La lawsonite dans les métasédiments en base de zone sismogénique : géochimie, échelles de migration des fluides et rôle de la déformation dans les Schistes Lustrés
Auteur / Autrice : | Benjamin Lefeuvre |
Direction : | Philippe Agard, Anne Verlaguet, Benoît Dubacq |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de la Terre |
Date : | Soutenance le 16/12/2020 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut des sciences de la Terre de Paris (2009-....) |
Jury : | Président / Présidente : Laurent Jolivet |
Examinateurs / Examinatrices : Maureen Feineman, Laure Martin | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Alberto Vitale Brovarone, Michel Ballèvre |
Mots clés
Résumé
La circulation des fluides issus des réactions de déshydratation a des conséquences majeures sur les propriétés rhéologiques dans les métasédiments présents en zone de subduction. Les méthodes géophysiques y suggèrent la présence de fortes concentrations de fluides entre 30 et 40 km sous la surface. C’est également dans cette gamme de profondeur que de nouveaux types de séismes ont été décrits au début des années 2000 : les séismes lents, pour lesquels il est admis que les fluides jouent un rôle important mais dont le déclenchement, les mécanismes de déformations associés, de même que la source des fluides, leur origine, leur volume et l’échelle et le mode de leur circulation demeurent débattus. Pour améliorer les bilans de production de fluides dans ces gammes de pression – température (de 150 à 350°C, de 0.3 à 1.2 GPa) et affiner la compréhension de la migration des fluides dans ces roches, nous avons recours à un analogue de terrain: le complexe des Schistes Lustrés alpins. La présence ubiquiste de lawsonite dans ces métasédiments, dans la matrice et dans différentes générations de veines, y témoigne d’intenses interactions fluides-roches. La lawsonite est d'autant plus importante que ce minéral hydraté (~12 % poids de H2O; de formule théorique CaAl2Si2O7(OH)4.H2O) est aussi connu pour jouer un rôle important dans le recyclage des fluides en contexte de subduction, jusqu’aux conditions de ultra-haute pression (>300 km). Dans un premier temps, cette thèse vise à mieux contraindre les réactions de formation de la lawsonite afin de clarifier les échanges de matières effectifs en profondeur. Puis, une étude géochimique fine des éléments traces réalisée sur les différents types de lawsonite rencontrés sur le terrain permet de mettre en évidence deux comportements très différents en terme d’interactions fluides-roches. Les observations faites dans cette étude mettent en évidence une ouverture progressive du système, en terme de circulation de fluides. Les échelles sur lesquelles sont remobilisés les fluides sont encore incertaines et l'étude en cours sur les rapports isotopiques du strontium apportera des éléments de réponses pour mieux contraindre la migration de ces fluides.