome ˆ ´ ome ˆ ´ Florence, Laure, Eric, Xavier, Jer V., Dirk, Jer B., Benoˆıt, Maggy, Olivier, Aurelien, Philippe et ´ e´ assez sages pour manger plus tot ˆ ou ailleurs, Sebastien, ´ Florence. Mais aussi ceux qui auront et Benoˆıt, Ghislain, Loic, Philippe, Aude, Youri, Gwladys, Julie et Marianne. ´ toute particuliere ` pour ma famille et mes proches qui m’auront toujours soutenu meme ˆ J’ai une pensee ` pour la plupart d’entre eux. Merci si je sais que dans le fond, mon travail sera reste´ un grand mystere ´ ` ` ´ a` Marie-Eve pour son soutien quotidien et son ecoute, ma mere, mon pere, Nicolas et Geraldine (et ...), Anne-Sophie, Olivier, Fabienne, mes grands parents paternels, Anne, Alain et ses enfants, Benoˆıt, ´ Thomas, mais aussi David de Paris, David et ses petits suisses, Dominique, Lilian, Stephane, Chris´ ome, ˆ ´ ´ tophe, Jer Arnaud, Marc, Katia, Celine et JP, Ben, Pierre, Jean, Celine, Bertrand, Antoine et tous ´ d’etudes. ´ les autres... pour m’avoir entoure´ durant ces annees ` Je remercie enfin Annick Chauvin, Marc Daignieres, Bernard Henry et Pierre Rochette qui m’ont fait l’honneur de juger ce travail..

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(30) ` Table des matieres. –9–. § ¿ k ¡ 6¢ " ±| $ U{¢²6 ® " WG UX¢² ³´& hµQ ¶¨ & " º·

(31) ´¹ "! º¤^G´& ¼G$ £W, 66 =?>ÁÀ B ] D !K BON =E=E=E=E=E=E=E=E=X=E=E=E=E=E=E=E=E=E=X=E=E=E=E=E=E=E=E=E=E=X=E=E=E=E=`>,>,> = mv ,J ,pU\

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(37) – 10 –. ` Table des matieres.

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(69) – 14 –. Introduction. Nbre de coulées 100 60 20 90 60 30 0 -90 -60 -30. -60. -120. 0. 60. 120. 180. ¶KZL KSNuÅ t >4 G>k Fq},} 4D <6Nw UF = Bp= ] N d, J BON pN |K 2 p g 5,p,7 v]OLUJ V!,RdMNuLUt J Â {LUDJ G F2,T|DLUpg GBONF`K D N ] L GBK LUBONdMLUF | GÇ{JuJ G_F G]^V!F ] N k_ ML = a B QDK G@F2Ju] R N KSR G\ F2_L ,!JD Ç -180. . _ ML B D EJxw R g T N F^V!R 2 ] A ,]^D = Â LU]#K !F g t B ,D GF !] Gp N F B ] GT B FCn4JoL j N FD D N ] GK BON B D VMLUJ g N B !F N?B g D l Ì. N F^F !FID ] KSR GFI_,JuK¶L Nut GFIJ K¶LUJ N F g GF`DML !FIJxw R g T N F^V!R 2 ] !D%nWD GF4JoL BON?B !D GF`] GJoL BON _ GT B g J _ g GFIV !]`JoL[V g ] N D bcJ N p K 2 g B !D 4 U< Ç < zL 6 T|L t ML N B !K ,] L QT ,T B K B^B B R 2 F ED g d B L N?B¶= . Z w ,di GK BON?jMN N?BON LUJD T qD K B ,]OL B t N F G]OLcD g _ GJ ,V!V g DM L !FCJoLIV!] GT N?2 ] .VMLU] BON D PK T|L !F9Ç KG] N?B K !F N F B L N?B D!K`n ": GK B G] g B !D 2VMLUJ g ,T|LUp g BONut K ,TWV!J 2B 4D N ] GK BON B VMLUJ g N Ç B !F N?B g 6 D qF g t !K GFX_ ,JuK¶ L Nut GFcD w Up ,J N p K 2 EV!] k_ M L B D qJxw LU]^KSR N V GJ&D GFXr G]^p GJ . F N?B g n } U< w&D |JoL BON?B !D !D B Í < U< w&D |J !p N?B !D @ F B¶=l GJoLQTQw LQLUT g nzVMLU] BON K N V G] nD ÊK¶LUTWVMLUp GF'D °V!] g J 2 _ GT B È M L !K g GFWDM L !F'J hK¶LUD!] °D V!] ,p,]OLUTWT

