Systèmes hydrothermaux dans les marges continentales distales et leur rôle dans l'évolution thermique des successions sedimentaires : étude de deux analogues fossiles dans les Alpes suisses et les Pyrénées

Hydrothermal systems in distal rifted margins and their role in the thermal evolution of sedimentary successions : study of two fossil analogues in the Swiss Alps and Pyrenees

• Auteur / Autrice : Nicolo Incerpi
• Direction : Gianreto Manatschal, Luca Martire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance le 12/04/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Università degli studi (Turin, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique du globe (Strasbourg ; 1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Giovanna Della Porta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Boulvais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stefano M. Bernasconi, Mikel Lopez-Horgue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Altération hydrothermale

Interaction eau-roche

Sols -- Chimie

Mots clés libres

Systèmes hydrothermaux

Interactions roche-fluide

Systèmes de rift adriatique et pyrénéen

Hydrothermal systems

Rock-fluid interactions

Adriatic and Pyrenean rift systems

Résumé

Les données sismiques et les forages des marges continentales distales permettent de comprendre l'architecture et l'évolution de ces domaines, dont l’évolution thermique est peu connue, même si on connaît que les systèmes hydrothermaux jouent un rôle clé dans la distribution des flux de chaleur. Cette thèse vise à étudier les produits diagénétiques dans les sédiments de pré- à post-rift, qui enregistrent l'évolution des interactions roche-fluide. Deux analogues fossiles ont été étudiés: la marge distale adriatique et le système hyper-étiré pyrénéen. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques révèlent une forte hétérogénéité dans la composition des fluides. Dans les premières phases de rifting, dominées par des failles normales à fort pendage, les fluides sont riches en carbonate,tandis que dans les dernières phases, caractérisées par des failles de détachement à faible pendage qui exhument les roches de la croûte continentale et du manteau, les fluides résultent riches en silice. Cette thèse a donc démontré que l'évolution tectonique des marges de rifting comporte aussi des changements spécifiques dans la chimie des fluides hydrothermaux.

Seismic and drill hole data from deep-water distal rifted margins allow to understand the architecture and evolution of these yet little investigated domain. Nonetheless, the thermal evolution is poorly constrained even if hydrothermal systems play a key role in determining the heat fluxes. This Thesis aims to investigate breccias, cements, veins and replacement minerals within the pre- to post-rift sediments that could testify the space-time evolution of rock-fluid interactions. Two fossil analogues are studied: the Adriatic distal margin and the Pyrenean hyper-extended system. Field, petrography and geochemical analyses reveal a strong heterogeneity in the composition of the fluids as well as their hydrothermal features. Two main types of fluids occur: carbonate-rich fluids refer to early rifting phases dominated by high-angle normal faults; silica-rich fluids are related to the last rifting stages characterized by low-angle detachment faults exhuming upper crust and mantle-related rocks. The results of this Thesis highlight how specific changes in the chemistry of the fluid system are intimate lylinked to the tectonic evolution of rifted margins.