Soutenance de thèse de Virgile MALAREWICZ le 21 décembre 2023

Mars est un terrain d’étude idéal pour explorer la formation et l’évolution d’une croûte planétaire. Contrairement à la Terre, de nombreuses formations géologiques anciennes (>3.8 Ga) sont observables à la surface, et nous disposons de quelques échantillons météoritiques contenant des minéraux formés quelques dizaines de Ma après l’accrétion planétaire. Deux objets d’études se révèlent particulièrement pertinent pour étudier la formation et l’évolution de la croûte martienne : La région Terra Cimmeria-Sirenum, un bloc crustal particulier, et la météorite NWA 7533, échantillon unique d’une brèche de surface avec des minéraux anciens (>4.4 Ga). Le site d’éjection de la brèche se trouvant en bordure de région d’étude, ce travail de thèse se positionne en étude pluridisciplinaire à plusieurs échelles pour affiner la compréhension de l’histoire de la croûte martienne entre 4.5 Ga et 4 Ga. Cette thèse a donc pour objectif de (1) dresser une carte géologique de la région Terra Cimmeria-Sirenum et étudier ses caractéristiques géophysiques (modèles d’altitude et d’épaisseur crustale actuel et pré-Tharsis, modèle d’intensité magnétique de surface) afin de révéler de possibles hétérogénéités dans la région ; (2) Explorer la diversité pétrologique de la brèche et en profiter pour dresser une database analytique en spectroscopie Raman ; (3) Caractériser en détail la diversité microtexturale des zircons présents dans la brèche afin de mieux comprendre leur processus de formation et d’éventuels mécanismes d’altération. Les résultats obtenus nous ont permis de proposer divers scénarios magmatiques ou dynamiques. Nous montrons que les zircons les plus hétérogènes ont été fragmentés et altérés en présence de fluide avant 4.4 Ga. Ces zircons ont ensuite été remobilisés dans des magmas. Certains magmas étaient enrichis en silice et hydratés, et ont abouti à la formation de roches à composition granitique par cristallisation fractionnée. Il s’agit de la première détection directe de la présence de fluides et de roches granitiques à cette époque sur Mars. Nos observations morphologiques nous ont permis de mettre en évidence un système de bassins et de crêtes vraisemblablement pré-Noachien. Les bassins et les couches stratifiées ne semblent pas s’être formés à la suite d’impacts. Nous proposons un scénario de sagduction inachevé suivie d’un épisode d’érosion intense préférentiel vers l’Ouest pour expliquer les morphologies observées. Ce scénario d’érosion couplé avec une serpentinisation d’une couche superficielle pourrait également expliquer les différences d’intensité magnétiques et d’épaisseur crustal au sein de la région.