Éditeur(s) : Soc Geol France
Résumé : The Lesser Antilles subduction zone has produced no recent strong thrust earthquakes, making it difficult to quantify the seismic hazard from such events. The Lesser Antilles arc has a low subduction rate and an accretionary wedge that is very wide at its southern end. To investigate the effect of the wedge on seismogenesis, numerical models of forearc thermal structure were constructed along six transects perpendicular to the arc in order to determine the thermally predicted width of the seismogenic zone. The geometry of each section is constrained by published seismic profiles and crustal models derived from gravity and seismic data and by earthquake hypocenters at depth. A major constraint on the deep part of the model is that mantle temperature beneath the volcanic arc should achieve a temperature of 1,100 degrees C to generate partial melts. Predicted surface heat flow is compared to the available heat flow observations. Thermal modeling results indicate a systematic southward increase in the width of the seismogenic zone, more than doubling in width from north to south and corresponding to a dramatic southward increase in forearc width (distance from the arc to the deformation front of the accretionary wedge). The minimum width of the seismogenic zone (distance between the intersections of the subduction interface with the 150 degrees C and 350 degrees C isotherms) increases from about 80 km, north of 16 degrees N, to 230 km, at 13 degrees N. The maximum width (between the 100 degrees C and 450 degrees C isotherms) ranges from about 150 km in the north to up to 320 km in the south. This large variation in the width of the seismogenic zone is a consequence of the increasing width of the accretionary wedge to the south, caused by the increased thickness of sediment on the subducting plate. There is good agreement between the thermally predicted seismogenic limits and the sparse distribution of recorded thrust earthquakes, which are observed only in the northern portion of the arc. Possible scenarios for mega-thrust earthquakes are discussed. Depending on the segment length (along-strike) of the rupture plane, the occurrence of an event of magnitude 8-9 cannot be excluded.
L’absence de grands séismes récents à mécanismes chevauchants dans la zone de subduction des Petites Antilles rend difficile l’évaluation de l’aléa sismique lié à de tels événements. L’arc des Petites Antilles est caractérisé par une faible vitesse de subduction et par la présence d’un prisme d’accrétion très développé à son extrémité méridionale. Afin d’évaluer les effets de la largeur de ce prisme sur la genèse des séismes, nous avons étudié six sections perpendiculaires à l’arc, du nord au sud de celui-ci, pour déterminer la largeur de la zone sismogène prédite par les modèles thermiques appliqués à chacune de ces coupes. La géométrie de ces dernières est contrainte par les profils sismiques publiés, par les modèles de structure crustale déduits des données gravitaires et sismiques, et enfin par la distribution des hypocentres des séismes. Un contrôle important permettant de tester la validité des modèles thermiques en profondeur est qu’une température minimale de 1 100oC, compatible avec la fusion partielle du manteau hydraté, doit être atteinte sous l’arc volcanique actif. Par ailleurs, le flux thermique en surface prédit par ces modèles doit être compatible avec les mesures de flux de chaleur. Les modèles thermiques retenus d’après ces critères montrent une augmentation du simple au double vers le sud de la largeur de la zone sismogène, qui correspond à un élargissement considérable de la taille du domaine avant-arc. En effet, la largeur minimale de la zone sismogène (définie comme la distance entre les intersections de l’interface des plaques avec les isothermes 150o et 350oC) augmente d’environ 80 km au nord de 16oN jusqu’à 230 km à 13oN. La largeur maximale de cette zone (définie par les intersections de l’interface avec les isothermes 100o et 450oC) augmente, quant à elle, d’environ 150 km au nord jusqu’à 320 km au sud de l’arc. Cette variation considérable est la conséquence de l’augmentation de la largeur du prisme d’accrétion, elle-même causée par l’accumulation croissante des sédiments déposés sur la plaque plongeante. Les largeurs de la zone sismogène prédites à l’aide des modèles thermiques sont en bon accord avec les rares données disponibles sur les séismes à mécanismes chevauchants dans la partie nord de l’arc. Les scénarios possibles relatifs à des méga-séismes de ce type n’excluent pas de futurs événements atteignant des magnitudes de 8 à 9.
Bulletin De La Societe Geologique De France (0037-9409) (Soc Geol France), 2013 , Vol. 184 , N. 1-2 , P. 47-59

Droits : 2013 Societe Geologique de France
http://archimer.ifremer.fr/doc/00140/25140/29432.pdf
DOI:10.2113/gssgfbull.184.1-2.47
http://archimer.ifremer.fr/doc/00140/25140/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings.
Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : National audience
Un ensemble de données sur l’environnement géologique despéridotites de la Zone Nord-Pyrénéenne a été obtenu dans lecadre des programmes ANR Pyramid et RGF-BRGM consacrésà l’évolution géodynamique des Pyrénées. Ces données représententdes contraintes indispensables pour l’étude des processus del’exhumation du manteau, de l’amincissement de la croûte continentaleet de sa disparition complète lors de l’ouverture desbassins transtensifs albo-cénomaniens. On y trouve : (1) de nouveauxlevés géologiques de détail autour des lherzolites de Lherz-Freychinède-Vicdessos-Bestiac-Prades et d’Urdach-Les Pernes et(2) des analyses multi-méthodes des métasédiments de la couvertureprérift et du socle paléozoïque adhérent au manteau :composition des assemblages du métamorphisme HT, températuresmaximales par spectrométrie RAMAN sur la m.o., fabriquede la calcite par EBSD, inclusions fluides et isotopes stables dansles marbres et veines associées, datations U-Th-Pb in situ. Cesdonnées permettent d’estimer les conditions thermiques lors de laremontée du manteau et de sa mise à l’affleurement. Nous montronsune variabilité remarquable de l’Ouest vers l’Est.A l’Ouest, le manteau est exhumé à l’Albien sup. - Cénomanieninf. en perçant une couverture mésozoïque prérift qui n’a pas étéchauffée à plus de 250C. La croûte continentale supérieure y estréduite en lames ductiles extrêmement amincies puis cataclaséeset remaniées sur le fond ultrabasique avec des fragments de manteauet de la couverture prérift, durant le dépôt du flysch noir. Latempérature augmente au cours du Cénomanien (480C) dans leszones où le manteau n’a pas été mis à l’affleurement. Le Triassupérieur se transforme profondément (talc-chlorites) et perd sacomposante évaporitique. La couverture prérift décollée joue unrôle majeur comme couvercle isotherme, suivi en cela par les flyschsalbiens puis cénomaniens.A l’Est, le manteau perce à travers une couverture chauffée localementà plus de 600C. Le Keuper y est réduit à quelquesdécimètres de grès et brèches riches en saphirine. La croûtesupérieure a été presque totalement éliminée tectoniquement, maisdes granulites sont remaniées à côté des péridotites et des marbresdans les brèches recouvrant le manteau exhumé.Ces données de terrain représentent les contraintes de base pourconstruire les modèles d’amincissement crustal. La variabilitémise en évidence (gradient thermique et présence ou absence decroûte profonde remaniée) ne permet pas de proposer un modèled’amincissement simple et unique. Cependant, toutes ces donnéesindiquent que la croûte moyenne à supérieure se comporteductilement sous les écrans thermiques de la couverture prériftet synrift, mobiles sur le Keuper. Un modèle de marge passivedistale faisant appel à des blocs continentaux rigides de type ”extensional allochthons ” ne peut s’appliquer ici. Sur la base deces données géologiques, nous mettons donc en avant un nouveaumodèle de type marge distale chaude plus ou moins transtensive.
RST 2016, livre des résumés
Caen, France

insu-01388463
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Volatile-rich, silica-undersaturated alkaline lavas record the important role of fluids during fluid-rock and magma-rock interactions in the mantle, which are key processes to understand the dynamics of the convective mantle and lithosphere-asthenosphere interactions in intracontinental settings. The aim of this thesis is to bring new constraints on the genesis of alkaline magmas by characterizing the crystallization conditions, the source and the partial melting processes taking part in the genesis of olivine nephelinites, pyroxene nephelinites and basanites from the Jbel Saghro volcanic field in the Moroccan Anti Atlas.The petrological and geochemical study of rocks and minerals coupled with the analysis of fluid inclusions constrains the pre-eruptive conditions of Saghro nephelinites to 1.7–2.2 GPa and ~1350 °C. Minerals show that nephelinitic magmas are rich in volatile elements (Cl, F, S), and fluid inclusions indicate that magmas were saturated with a CO2-rich fluid at pressures > 590 MPa. The various mineralogical assemblages and the presence of peridotite xenoliths suggest a rapid ascent for olivine nephelinites and more complex processes at depth for pyroxene nephelinites.Fractional crystallization and partial melting modelling of Saghro mafic lavas indicate that they are low-degree melts (0.6–2.5 %) of an amphibole-bearing carbonated peridotite enriched in incompatible elements, at the garnet-spinel transition (~80–85 km). Saghro nephelinites display a temporal evolution with a slight increase of the degree of melting and a decrease of the amount of residual amphibole from the oldest (olivine nephelinites, 9.6 Ma) to the most recent (pyroxene nephelinites, 2.9 Ma). Basanites form a system that is independent from nephelinites and are slightly higher-degree melts. Important variations in their chemical composition suggest variable amounts of fractional crystallization during ascent.The peculiar characteristics of Saghro nephelinites and basanites (enrichment in incompatible elements, negative anomalies in K, Zr, Hf and Ti, high Ca/Al and Zr/Hf ratios) indicate that their source was affected by carbonatitic metasomatism. The influence of this metasomatism is stronger for pyroxene nephelinites than for olivine nephelinites. These results suggest fluid-rock interactions beneath the Northwest African Craton, leading to the formation of a metasomatized mantle by CO2-rich carbonatitic components at the lithosphere-asthenosphere transition. The origin of the metasomatism inducing source enrichment and the formation of amphibole veins could be attributed to the melting of relict subducted oceanic lithosphere. The relatively low melting temperatures (< 1350 °C) suggest the absence of a thermal anomaly beneath the Jbel Saghro, and thus support a lithosphere delamination model as precursor of Saghro volca0,3nism. However, the increasing degree of partial melting over time, also observed in the Middle Atlas, together with the isotopic and geochemical similarities with Canary Islands alkaline lavas does not allow us to discard the influence of a deviation of the Canary mantle plume beneath northwest Africa.
