Étude de l’évolution tectono-stratigraphique et des circulations de fluides en réponse à l'amincissement de la croûte : Exemple d'une marge fossile préservée dans les Alpes (Massif du Mont-Blanc)

Tectono-stratigraphic evolution and fluid circulations in response to crustal necking : Insights from a fossil necking domain in the Western Alps (Mont-Blanc massif)

• Auteur / Autrice : Nicolas Dall'Asta
• Direction : Guilhem Hoareau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Fluides Complexes et leurs Réservoirs
• Jury : Président / Présidente : Charles Aubourg
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guilhem Hoareau, Philippe Boulvais, Nicolas Bellahsen, Magali Rossi, Laurent Jolivet, Gianreto Manatschal, Frédéric Mouthereau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Boulvais, Nicolas Bellahsen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jurassique

Mont Blanc

Mots clés libres

Mont-Blanc

Tethys alpine

Amincissement

Failles de détachement

Circulation de fluides

Mont-Blanc

Alpine Tethys

Crustal necking

Detachment fault

Fluid circulations

Résumé

Ce travail propose un aperçu de l'évolution tectono-stratigraphique et des circulations fluides associés à l'amincissement de la croûte (crustal necking) durant le rifting à parti de l'exemple d'une marge fossile préservée dans le massif du Mont-Blanc. L'élément clé pour comprendre l'évolution préalpine du Mont-Blanc est l'identification d'une faille de détachement jurassique préservée dans la partie sud du massif du Mont-Blanc. Une caractérisation détaillée de ce contact montre qu'il s'agit d'un socle déformé composé de cataclasites et gouges scellées par des sédiments syn-rift d'âge Sinémurien à Pliensbachien remaniant partiellement la faille. Ce détachement est associé à une réponse stratigraphique spécifique liée à la formation d'un haut topographique (Ile du Mont-Blanc) durant le Sinémurien supérieur. Ce haut topographique est responsable de la formation de dépôts gréseux d'âge Sinémurien et Pliensbachien autour du Mont-Blanc.L'analyse géochimique et pétrologique des roches de failles dans le détachement montre une hydratation importante le long de la faille associée à l'altération des feldspaths et biotites à environ 250°C. L'utilisation d'une nouvelle méthode de calcul de bilan de masse basée sur la minimisation du transfert de masse montre que ces réactions minéralogiques sont responsables de gains en K, Fe, Ti, Mg, Ba, F, As, V et pertes en Si, Na, Ca, Pb, Zn dans les roches de failles. L'analyse des inclusions fluides dans les veines syn-cinématiques de la faille donne un fluide composé de H2O-NaCl (-K2O) avec une salinité de 7 to 9 wt% et une température d'homogénéisation de 200°C. Il s'agit de la première étude sur les circulations de fluides liées à l'amincissement crustal dans les massifs cristallins externes.Un lien génétique entre les minéralisations préalpine à Pb-Zn-Ba-F dans le massif du Mont-Blanc et les circulations de fluides le long du détachement est proposé, ainsi que le premier modèle de circulation fluides durant la phase d'amincissement crustal (crustal necking).

This works provides a new insight on the tectono-stratigraphic evolution and fluid circulation during crustal necking based on the study of a fossil necking domain preserved in the Mont-Blanc Massif (Western Alps). The key element to understand the pre-Alpine evolution of the Mont-Blanc is the recognition of a Jurassic detachment fault sealed by syn-rift sandstones was identified in the southern part of the massif. Detailed examination of this contact shows that it corresponds to a top tectonized basement formed by cataclasite and black gouge sealed by Upper Sinemurian to Pliensbachian sediments reworking the fault rock. This detachment faulting is associated to a specific stratigraphic response. Crustal necking is responsible for the formation of a topographic high (e.g., Mont-Blanc Island) during Upper Sinemurian leading to the formation of Sinemurian to Pliensbachian massive sandstones around the massif.The petrological and geochemical analysis of the fault rocks indicates significant fluid circulations and basement hydration responsible for biotite and feldspars breakdown under temperature of ca. 250°C. Mass balance calculation using a new method of mass transfer minimization indicates a gain of K, Fe, Ti, Mg, Ba, F, As, V and loss in Si, Na, Ca, Pb, Zn in the fault rocks. The fluids inclusion studies show that the paleo fluids correspond to H2O-NaCl (-K2O) brines with a salinity of 7 to 9 wt% and a homogenization temperature up to 200°C. This provides the first observations of fluid circulations associated to crustal necking in the external crystalline massifs.A genetic link between the pre-Alpine Pb-Zn-Ba-F ore deposits in the Mont-Blanc massif and the fluid circulations along the fault is proposed providing a first model for fluid circulations associated to crustal necking.