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(71) Introduction. – 15 –. MDV (10²²Am²). 12 10 8 6 4 2 0. 24. 26. 28. 32. 30. BODN w GMF BOLU N JT| hL DBO4 %N N F!VMB F{LU] J N Dg d W N BO VMN B LU J !g FB N? GN B TWg B V D!, %F ] N? GBJxJuwg JÀ ,D vJ N GpÃÈFT K 2 ,T GF>k }, },DB FC}8N F^=.D V NZ V L C,N Jod!JL N J Np G] FX G F&DM_ L N º!] BFEV Jo G L°JuN F dMBO4 LUN JuF J WgPF DÉ | GF F^6 VMDK¶LULUKJug K F !g J G4g F ] F GN ncF^ F B VM G G]^LU] ] ]Mg BOLF N 6]Ç F !J N p cJoL _ULUJ !]2D PÉ T k\ QD g B G]^T N g V !]2JoL[V g ] N D < Ç <8= a zL54 <8= a Ç a,<,< zL 6ª= Age (Ma). . -. . ;. !$#

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(80) – 16 –. Introduction. -48 30'. A). B). 60°. 90°. 1 0°. 6. Kerguelen Archipelago. 7 -30. °. 2 -49 00'. 0° 30° 120°. 8. 9 11. 10. 3 4. 12. -49 30'. 5. a 6 f`g K¶LUV N?B !JoL BON?j D GFF GK BON !F.V!] g J _ g GFF !].Jxw LU]^KSR N V GJMD GFPr G]^p GJ WDML !F.J `K¶LUD!] DT|¡LUF V!] ,>p,]OLUKTWT!J 'g GVMF5LU4J g ,y8T|= ÍLU p ,}8a8= >k< < OÈ @M6 L !K 6 g VMLU]E B Jxw À 9 !!F BO] N? ¶B L BqÂ ,>kJoy L N K ] W!HMJ g ]O GL F5 ¶4 L N y8F= } Í > 6X Â,}8,=] a B' Ol @R!6 ] N F a<B 6Ç Â 6q,] Â B ,f ] B L¶\ T ¶L !D QD } w 4]K ^K!J g GUaF$4 K }8=!a J g G F5 ,}4 8=}8y,= < OÍ @ 6. ,}86= y À J O@s 6 L <6B U} B K D! GJ Fg Gf F$!4 KSR}8 G= a,F} >k ,}y 8K = } ! OJ @g G6 F. 4 y8= y Í ,y8= }8> O@ 6 Í 6 B D GF Ì GTWV EB G F K !J g GF 4 y8= y, y ,}8=?>,> O@ 6 <y 6 B D U< Jo4 L }8f = a,LU< d ,}N 8JuJ =2 ] < O@6 >k } >k<<K 6 !J g G F B 4T4 }8= G<,]e} \ y ,}

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(101) – 22 –. Introduction.

(102)

(103)

(104)

(105)

(106) Y

(107)

(108)

(109) . Ua.