Les laves alcalines sous-saturées riches en éléments volatils sont les marqueurs du rôle important des fluides dans le manteau et des interactions fluide-roche et magma-roche, processus clés pour comprendre la dynamique du manteau convectif et les interactions asthénosphère-lithosphère en domaine intracontinental. L’objectif de cette thèse est d’apporter de nouvelles contraintes sur la genèse des magmas alcalins en caractérisant les conditions de cristallisation, la source et les processus de fusion partielle à l’origine des néphélinites à olivine, des néphélinites à pyroxène et des basanites du champ volcanique du Jbel Saghro dans l’Anti-Atlas marocain.L’étude pétrologique et géochimique des roches et des minéraux, couplée à l’analyse des inclusions fluides a permis de contraindre les conditions pré-éruptives des néphélinites de Saghro à 1.7–2.2 GPa et ~1350 °C. Les minéraux montrent que les magmas néphélinitiques sont riches en éléments volatils (Cl, F, S), et les inclusions fluides indiquent que les magmas étaient saturés en fluide riche en CO2 à des pressions > 590 MPa. Les différents assemblages minéralogiques des néphélinites et la présence de xénolites péridotitiques suggèrent une ascension rapide des néphélinites à olivine et des processus plus complexes en profondeur pour les néphélinites à pyroxène.La modélisation des processus de cristallisation fractionnée et de fusion partielle des laves mafiques de Saghro a permis de déterminer qu’elles sont issues de faibles taux de fusion partielle (0.6–2.5 %) d’une péridotite carbonatée enrichie en éléments incompatibles, au niveau de la transition grenat–spinelle (~80–85 km) et en présence d’amphibole. Les néphélinites de Saghro montrent une évolution temporelle avec une légère augmentation du taux de fusion et une diminution de la quantité d’amphibole au résidu des plus anciennes (néphélinites à olivine, 9.6 Ma) aux plus récentes (néphélinites à pyroxène, 2.9 Ma). Les basanites forment un système indépendant des néphélinites et sont issues de taux de fusion plus élevés. Les fortes variations dans leur composition chimique suggèrent qu’elles ont subi de la cristallisation fractionnée lors de leur ascension.Les caractéristiques particulières des néphélinites et basanites de Saghro (enrichissement en éléments incompatibles, anomalies négatives en K, Zr, Hf et Ti, rapports Ca/Al et Zr/Hf élevés) indiquent que leur source a subi un métasomatisme principalement carbonatitique. L’influence de ce métasomatisme est plus forte pour les néphélinites à pyroxène que pour les néphélinites à olivine, impliquant une évolution temporelle de l’intensité du métasomatisme. Ces résultats suggèrent des interactions fluide-roche sous le craton Nord-Ouest Africain, entraînant la formation d'un manteau métasomatisé par des composants carbonatitiques riches en CO2 au niveau de la transition lithosphère-asthénosphère. L’origine du métasomatisme provoquant l’enrichissement de la source et la formation de veines d’amphibole pourrait être liée à la fusion de reliquats de croûte océanique subductée. Les températures de fusion relativement faibles (< 1350 °C) suggèrent l’absence d’anomalie thermique sous le Jbel Saghro, et favorisent donc un modèle de délamination de la lithosphère comme initiateur du volcanisme. Cependant, l’augmentation du taux de fusion partielle au cours du temps, également observée dans le Moyen Atlas, et les similitudes isotopiques et géochimiques avec les laves alcalines des îles Canaries ne permettent pas d’exclure une influence du panache des Canaries sur la source du volcanisme alcalin du Jbel Saghro.
