• Langue : Anglais
• Discipline : Sciences de la terre et de l'univers
• Identifiant : 2025ULILR058
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 18/12/2025

Résumé en langue originale

Les arcs volcaniques sont des sites primaires de formation et de recyclage de la croûte continentale. Leur évolution est gouvernée par l'interaction entre les apports mantelliques, l'architecture crustale et la dynamique de subduction. Élucider ces processus est essentiel pour comprendre comment les arcs évoluent au cours du temps et leur contribution à la croissance continentale. L'arc magmatique cénozoïque de l'Équateur constitue un laboratoire naturel pour aborder ces questions. Il présente une histoire magmatique presque ininterrompue et se situe dans une zone à socle contrasté, résultant de l'accrétion de lithosphère océanique au bord du continent. Les changements dans la géométrie des plaques et dans l'épaisseur crustale ont également fortement influencé le magmatisme dans cette région.Pour reconstituer cette histoire, une approche multiproxy intégrant la géochronologie U-Pb sur zircon, les isotopes Hf-O et la géochimie des éléments traces, combinée aux compositions globales des roches, a été appliquée. La datation des zircons a permis d'établir un cadre temporel à haute résolution, tandis que les proxys isotopiques et en éléments traces ont contraint les sources magmatiques, l'équilibre entre les apports crustaux juvéniles et recyclés, ainsi que les pressions de différenciation. Cette combinaison fournit un ensemble d'outils robustes pour évaluer les liens entre magmatisme, épaisseur crustale et dynamique de subduction dans les arcs continentaux.Les nouvelles données révèlent un enregistrement presque continu du magmatisme d'arc du Paléocène au Miocène supérieur (~65-6 Ma), affinant la chronologie et l'étendue de l'activité à travers l'Équateur. Au sud, le batholite de San Lucas (65-49 Ma) marque le début du magmatisme lié à la subduction, suivi d'intrusions ultérieures dont les contrastes isotopiques de part et d'autre de la faille de Las Aradas reflètent des sources juvéniles versus recyclées sous des épaisseurs crustales variables. Dans le segment central (39-9 Ma), le magmatisme a évolué de suites dominées par le manteau vers des intrusions miocènes de type adakite formées sous une croûte plus épaisse, la zone de cisaillement Chimbo-Toachi séparant des domaines isotopiquement distincts. Au nord, deux pulsations principales (41-31 Ma et 14-7 Ma) sont reconnues : la première préserve les signatures isotopiques les plus juvéniles de l'arc, tandis que la seconde enregistre des compositions enrichies et des signatures de type adakite liées à l'épaississement crustal du Miocène.Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que le magmatisme cénozoïque en Équateur a été gouverné par l'interaction entre les apports mantelliques, l'hétérogénéité héritée du socle et l'épaississement crustal d'origine tectonique. Les estimations d'épaisseur crustale varient considérablement dans le temps et dans l'espace, de ~30 km dans les domaines amincis à plus de 60 km durant la compression miocène, en accord avec les modèles géophysiques de la croûte actuelle. Ces variations ont contrôlé la profondeur de différenciation magmatique, la stabilité du grenat à la base de la croûte favorisant des signatures de type adakite durant les phases de fort épaississement. Les comparaisons régionales montrent que l'arc équatorien fait partie d'une ceinture andine septentrionale continue, partageant des pulsations magmatiques synchrones avec la Colombie et des signatures adakitiques du Miocène supérieur avec le nord du Pérou. Ces corrélations soulignent que les processus documentés en Équateur ne sont pas isolés mais reflètent des réorganisations de subduction à plus grande échelle le long de la marge des Andes.

Résumé traduit

Volcanic arcs are primary sites of continental crust formation and recycling. Their evolution is governed by the interaction between mantle inputs, crustal architecture, and subduction dynamics. Elucidating these processes is essential for understanding how arcs evolve over time and their contribution to continental growth. The Cenozoic magmatic arc of Ecuador provides a natural laboratory in which to address these questions. It has an almost uninterrupted magmatic history and is located in an area of contrasting basement, which is the result of the accretion of oceanic lithosphere at the continental margin. Changes in plate geometry and crustal thickness have also strongly influenced magmatism in this area.To reconstruct this history, a multiproxy approach integrating zircon U-Pb geochronology, Hf-O isotopes, and trace-element geochemistry, along whole-rock compositions, was applied. Zircon dating established a high-resolution temporal framework, while isotopic and trace-element proxies constrained magma sources, the balance between juvenile and recycled crustal inputs, and differentiation pressures. This combination provides a robust toolset for evaluating the links between magmatism, crustal thickness, and subduction dynamics in continental arcs.The new data reveal a nearly continuous record of arc magmatism from the Paleocene to the Late Miocene (~65-6 Ma), refining the timing and extent of activity across Ecuador. In the south, the San Lucas batholith (65-49 Ma) marks the onset of subduction-related magmatism, followed by later intrusions, with isotopic contrasts across the Las Aradas fault reflecting juvenile versus recycled sources under variable crustal thickness. In the central segment (39-9 Ma), magmatism evolved from mantle-dominated suites to Miocene adakite-like intrusions formed under thicker crust, with the Chimbo-Toachi shear zone separating isotopically distinct domains. In the north, two main pulses (41-31 Ma and 14-7 Ma) are recognized: the first preserves the most juvenile isotopic signatures of the arc, while the second records enriched compositions and adakite-like signatures linked to Miocene crustal thickening.Together, these results demonstrate that Cenozoic magmatism in Ecuador was governed by the interplay between mantle inputs, inherited basement heterogeneity, and tectonically driven crustal thickening. Crustal thickness estimates vary markedly through time and space, from ~30 km in thinned domains to >60 km during Miocene compression, consistent with geophysical models of the present-day crust. These variations controlled the depth of magma differentiation, with garnet stability at the base of the crust promoting adakite-like signatures during phases of strong thickening. Regional comparisons show that the Ecuadorian arc is part of a continuous Northern Andean belt, sharing synchronous magmatic pulses with Colombia and Late Miocene adakitic signatures with northern Peru. These correlations highlight that the processes documented in Ecuador are not isolated but reflect larger-scale subduction reorganizations along the Andean margin.