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Renaud Soucy La Roche

Géologie structurale

Tectonique, études de terrain, géochronologie, pétrologie métamorphique, géochimie

Intérêts de recherche

Le professeur Soucy La Roche s’intéresse aux processus tectoniques dans les zones de convergence, particulièrement à l’évolution de la croûte moyenne dans les collisions continentales et accrétionnaires. Il mise sur l’interdisciplinarité pour acquérir une compréhension exhaustive de la géologie structurale et des systèmes tectoniques. Jusqu’à maintenant, le professeur Soucy La Roche a travaillé dans l’Himalaya, dans la Province du Grenville et dans la Cordillère canadienne.

 

 

 

Méthodes
 
Cartographie et travail de terrain
La compréhension des systèmes tectoniques passe tout d’abord par une bonne compréhension de la géologie régionale, c’est pourquoi le professeur Soucy La Roche encourage ses étudiants à participer aux toutes premières étapes de la résolution d’un problème scientifique, c’est-à-dire les observations de terrain et la collecte d’échantillons.
 
Vue vers le nord-est à partir du centre de la klippe de Jajarkot au Népal (printemps 2015). Au premier plan, le temple Varah Devta (et nos petites tentes oranges un peu à gauche!) est bâti sur les roches (meta-)sédimentaires marines de la Tethyan Sedimentary sequence. Celles-ci sont isolées structuralement des strates corrélatives exposées dans la chaîne enneigée du Dhaulagiri à l’arrière-plan, formant donc une klippe. Le cœur métamorphique de l’Himalaya et une ceinture plis-failles de bas grade métamorphique sont exposés au plan intermédiaire.
 

Séquence méta-sédimentaire au faciès amphibolite supérieure au pied du glacier Willison, dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique (été 2018, voir projets en cours).

 

 

 

Analyses structurales

Les analyses structurales à l’échelle régionale, de l’affleurement et de la lame mince permettent de mieux comprendre les zones de déformation (failles et zones de cisaillement) responsables de l’architecture structurale d’une région. Dans les terrains déformés, elles sont essentielles pour comprendre la distribution spatiale des unités (et des échantillons!), comprendre les mécanismes d’emplacement et d’exhumation, et parfois déchiffrer les déformations tardi-orogéniques qui compliquent les interprétations.
 

Porphyroclaste delta dans le marbre plissé isoclinalement de la ceinture métasédimentaire centrale de la Province du Grenville, Maniwaki, Québec, Canada. Les plis de quadrants (quarter folds) dans les coins supérieur droit et inférieur gauche indiquent un sens de cisaillement dextre. 

 

Zone de cisaillement complexe dans la Cordillère canadienne. Les microstructures de recristallisation dynamique (photo de gauche) indiquent un sens de cisaillement sénestre de basse température (300-400°C), tandis que l’orientation préférentielle des axes cristallographiques <c> du quartz dans une quartzite adjacente indique un sens de cisaillement dextre de plus haute température (~550 °C) et potentiellement plus ancien (projection stéréographique de droite).
 

 

 

Pétrologie métamorphique
La pétrologie métamorphique (pétrographie, thermobarométrie, modélisation d’équilibre de phases) permet de quantifier les conditions de pression et de température auxquelles a été soumis un échantillon lors des différentes étapes du métamorphisme (chemin P-T).
 
Diagramme d’équilibre de phase construit « sur mesure » selon la composition géochimique de l’échantillon. Les minéraux métamorphiques observés et leur composition géochimique permettent de reconstruire l’évolution du métamorphisme prograde, pic, et rétrograde.
 

 

 

Géochronologie et pétrochronologie 
La compréhension des systèmes tectoniques est grandement facilitée par l’acquisition de dates associées à des épisodes de déformation ou de métamorphisme. De nombreux systèmes isotopiques applicables à différents minéraux sont disponibles pour définir l’âge absolu et la durée de ces évènements. Le professeur Soucy La Roche possède une expertise en géochronologie U(-Th)/Pb sur zircon, monazite et xenotime, Ar/Ar sur mica blanc, biotite et hornblende, et Lu/Hf sur grenat. De plus, les analyses isotopiques sont généralement complémentées par la caractérisation géochimique des éléments majeurs et traces des minéraux datés pour associer les épisodes de (re-)cristallisation à des réactions métamorphiques et des épisodes précis du chemin pression-température (pétrochronologie).
 
La datation de bordures asymétriques de monazite riche en yttrium formées pendant la déformation dextre (toit-vers-le-NE) a permis de contraindre l’âge absolu du début de la déformation le long du South Tibetan Detachment à ca. 30 Ma. Cette zone de cisaillement est cruciale dans les modèles tectoniques de l’Himalaya puisqu’elle est responsable de l’exhumation des unités de la croûte moyenne. Soucy La Roche et al. (2016) démontre pour la première fois que cette structure était déjà active lors de l’Oligocène précoce. 
 

 

 

Géochimie
La composition géochimique en éléments traces des roches permet de reconstituer le contexte tectonique (par exemple rift océanique, zone de subduction, collision continentale, etc.) à l’origine des unités ignées. Elle permet donc d’en apprendre plus sur leur histoire pré-collision.
 
 
 
Intégration des connaissances
L’application des diverses méthodes présentées plus haut permet d’obtenir des jeux de données exhaustifs afin de construire des modèles qui décrivent l’évolution géologique d’une région ou les processus tectoniques en général. 
 
L’intégration de données structurales, de pétrologie métamorphique et de pétrochronologie dans l’ouest du Népal démontre que le détachement entre l’orogène Himalayen et la plaque Indienne sous-jacente était segmenté par une rampe latérale lors de l’Oligocène et du Miocène. De telles rampes latérales influencent profondément la topographie moderne, la distribution de la séismicité et la zone de rupture des tremblements de terre majeurs. Ce nouveau modèle a illustré, pour la première fois, l’influence d’une telle structure sur l’évolution tectonométamorphique du cœur métamorphique de l’Himalaya il y a quelques dizaines de millions d’années.

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