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NNT : 2015MONTS070
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This work focus on the characterization of the source and dynamic of compactional fluids during sedimentary burial, through two complementary examples of late orogenic oil‐field half‐grabens: The exhumed Lodève Permian Basin and a deep buried Jurassic basin in the North Viking Graben (North Sea).Constituting the main part of the thesis, a multi‐disciplinary approach was conducted in the Lodève Basin where Ba‐F‐Cu‐Pb polymetallic mineralized systems are trapped into synrift faults and paleokarsts in the carbonate basement at the hinge point of the rollover. The source, timing and P/T conditions of fluid migration were deduced from the analysis of the microfabric, the fluid inclusions microthermometry, and the isotopic (Sr, S, O, H) and Rare Earth Element (REE) signature. Results are then crossed with a structural and thermal modeling that consolidates the sequence and dynamics of fluid during burial.A similar approach was conducted in the North Viking Graben where fluid markers are restricted to 3D seismic and well core data. Comparable Ba‐Pb‐Zn veins are reported in basin margin, plugging one of the most important siliciclastic hydrocarbon reservoir in the substratum. This analysis provides additional constraints on basinal fluid behavior and allows us to propose a global dynamic model for various compositions of fluids and reservoirs.We conclude to a polyphase fluid sequence history including:(a) In the carbonate basement of the Lodève Basin, karstic paleocanyon incisions and associated cavities coupled to synrift fault, act as major drain for fluids. These structures are early affected by hypogen‐sulfuric karstification in response to the interaction between bacterial oxidation of sulfides entrapped within Lower Permian blackshales and the basement oxidizing aquifer.(b) Disequilibrium compaction initiates overpressure‐driven basinal fluid migration towards basin margins, characterized by temperatures around 150‐180°C and salinities between 9 et 18wt%eq.NaCl. Isotopic (Sr, S, O) and REE analyses reveal that Ba‐M+‐rich mineralizing fluids derived mainly from buried blackshales diagenesis. External fluids coming from the lower crust are also identified that play a key role in fluorite precipitation by the leaching of late hercynian granites (mean temperature of 250°C and salinity > 20wt%eq.NaCl).(c) During the synrift period, fluid overpressure is responsible for the periodic reactivation of fault plane according to seismic‐valve process, bedded‐control shearing and hydraulic brecciation at the basement‐seal interface. These mechanisms induce cyclic polymetallic mineralization by the mixing between in‐situ formation water and deep ascending basinal fluids.(d) Thermogenic fluids expulsion starts with last basinal fluids during late burial stage. Hydrocarbons thus migrate along the same regional pathways up to the rollover crest, where they are partly rerouted by the previous mineralized baffle.(e) In the Lodève basin, post‐rift exhumation of the margins led to the remobilization of synrift deposits by subaerial biochemical processes at the sulfate‐methane transition. The latter results from the interaction between the still active hydrocarbon dysmigration with a playa lake sulfate‐rich aquifer. Secondary low‐temperature barite fronts precipitate then within basement meteoric karsts.In addition to the « source to sink » model of basinal fluids, this work provides new insights on the early plugging of hydrocarbon reservoirs and for the metallogenesis of Mississippi Valley‐Type deposits.
Ce travail porte sur la caractérisation de la source et de la dynamique des fluides de bassin au cours de leur chargement à travers deux exemples complémentaires de demi‐grabens tardi‐orogéniques pétroliers : Le Bassin Permien de Lodève, aujourd’hui à l’affleurement et un bassin jurassique enfouis dans le North Viking Graben (Mer du Nord).Le coeur de la thèse concerne le Bassin de Lodève où, à partir d’une approche pluridisciplinaire intégrée, nous avons caractérisé l’architecture des minéralisations (Ba, F, Cu, Pb) piégées dans un réseau paléokarstique alimenté par les failles syn‐rift, dans le substratum carbonaté à l’apex du roll‐over. La source, le calendrier et les conditions de migration des fluides ont été approchés à partir de l’analyse de la micro‐fabrique, la microthermométrie sur inclusions fluides, les analyses isotopiques (Sr, S, O, H) et de Terres Rares. Les résultats analytiques ont été enfin croisés avec un modèle thermique et structural du bassin qui conforte la séquence et la dynamique du système fluide en cours d’enfouissement.Une démarche similaire, mais plus limitée, a été conduite dans le bassin du North Viking Graben où l’accès aux marqueurs fluides est restreint aux données de sismique 3D et de carottes. Comme à Lodève, les minéralisations Ba‐Pb‐Zn colmatent un réservoir dans le substratum à l’apex du roll‐over. Elles se présentent sous forme de ciments dans des grès ou des fractures. Cette analyse apporte des contraintes complémentaires et permet de proposer un modèle dynamique général avec des variantes en fonction de la nature des fluides et des réservoirs.On retiendra donc la séquence fluide suivante :(a) Dans le cas du bassin de Lodève sur substratum carbonaté, les chemins préférentiels de drainage se développent dans des paléocanyons N‐S couplés à un réseau de fractures et d’endokarsts météoriques. Ces derniers sont élargis en début de rifting par la dissolution hypogène sulfurique produite par l’oxydation bactérienne des sulfates et des pyrites des blackshales, au contact de l’aquifère oxydant du Cambrien.(b) Le déséquilibre de compaction initie la migration des fluides interstitiels en surpression vers les marges avec des températures autour de 150‐180°C et des salinités entre 9 et 18wt%eq.NaCl. Les analyses isotopiques (Sr, S, O) révèlent que la majorité des fluides provient de l’altération diagénétique des blackshales riches en métaux. Des interactions sont également mises en évidence avec des fluides profonds (entre 240°C et 260°C ; salinités > à 20wt%eq.NaCl), qui lessivent les granites tardi‐hercyniens.(c) Pendant le syn‐rift, les conditions de surpression de fluide permettent la réactivation cyclique des failles, les décollements stratigraphiques et la formation de brèches hydrauliques, favorisant la mise en connexion avec les réservoirs superficiels à l’apex du rollover. Le modèle de Sibson ajusté aux fluides de bassins est alors le moteur de la migration verticale.(d) Les fluides thermogéniques commencent à être expulsés avec les derniers fluides de compaction au cours d’un stade plus évolué de l’enfouissement en empruntant les mêmes chemins jusqu’à l’apex du roll over. Ils sont alors partiellement freinés et déviés par les colmatages minéralisés antérieurs.