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(120) – 26 –. Avant-propos. J K¶LUF°D w g KSRML BON JuJ !F B ]OL N?B g FhVMLU]hKSRMLUTWV LUJ B G] ML BON?j .Jxw g _,J BON ¸D JoL¡F !F^K GV BON d N J N?B g T|LUp g BONut |D w L B ] g KSRML BON JuJ D |JoLQT E T WK !J g B ]OL N?B g B R G]^T Nut GT B L g B g ,d!F G]e_ g VMLU]2D g j L B ED N F^V G]^F N N B ]OLÇ K !J g j L N d!J cD XJxw f A < 8È K !]^d .Å,Ç Ì ] g _ G]^F N d!J B g T N pML B D .JoL`F B LUd N J N?B g B R G]^T Nut .D w g KSRML BON JuJ K¶LU]OLUK B g ] N F BONut XD XKSRML t EK !J g = @ !F N?B > GF BON T|L BON !FT k\ GFCD VMLUJ g N B !F N?B g nIJxw g KSR GJuJ .D JoL`K !J g .F B ]OLUV!V ,] B g GF = Z !] t MLUJ N?B g B GKSR Nut GF B LUF^F !] g EVMLU]2Jxw BON J N FOL BON |D Í KG] N?B 2 ] GF ¸t ML B ] 'V N B F{F !KGK GF^F N?j F K !F N D g ] g FE L ¥T N N T !TÃV !]XD g È N ] N B G]e_ULUJuJ D B GT[Ç V g ]OL B !] XD w N B G]^V!] g B L BON |]OLUV!V ,] B > t N V G]^T B D IV!] !D!] |K ,TWV B `J GF:V!] ,d!J 2 T GF:D w L N T| L B L BON !F ] g T| L B GFIF GK !DML N ] GFILUK t N F GFIV !DM L B J GF ªÊ8V g ] N !K GF4 L °JoLUd ,]OL B N ] Q]OLUV!V ,] B f Ì >k< V !]P_ g ] N È G]`JoL[] GV!] D !K BON d N J N?B g D GF`T GF !] GF j ]OLUK BON hD w f A <q j 4<8= a V !] t XJxw N B G]^V!] B L BON hF N?B F N p N ÈMK¶L BON _ qD g _ N L BON % L !p !JoL N ] XT|LÊ N T !T 4 6 >k < V !] g _ N?B G]4D V!] !D!] %K ,TWV B V!J !F N !]^F`K ,TWV ,FO L B GF`DM L !F`JoLqD g B G]^T N ML BON L !p,J B ] hJoLQD N ] GK BON ¡K¶LU]OLUK B g ] N F BONut B JoLQT k\

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(133) . . . Y . G. Plenier, P. Camps, B. Henry & K. Nicolaysen Publie´ dans Phys. Earth Planet. Int., 133 (2002) 127-146 We report palaeomagnetic determinations in order to estimate the palaeosecular variation of the geomagnetic field for the upper Oligocene period from a southern site. We measured the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) of basalts from five sections to check the reliability of applying tectonic correction and concluded that no stratigraphic corrections were needed. A positive reversal test implies that secondary components were sufficiently removed from the characteristic remanent magnetization.. !. Also, the sampling was sufficiently random to accurately reflect upper Oligocene palaeosecular variation.. ". ". Calculations of the between-flow angular standard deviation (. ) from the geographic pole show values. between 21.2 and 21.8 . This palaeosecular variation estimate agrees with Model G for palaeosecular variation (McFadden et al., 1991), which is axisymmetric and assumes an equatorial symmetry of the geomagnetic field. The virtual geomagnetic poles (VGPs) from the Mont des Ruches section seem to exhibit two polarity changes : reverse-normal (R-N) first, and in more detail a second normal-reverse (N-R) one. Finally, assuming that no polarity chrons are missed by any of the sections, we compare the magnetostratigraphy we defined to the global geomagnetic polarity scale of Huestis and Acton (1997) using previously obtained radiometric dates to correlate the sections (Yang et al., 1998; Nicolaysen et al., 2000; Doucet et al., 2002). The precise age constraints furnished by these correlations allow an estimation of eruption rates from 0.30 to at least 1.31 km/my, with wide variations from section to section and an increase of eruption rate for younger sections. However, due to the non uniqueness of the correlations, the age limits of the sections and consequently the extrusion rate estimations can vary. Moreover,. Í. assuming the Mont des Ruches section has probably recorded all the magnetic polarity intervals, the.

(134) – 28 –. Palaeomagnetic study of Oligocene lava flows from the Kerguelen Archipelago. ` and Mont de la Tourmente intermediate VGP directions may indicate unrecorded Mont de la Rabouillere polarity chrons. The eruption rates calculated can thus be overestimated..

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