Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Geothermal energy is considered as a green and infinite energy source at human scale. Currently, the yield of geothermal power plants is limited to temperatures of the operating fluid which 350 °C. From tectonic and volcanic activity at mid-ocean ridges, Iceland is a location where supercritical fluid extraction (T> 375 °C) can considered for the near future. Exploiting such fluids could theoretically multiply by a factor of ten the electrical power delivered by geothermal wells. Can such fluids circulate at the base of brittle oceanic crust? This work investigates the petrophysical properties of basalts in order to constrain geophysical observations in Iceland and predict the behavior of very high temperature geo-hydrothermal reservoirs. The first approach consisted in studying the physical properties of rocks that have hosted deep hydrothermal circulations at oceanic ridges. The study of these rocks at ODP Site 1256 shows that the porosity measured both in the field and in the lab is associated with amphibolite facies alteration minerals (T> 500 ° C). The second approach was to recreate in the laboratory the conditions of pressure, temperature and pore fluid pressure of high temperature to supercritical hydrothermal systems to predict the mechanical and electrical properties of basalts under these conditions. The mechanical results indicate that the brittle/ductile transition occurs at a temperature of about 550° C, where a strong permeability decrease is expected. The implementation and calibration of a new cell for measuring electrical conductivity at high temperature provide the first results for the interpretation of geophysical data. When applied to basaltic crustal conditions in Iceland, these results indicate that hydrothermal fluids could circulate, at least temporarily, in a supercritical state up to 5 km depth.
La géothermie est considérée comme une source d'énergie propre et inépuisable à échelle humaine. Actuellement, le rendement des centrales géothermiques est limité à l'exploitation de fluides de températures inférieures à 350 °C. L'association de l'activité tectonique et volcanique aux dorsales océaniques fait de l'Islande un lieu où l'extraction de fluides supercritiques (T> 375 °C) peut être envisagée. Cette exploitation pourrait multiplier par dix la puissance électrique délivrée par le système géothermal. Ces fluides peuvent-ils circuler dans la croûte océanique ? Ce travail propose de contraindre les observations géophysiques et de prédire le fonctionnement des réservoirs géo-hydrothermaux de très haute température par l'étude des propriétés physiques des basaltes. La première approche est focalisée sur l'étude de roches ayant accueilli une circulation hydrothermale par le passé. L'étude de ces roches au site ODP 1256, montre que leur porosité est associée à la présence de minéraux d'altération hydrothermale du facies amphibolite (T> 500 °C). La seconde approche a consisté à recréer, en laboratoire, les conditions des systèmes hydrothermaux, à très haute température, afin de prédire les propriétés mécaniques et électriques des basaltes dans ces conditions. Les résultats mécaniques indiquent que la transition fragile/ductile, souvent associée à une forte décroissance de perméabilité, intervient à une température d'environ 550 °C. La mise en place d'une cellule de mesure de la conductivité électrique de haute température a fourni les premiers résultats utiles à l'analyse des données géophysiques. Appliqués aux conditions de la croûte basaltique Islandaise, ces résultats indiquent que des fluides hydrothermaux pourraient circuler au moins transitoirement à l'état supercritique jusqu'à ~ 5 km de profondeur.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591798

tel-00591798
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591798
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591798/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00591798/file/THESE_MV_pro.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Oxford University Press (OUP): Policy B - Oxford Open Option A Oxford University Press (OUP)
Résumé : International audience
Peridotites exhumed in the footwall of axial detachment faults at slow-spreading ridges are highly serpentinized. Most mid-ocean ridge detachment settings are magmatically active and hydrous fluid circulation in and near the fault has been shown to be influenced by the presence of melt or magmatic lithologies. Our working area along the Southwest Indian Ridge (62–65°E) is nearly amagmatic and represents an end-member to study the hydrous alteration of exhumed peridotites without these magmatic influences. We use an integrated petrological approach combining microstructural, mineralogical and chemical observations to unravel the sequence of serpentinization in 272 dredged samples of variably serpentinized peridotites and to document the circulation of serpentinizing fluids in and near the exhumation faults. We find that serpentine recrystallization and veins overprint the initial serpentinite mesh texture in ∼25% of the samples. Oxygen isotope data suggest that this sequence developed at relatively high temperatures (271–336°C) and under increasing fluid–rock ratios, from near stoichiometry for mesh texture formation to >10 during recrystallization. Increasing fluid supersaturation relative to serpentine favors the replacement of mesh texture lizardite by chrysotile and polygonal or polyhedral serpentine. We attribute local recrystallization into antigorite to moderate Si-metasomatism, possibly following pyroxene serpentinization. We do not observe the more pronounced Si-metasomatism leading to talc replacing serpentine that is reported for the more magmatically active Mid-Atlantic Ridge detachment settings and is attributed to prior leaching of magmatic rocks. Scales of preferential fluid pathways in our samples evolved from pervasive and close-spaced (<500 µm) microfractures during the formation of the initial serpentine mesh texture, to centimeter-thick planar domains of enhanced fluid flux, spaced at ∼10 cm intervals and probably grouped in corridors that may be up to ∼100 m across. Serpentine minerals are enriched in some fluid-mobile elements (Cl, B, U) relative to the peridotite protolith, and several elements (Al, Fe, Si, Cu, As, Sb, REE) are redistributed at the millimeter to decimeter scale. Serpentinizing fluids were seawater-derived, probably mildly alkaline (small to no europium anomalies), reducing and H2-enriched (formation of magnetite). These fluids may have been similar to, though warmer than, those venting at the ultramafic-hosted Lost City hydrothermal fluid (30°N, Mid-Atlantic Ridge).
ISSN: 0022-3530