(e) A Lodève, la continentalisation des minéralisations antérieures au cours de l’exhumation post‐rift conduit à leur remaniement partiel au niveau de la transition sulfate‐méthane induite par l’interaction entre une playa évaporitique et la dysmigration des hydrocarbures. Des barytines secondaires de basse température, déprimées en Sr sont alors précipitées de manière synsédimentaire dans des karsts météoriques du socle.Outre l’illustration d’un modèle complet (source to sink) de dynamique des fluides dans un bassin, ce travail apporte de nouvelles contraintes dans l’approche du colmatage des réservoirs à hydrocarbures sur les têtes de blocs basculés et sur la genèse des gîtes miniers de type Mississippi Valley‐Type.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The mantle deformation processes that control the thinning and break-up of continental lithosphere remain poorly understood. Our knowledge is restricted to either lithospheric scale thermo-mechanical models --that use experimentally derived flow laws--, geophysical imaging and/or rare xenoliths from active continental rifts, such as the East African Rift System. The originality of this work relies on the study of the two largest outcrops of diamond facies subcontinental lithospheric mantle in the world: the Beni Bousera and Ronda peridotite massifs in N Morocco and S Spain, respectively. The structures and petrologic and metamorphic zoning preserved in these massifs --implying a polybaric and polythermal evolution-- provides a unique opportunity to investigate the thermo-mechanical evolution of thick subcontinental lithospheric mantle in extensional settings. In this thesis we studied the deformation mechanisms in both peridotites and pyroxenites to constrain the modes of exhumation of subcontinental lithospheric mantle from garnet-, to spinel-, and finally, to plagioclase lherzolite facies conditions. We combined field mapping of tectonometamorphic domains and structural mapping of ductile structures, microstructural analysis, crystal preferred orientations (CPO) measurements and conventional thermobarometric calculations and thermodynamic modeling (Perple_X) to unravel the pressure and temperature conditions of deformation. We showed that exhumation from garnet- to spinel lherzolite facies conditions was accommodated by fast shearing --in thermal disequilibrium--along a lithospheric scale transtensional shear zone. In this context, the petrological zoning and the large temperature gradient (ca. 100ºC/km) preserved in the Beni Bousera massif represent the mechanical juxtaposition of progressively deeper and hotter lithospheric levels at depths of ca. 60 km in the latest Oligocene (ca. 25 Ma). Final exhumation from spinel- to plagioclase facies lherzolite and emplacement into the crust is best recorded in the Ronda massif where it occurred by inversion and lithospheric scale folding of the highly attenuated continental lithosphere in a back-arc region, probably in relation with southward slab rollback and subsequent collision with the palaeo-Maghrebien passive margin in the early Miocene (21-23 Ma).
Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encore mal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécanique d'extension à l'échelle de la lithosphère--utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement, l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels que le Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs de péridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: les massifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Les structures et la zonation petrologique et métamorphique --impliquant une évolution polybarique et polythermique-- préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolution thermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et des pyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental, depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase. Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles de déformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), et la géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin de contraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré que l'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensive affectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et le gradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtaposition mécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures, fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finale du facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieux enregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphérique fortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de la lithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur (21-23 Ma).
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Joint inversions are now commonly used in Earth Sciences. They have been developed to better understand Earth structure since they provide more constraints on the inverted parameters. We propose a new process to simultaneously invert several data sets in order to better image 3-D crustal and upper mantle structures. Our inversion uses 3 kind of data which present a good complementarity : (1) P receiver functions to provide Moho depth variations, (2) teleseismic delay times of P waves to retrieve velocity anomalies in the crust and upper mantle, (3) gravity anomalies to image density variations at lithospheric scale. In our scheme, receiver functions are first inverted. The resulting Moho depths are then interpolated and incorporated as a priori information into the joint inversion of teleseismic delay times and gravity anomalies process. In our new approach, we perform a model space search for Moho variations, P-velocity and density structure to find acceptable fit to the three data sets. In order to preferentially sample the good data fit region, we chose the Neighborhood algorithm of Sambridge to optimistically survey the model space. We model the delay times with a 3-D raytracing using velocity nodes evenly spaced and linked with density nodes via a linear relationship. This relationship can evolve through depth, simulating its pressure dependance. We test our scheme on synthetic examples, and apply the method in a continental rifting region where deformation processes are complex and badly known. This joint inversion thus provides more constraints on the inverted parameters, and allows us to better image crust - mantle interactions in the case of the Hangai dome (Central Mongolia). Indeed, in this area, we expect an asthenospheric upwelling to dynamically support the topography, but we image a density - velocity anomaly in the lower crust. The effects on topography and the origin (composition vs. thermal) of this anomaly are still under debate.
