Vincent Trincala le plaisir de vous inviter à la soutenance de sa thèse intitulée "Interactions fluide-roche, conditions physico-chimiques et transferts de matière dans des zones de failles en milieux sédimentaires - Exemple de failles chevauchantes Pyrénéennes". Elle aura lieu le mardi 2 Juin à 14h, dans l'amphi A, bâtiment Métrologie, UFR Sciences et Techniques, campus de la Bouloie, à Besançon.
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Résumé
Ce travail a pour but d'étudier les paramètres physico-chimiques (nature du protolithe, assemblages minéralogiques, conditions P-T, nature des fluides, …) qui contrôlent les transferts de matière ainsi que la formation et l'évolution des argiles dans des failles chevauchantes en environnement sédimentaire. Deux failles chevauchantes pyrénéennes ont étéétudiées : -la faille de Millaris qui correspond à un décollement local au sein des marnes Paléocène de Millaris généré lors de la mise en place du chevauchement du Mont Perdu. -Le chevauchement du Pic-de-Port-Vieux qui se trouve au sud de la zone Axiale et qui est associéà la mise en place du chevauchement de Gavarnie. Ce dernier juxtapose des pélites triasiques sur des calcaires crétacés. Dans le but d'établir les transferts de matière liés à l'activité de la faille, une quantification minéralogique des protolithes et des roches déformées du coeur de la zone de faille a été effectuée en utilisant une double approche : l'affinement Rietveld de spectres de DRX et le calcul de compositions modales à partir d'analyses chimiques XRF et à la microsonde. Les marnes de Millaris montrent une très grande homogénéité dans le toit et le mur de la faille, nous avons donc pu déterminer la composition du protolithe. En comparant les échantillons de la zone déformée avec le protolithe nous avons montré des transferts de matière impliquant uniquement le départ de calcite et un changement de volume de la roche de 20 à 40%. Le départ de la calcite matricielle par pression-solution induit une augmentation passive des minéraux argileux dans les roches déformées. Les observations ont permis de montrer que des recristallisations de ces minéraux ont également lieu impliquant des interactions fluide-roche à environ 240°C. Dans la faille du Pic-de-Port-Vieux, les fortes hétérogénéités sédimentaire et diagénétique des pélites et des calcaires n'ont pas permis de définir une composition de protolithe pour chaque roche, et donc de calculer des transferts de matières. Cependant, des variations minéralogiques peuvent être observées dans la zone d'endommagement du chevauchement. L'analyse en cathodoluminescence des calcaires du mur montre la présence de trois générations de calcite sédimentaire, diagénétique et enfin liée à une mylonitisation lors de la mise en place du chevauchement. Cette dernière génération semble associée à une dissolution partielle des dolomites et implique la présence de fluides allochtones ne dépassant pas 320°C. Les modifications minéralogiques liées à la déformation sont particulièrement marquées dans les pélites du toit de la faille. En effet, alors que les pélites non déformées contiennent 3 à 5% d'hématite, 35% de quartz et 50 à 60% de minéraux argileux, le coeur de la faille se distingue par une dissolution complète de l'hématite. Cette dissolution traduit un changement Redox de la roche (confirmé par des données de spectroscopie Mössbauer) et semble liée à la circulation d'un fluide réducteur au coeur de la faille. Parallèlement à cette dissolution, des veines syncinématiques riche en chlorite se développent. Certaines chlorites issues de veines cisaillantes présentent des zonations chimiques oscillatoires en Fe/Mg rarement décrites dans des phyllosilicates. Une étude détaillée combinant cartographie chimique à la microsonde, mesures de l'état Redox par μXANES et thermométrie a permis de réaliser des cartes de températures sur ces chlorites via le logiciel XMAPTOOLS. Ces cartes montrent des variations cycliques de température d'au moins 50°C au cours de la cristallisation, variations qui induisent des substitutions Al3+Fe3+-1 et di-trioctaédrique et qui sont corrélables avec les oscillations chimiques observées. Dans le cas étudié, les oscillations chimiques pourraient être le reflet de pulses de fluides chauds intercalés entre des périodes de rééquilibrage du fluide avec la roche encaissante. Un processus de valves sismiques pourrait donc être associéà la mise en place du chevauchement.