hal-01174047
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01174047
DOI : 10.1093/petrology/egv014

Éditeur(s) : HAL CCSD American Geophysical Union
Résumé : International audience
The brittle to ductile transition (BDT) in rocks may strongly influence their transport properties (i.e., permeability, porosity topology ...) and the maximum depth and temperature where hydrothermal fluids may circulate. To examine this transition in the context of Icelandic crust, we conducted deformation experiments on a glassy basalt (GB) and a glass-free basalt (GFB) under oceanic crust conditions. Mechanical and micro-structural observations at a constant strain rate of 10(-5) s(-1) and at confining pressure of 100-300 MPa indicate that the rocks are brittle and dilatant up to 700-800 degrees C. At higher temperatures and effective pressures the deformation mode becomes macroscopically ductile, i.e., deformation is distributed throughout the sample and no localized shear rupture plane develops. The presence of glass is a key component reducing the sample strength and lowering the pressure of the BDT. In the brittle field, strength is consistent with a Mohr-Coulomb failure criterion with an internal coefficient of friction of 0.42 for both samples. In the ductile field, strength is strain rate-and temperature-dependent and both samples were characterized by the same stress exponent in the range 3 < n < 4.2 but by very different activation energy Q(GB) = 59 +/- 15 KJ/mol and Q(GFB) = 456 +/- 4 KJ/mol. Extrapolation of these results to the Iceland oceanic crust conditions predicts a BDT at similar to 100 degrees C for a glassy basalt, whereas the BDT might occur in non-glassy basalts at deeper conditions, i.e., temperatures higher than 550 +/- 100 degrees C, in agreement with the Icelandic seismogenic zone.
ISSN: 0148-0227

hal-00760905
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00760905
DOI : 10.1029/2011JB008884

Éditeur(s) : Gauthier-villars
Résumé : 69 new hydrothermal sites were discovered during the Naudur diving cruise. Dives were conducted between 17 degrees 5 and 18 degrees 40'5 on four segments showing marked contrast in morphology, volcanic, tectonic and hydrothermal activity. At 17 degrees 10'5, 17 degrees 25'5 and 18 degrees 37'5 the ridge has a dome shaped cross-section and is dominated by very active volcanic activity. Early widespread low temperature (<50 degrees C) diffuse hydrothermal discharge is followed by focused high temperature black smokers. At 18 degrees 15'S tectonic activity is dominant, no recent lava was observed, and only two of the 20 hydrothermal sites are active. At 18 degrees 32'5 recent lava representing a new volcanic episode partly covers the bottom of the graben. Deep hydrothermal convection is reactivated with new black smokers along the graben wall. Also, there is low temperature shimmering water from cooling lava flows. These three segments can be considered as successive volcanic/tectonic episodes typical of a fast spreading ridge. Further, the observations support a new model for the temporal evolution of episodic hydrothermal activity. Hydrothermal convection is unstable and superficial during the volcanic stage (dykes injection). At the beginning of the teaonic stage (graben formation) faults allow deep circulation and hot fluid to reach the surface. As the graben widens hydrothermal activity is less important and may cease. The heat of a new volcanic episode reactivates the deep hot water circulation along the graben faults completing a cycle.
69 nouveaux sites hydrothermaux ont été découverts entre 17'5 et 18'40'5 sur quatre segments présentant des activités volcaniques et tectoniques contrastées. A 17°10'S,17025'S et 18'37'5, la ride forme un dôme et l'activité volcanique est dominante. Les émissions hydrothermales sont d'abord diffuses et de basse température, puis focalisées et de haute température. A 18°15'S la majorité des sites hydrothermaux sont inactifs dans un graben axial dépourvu de laves récentes. A 18'32'5, des laves récentes s'épanchent au fond du graben. Les circuits hydrothermaux réactivés par le nouvel épisode volcanique se traduisent par des diffusions sur les laves récentes et par une reprise des émissions de haute température le long des murs du graben. Ces quatre segments traduisent des épisodes volcanoltectoniques successifs, caractéristiques de I'évolution temporelle des dorsales rapides. Les observations permettent de proposer un nouveau modèle de l'activité hydrothermale. Les circuits hydrothermaux sont diffus, peu structurés, instables et superficiels durant les épisodes volcaniques. Au début des épisodes tectoniques, les failles du graben drainent les fluides chauds en profondeur, puis lorsque le graben s'élargit, l'activité s'interrompt. La reprise de l'activité volcanique réamorce les circulations profondes le long des failles du graben.
Comptes Rendus de l'Academie des Sciences Serie II (1251-8069) (Gauthier-villars), 1994-12 , Vol. 319 , N. 11 , P. 1399-1406