Les inversions conjointes sont maintenant communément utilisées en Sciences de la Terre. Elles ont été développées afin d'améliorer notre connaissance et compréhension de la structure interne de la Terre puisqu'elles apportent de plus en plus de contraintes sur les paramètres inversés. Dans cette thèse, nous proposons un nouveau processus d'inversion conjointe qui prend en compte trois paramètres différents et qui mène à l'obtention d'un modèle lithosphérique tridimensionnel. Notre méthode utilise trois types de données gravimétriques et sismologiques qui présentent une bonne complémentarité : (1) Les fonctions récepteur P afin d'obtenir les variations de profondeur du Moho, (2) les délais de temps d'arrivées P des téléséismes pour retrouver les anomalies de vitesse dans la croûte et le manteau supérieur, (3) les anomalies gravimétriques qui donnent accès aux variations de densité à l'échelle lithosphérique. Dans le schéma d'inversion proposé, nous inversons d'abord les fonctions récepteur. Les variations de profondeur du Moho qui en résultent sont alors interpolées puis incorporées comme information a priori dans le processus d'inversion conjointe gravimétrie - tomographie télésismique. Que ce soit pour les fonctions récepteur ou pour la partie conjointe, notre méthode d'inversion se base sur un algorithme de recherche afin de trouver la structure qui minimise l'écart aux trois types de données. Nous avons opté pour l'algorithme de voisinage qui présente l'avantage de concentrer sa recherche dans les régions qui minimisent l'écart aux données sans toutefois abandonner les autres régions afin de limiter les risques de convergence vers un minimum local. Nous utilisons un modèle 3-D constitué de noeuds de vitesse afin de modéliser les délais de temps. Ces noeuds de vitesse sont liés aux noeuds de densité grâce à une relation linéaire entre vitesse et densité. Cette relation peut évoluer avec la profondeur de manière à simuler les effets dus aux variations de pression. Nous avons réalisé plusieurs tests synthétiques afin d'évaluer le comportement de notre nouvelle méthode. Ils ont permis de montrer que les variations du Moho ainsi que les anomalies de vitesse et densité sont bien retrouvées. Ils ont également montré l'importance de la prise en compte de ces trois types de données dans un même schéma d'inversion, notamment en ce qui concerne la faculté de discerner les variations d'interfaces des anomalies volumiques. Nous avons ensuite appliqué la méthode dans une région continentale en phase de rifting où les processus de déformation sont complexes et mal connus. Notre nouvelle méthode a apporté davantage de contraintes sur les paramètres inversés et a permis d'obtenir un modèle correctement résolu de la croûte et du manteau supérieur sous le dôme de Hangai (Mongolie Centrale). Une anomalie asthénosphérique sous le dôme est souvent invoquée pour expliquer sa topographie élevée mais c'est une anomalie (en vitesse et densité) crustale (croûte inférieure) qui s'exprime dans nos modèles. Ses effets sur la topographie et son origine (compositionnelle et/ou thermique) sont encore débattus et nécessiteraient des études plus poussées (paramétriques, VP =VS, ...).
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Subduction is one of the major geodynamical process active during the Earth evolution. The characterization of arc magmas, their evolution through space and time, and the relationship between arc magmatism and continental crust forming processes, constitute the main research topics in petrology and geochemistry since the last three decades. This study focuses on an exhumed portion of the Kohistan Arc (N Pakistan), which is an exceptional ‘in situ' laboratory to study and follow through time the processes active on subduction zones. Based on a pluri-geochemical approach, this study allows unraveling two major issues : 1/ The lack of a cogenetic relationship between the arc root (i.e. ultramafic rocks) and the overlying gabbroic crustal section. The Jijal ultramafic section does not bear a crustal origin and was emplaced at ~117 Ma via a magma-rock reaction between REE-depleted ‘boninite-like' melts and the pre-existing lithospheric mantle with Indian-MORB affinities; 2/ A three-stage geodynamical model covering the arc evolution through ~30 Ma. This model starts with the onset of the subduction followed by the building of the volcanic arc (1st stage). The 2nd stage corresponds to a major thermal event, characterized by abundant magma underplating and by granulitisation of the arc base. Recycling of the residual/cumulative lower crust into the convective asthenospheric mantle was efficient during this stage, and probably related to thermo-mechanical erosion processes. The last stage, between ~95 and 85 Ma, seals the end of the intra-oceanic subduction and corresponds to an “amagmatic” period. This step is followed by a voluminous, but short, magmatic pulse at ~85 Ma, occurring just before the arc-continent collision. At last, this study emphasizes the more mafic composition of the investigated crustal arc section when compared to the bulk continental crust. Nevertheless the arc section composition nicely fits with the lower continental crust average.
