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Déformation des roches ultramafiques liée à l’exhumation dans les dorsales et les transitions océan continent

04/07/2012

IPGP - Îlot Cuvier

14:30

Soutenances de thèses

Amphithéâtre

Picazo Suzanne

Géosciences Marines

L'exhumation des roches d'origine mantellaire est très répandue au niveau des dorsales océaniques lentes et ultralentes ainsi que dans les marges continentales passives. Ce processus se fait au moyen de failles de détachement. Les modèles thermo-mécaniques prédisent un adoucissement extrême des roches ultramafiques le long de la faille de détachement mais les processus de déformation qui conduisent à cet adoucissement sont peu contraints à ce jour. Ce travail est dédié à la compréhension des processus de déformation dans les systèmes d'exhumation en contexte extensif de dorsale ou de transition continent-océan (TOC) ainsi que les assemblages minéralogiques qui y sont associés. L'étude se base sur l'analyse pétro-structurale de roches échantillonnées dans la dorsale Médio-Atlantique (campagne Serpentine, 2007) autour des sites hydrothermaux de Ashadze (13°N) et Logatchev (15°N), prélevés sur le terrain dans la relique de TOC de Totalp (Alpes Suisses) et forés sur la Marge Ibérique (forage ODP Leg 173 Hole 1070). Notre étude montre que les roches d'origine mantellaire dans les niveaux supérieurs du mur du détachement enregistrent une succession de déformations cassantes et plastiques à semi-cassantes. Dans les échantillons de la dorsale Atlantique, on observe des déformations antérieures à la serpentinisation qui sont clairement favorisées par les produits d’altération hydrothermale d’injections gabbroïques dans la péridotite (trémolite, chlorite). Nous montrons expérimentalement que le coefficient de friction de la trémolite entre 400° et 600°C (0,4 à 0,6) est comparable à celui de la serpentine. Après la serpentinisation, la déformation de nos échantillons de dorsale est favorisée par le talc qui cristallise suite à une altération hydrothermale des serpentines par des fluides riches en Si (sans doute suite à une intéraction avec des roches mafiques). Il apparait donc que le fonctionnement des détachements de la dorsale Atlantique est largement conditionné par l’injection de magmas près de la faille. Ces caractéristiques ne se retrouvent pas dans nos échantillons de TOC. Ces échantillons montrent une séquence cataclasites-gouges qui affecte les péridotites serpentinisées et qui fait appel, dans les niveaux les plus déformés, à une déformation plastique de la serpentine. Dans ce cas c’est donc la rhéologie (fragile puis plastique) de la serpentine qui contrôle le fonctionnement du détachement. Cette séquence cataclasites-gouges de serpentinites se retrouve dans certains faciès échantillonnés à l’axe de la dorsale Atlantique et contribue donc à la déformation près du détachement après serpentinisation des péridotites. Enfin nous remarquons que les échantillons de TOC ont subi une forte carbonatation par remplacement statique de la serpentinite, probablement après leur mise en place dans le plancher océanique. Nous ne retrouvons pas cette carbonatation dans nos échantillons de dorsales. Dans ces échantillons par contre, on observe la cristallisation de carbonates dans des veines associées à une fracturation de la serpentinite, probablement près de la faille de détachement à la fin de l’exhumation.