Les zones de subduction représentent des zones d'évolution clés dans la compréhension des processus géologiques majeurs actifs sur notre planète. En particulier, la caractérisation et l'évolution des magmas générés dans les zones d'arcs océaniques et la relation entre leur genèse et les processus de croissance crustale sont des axes primordiaux. Cette étude est focalisée sur la portion d'arc océanique exhumée du Kohistan (Nord Pakistan) qui constitue un laboratoire exceptionnel pour appréhender cette problématique. Basée sur une approche géochimique multi-méthodes (éléments majeurs et en trace, isotopes), cette étude a permis d'établir : 1/ l'absence de relation génétique directe entre les roches ultrabasiques de la racine de l'arc et la section crustale sus-jacente. La formation de la séquence ultrabasique de Jijal se produit à ~117 Ma via une réaction de type magma-roche entre des liquides de type boninitique (appauvris en terres rares), et le manteau lithosphérique de type MORB-Indien ; 2/ un modèle géodynamique en trois stades majeurs résumant l'évolution de l'arc océanique et de la subduction sur une période d'environ 30 Ma. Ce modèle débute par l'initiation de la subduction et la formation de l'arc volcanique s.s. (1er stade) ; le 2ème stade correspond à un évènement thermique majeur. Il est représenté par un sous-placage important de magmas et une granulitisation intense de la base de l'arc. Le recyclage de la croûte inférieure cumulative et résiduelle, dans le manteau sous-jacent, se produit durant cette étape vraisemblablement suite à des processus d'érosion thermo-mécanique. Le dernier stade, entre 95 Ma et 85 Ma, scelle la fin du fonctionnement de la zone de subduction et correspond à une période amagmatique suivie par une brève reprise du magmatisme avant la collision de l'arc après 85 Ma. Enfin, une modélisation numérique comparative avec la croûte continentale globale met en évidence la composition significativement plus basique de la croûte de l'arc insulaire du Kohistan. De fortes similitudes sont en revanche observées entre la section d'arc étudiée et la croûte continentale inférieure.
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Résumé : En 2003 des mesures au spectromètre IR à Transformée de Fourier (FTIR) ont permis d'identifier et de mesurer les COV émis par la décharge à ciel ouvert de la Gabarre, principale de l'île Guadeloupe, située entre une zone urbaine et une mangrove. Ces COV ont été retrouvés (2004) la nuit dans les cités, justifiant les plaintes des riverains. Dans le cadre de cette thèse, des mesures au spectromètre de masse portatif MS 200 ont validé ces résultats du FTIR. De nouvelles mesures au MS 200 ont été menées dans toute la zone de la décharge. Les cités concernées étant à l'opposé du flux synoptique d'Alizés-Est, les facteurs météorologiques permettant la dispersion et le transport des COV de la décharge vers la zone urbaine ont été recherchés. La diminution nocturne de l'intensité des Alizés au dessus de l'ile peut laisser place à des phénomènes locaux tels les brises. L'idée d'une brise terre-mer a été éliminée. Un maillage autou~ de la décharge (cités et mangrove) avec 8 thermomètres a révélé un îlot de chaleur urbain nocturnegénérant une brise thermique d'environ Ims- I (mesurée et calculée). Avec les radiosondages Météo France et un SODAR installé dans la décharge, une très forte stabilité dans les basses couches atmosphériques de la couche limite nocturne avec une inversion de surface d'environ 120mvv apparait. Ces facteurs expliquent la pollution des cités par les COV de la décharge, Un modèlevGaussien en tenant compte a été validé par les mesures de COV.vCette étude peut être étendue à d'autres décharges à ciel ouvert et à d'autres types de traitement de polluants de décharge.
In 2003, the VOC emissions coming from "La Gabarre", the main open landfill in Guadeloupe, located in-between an urban area and a mangrove, were identified and quantified with a portable FTIR spectrometer. In 2004, COVs found at nighttime in the urban area nearby confirmed why residents complain about. As part of this thesis, portable mass spectrometer MS 200 measurements validated these FTIR figures. New systematic SM measurements have been carried on around the landfill. Since the polluted urban area stands on the opposite way of the East Trade winds synoptic flux, aIl the weather factors likely to scatter and transport the dump COVs were scrutinized. At night, the strength of the Trade winds decreases over Guadeloupe, which may give way to local phenomena such as breezes. The occurrence of land/sea breeze was eliminated. A close surveying surrounding the landfill with 8 thermometers both in the projects and in the mangrove revealed an urban heat island causing thermal breezes of about lms-l (measured and calculated). Using soundings from Meteo France, and a SODAR inside the dump, we found a great stability of the night boundary layer with a surface inversion near 120m. Pollution of the nearby urban area with landfill COVs is elucidatcd by the above factors. A transport Gaussian model is in agreement with COV measurements. This study can be extended to different open landfills and different types of polluting matters processes in dumps

http://www.theses.fr/2013AGUY0700/document

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : National audience
The Lesser Antilles subduction zone has produced no recent strong thrust earthquakes, making it difficult to quantify the seismic hazard from such events. The Lesser Antilles arc has a low subduction rate and an accretionary wedge that is very wide at its southern end. To investigate the effect of the wedge on seismogenesis, numerical models of forearc thermal structure were constructed along six transects perpendicular to the arc in order to determine the thermally predicted width of the seismogenic zone. The geometry of each section is constrained by published seismic profiles and crustal models derived from gravity and seismic data and by earthquake hypocenters at depth. A major constraint on the deep part of the model is that mantle temperature beneath the volcanic arc should achieve a temperature of 1,100°C to generate partial melts. Predicted surface heat flow is compared to the available heat flow observations. Thermal modeling results indicate a systematic southward increase in the width of the seismogenic zone, more than doubling in width from north to south and corresponding to a dramatic southward increase in forearc width (distance from the arc to the deformation front of the accretionary wedge). The minimum width of the seismogenic zone (distance between the intersections of the subduction interface with the 150°C and 350°C isotherms) increases from about 80 km, north of 16°N, to 230 km, at 13°N. The maximum width (between the 100°C and 450°C isotherms) ranges from about 150 km in the north to up to 320 km in the south. This large variation in the width of the seismogenic zone is a consequence of the increasing width of the accretionary wedge to the south, caused by the increased thickness of sediment on the subducting plate. There is good agreement between the thermally predicted seismogenic limits and the sparse distribution of recorded thrust earthquakes, which are observed only in the northern portion of the arc. Possible scenarios for mega-thrust earthquakes are discussed. Depending on the segment length (along-strike) of the rupture plane, the occurrence of an event of magnitude 8-9 cannot be excluded.
Bulletin Société Géologique de France

insu-00814056
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00814056
DOI : 10.2113/gssgfbull.184.1-2.47

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of obstacles met in natural environment by the flow, influences the dispersion of air pollutants which it carries. This thesis, based on spatiotemporal micro-meteorological measurements in tropical region, aims at studying the dispersion of compounds emitted by the ecosystem mangrove according to the weather conditions. At a daily scale, the meteorological analysis reveals, besides the presence of Trade Winds, the existence of thermal flows of which nocturnal thermodynamic parameters have been defined. The field observation has shown that the weak intensity of the wind disadvantages the dispersion of compounds emitted during the night. At a finer scale, the existence of a spectral gap separating large scale phenomena of those related to turbulence has been demonstrated. These last ones were treated by spectral and statistical approaches to quantify the turbulent fluxes of momentum and sensible heat during the night, for an averaged duration of 13 minutes. The stratification of the surface layer has been considered and determined by Monin-Obukhov similarity theory. The measurements acquired at night and the application of Kolmogorov theory allowed us to deduct the dissipation rate of energy and the size of the vortices at 5.5 meters in height. This work has also led us, by gas chromatography coupled to mass spectrometry, to identify, in mangrove, sulphurated volatil organic compounds, organohalogen, BTEX, ... All these results will later serve to feed dispersion models related to the studied ecosystem.
La présence d'obstacles rencontrés en milieu naturel par l'écoulement, influence la dispersion des polluants qu'il transporte. Cette thèse, fondée sur des mesures micro-météorologiques spatio-temporelles en région tropicale, vise à étudier la dispersion de composés émis par l'écosystème mangrove en fonction des conditions météorologiques. A l'échelle journalière, l'analyse météorologique révèle, outre la présence des Alizés, l'existence d'écoulements thermiques dont des paramètres thermodynamiques nocturnes ont été définis. L'observation terrain nous a montré que la faible intensité du vent défavorise la dispersion des composés émis durant la nuit. A une échelle plus fine, l'existence d'un trou spectral séparant les phénomènes de grande échelle de ceux liés à la turbulence a été mise en évidence. Ces derniers ont été traités par des approches spectrale et statistique pour quantifier les flux turbulents de quantité de mouvement et de chaleur sensible, pendant la nuit, pour une durée de moyenne de l'ordre de 13 minutes. L'état de stratification de la couche de surface a été pris en compte et déterminé par la théorie de similitude de Monin-Obukhov. Les mesures nocturnes effectuées et l'application de la théorie de Kolmogorov ont permis de déduire les taux de dissipation de l'énergie et la taille des tourbillons à 5,5 m d'altitude. Ce travail a également conduit, par l'analyse chromatographique en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, à l'identification, en mangrove, de composés organiques volatils soufrés, des organohalogénés, des BTEX, ... L'ensemble de ces résultats servira ultérieurement à alimenter les modèles de dispersion spécifiques liés aux écosystèmes étudiés.
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Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
NNT : 11AGUY0438
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