Droits : Académie des Sciences
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29455/27889.pdf
http://archimer.ifremer.fr/doc/00183/29455/

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Sand intrusions (or injectites) are most often the product of post-depositional remobilization of sand leading to its injection into the surrounding rocks. While injectites were recognized for the first time nearly 200 years ago, their emplacement process has been studied for a couple of decades only, since the concepts of deep sea depositional environments have allowed us to better understand their emplacement processes. However, these processes are still relatively poorly understood. Our approach is based on the study of injectites in the Lower Congo Basin from seismic and well data, which we compare to a fossil system in the SE France basin. We have shown that: (1) In buried turbidite channel systems draping deposits on the channel flanks and terraces of channels have the same geophysical signature as 'wing-like' injectites. Finally, the only criterion for identifying seismic injectites is the presence of bedding-discordant seismic reflections, and in the best case the associated uplift of the overlying seismic reflectors. (2) Seismic-scale conical and saucer-shaped sand injectites have been identified in the Lower Congo Basin. The remobilization is likely due to overpressuring induced by the buoyancy effect of hydrocarbons trapped in the margins of a lobe buried underneath 160 m of sediment, followed by the sudden injection of fluidized sand associated with fault reactivation of faults (with a possible role of nearby salt diapirs). (3) A network of injectites (dykes, sills/wings and laccoliths) was formed in the Vocontian basin during the late Albian and/or early Cenomanian, from a lower-middle Albian turbidite channel. The emplacement is probably due to the early compartmentalization of the channel during its burial and the increase of the sedimentation rate generating overpressure; and the subsequent large influx of deep fluids triggering injection. The injection of sand was polyphased: a first episode formed the sills and another emplaced the dykes. Sills/wings and dykes propagated about 2 km laterally away from the parent sand body and about 200 m up to the surface, revealing a much more extended lateral than vertical reach, contrary to the classically accepted idea from the interpretation of seismic data. (4) The emplacement of this large network of injectites was governed by hydrofracturing. Therefore, its morphology is dependent on the host rock heterogeneity (isotropy, fractures), the paleo-stress orientation (ó3 = NW-SE) and the burial depth of the source (300-600 m) at the time of injection. The study of this fossil network allows us to define the relationship between morphology of the injected network and stress state at the time of injection. This relationship can be extrapolated to constrain the morphology of subsurface networks beyond seismicvisibility. (5) Sands injected into low permeability lithologies bear evidence to a major event of fluid escape in the studied basin, but also channeled fluids long after their formation. In this way, injectites both attest to specific episodes of fluid migration in sedimentary basins and contribute to long-lived re-routing of migrating fluids once emplaced. The injection of sand is associated with the sudden escape of fluids, probably resulting from a significant tectonic and/or sedimentary event; in addition, the architecture of injectite networks is governed by the local paleo-stress and heterogeneity in the host rock. Consequently, characterizing injectite networks is an important step in understanding the plumbing systems of continental margins, i.e. the post-depositional evolution of sedimentary basins.
Les intrusions sableuses (ou injectites) sont le plus souvent le produit de la remobilisation post-dépositionnelle des sédiments et de l'injection du sable dans les roches environnantes. Bien que reconnues pour la première fois il y a près de 200 ans, elles ne sont réellement étudiées que depuis quelques dizaines d'années, depuis que les concepts sur les environnements de dépôt dans les domaines marins profonds nous permettent de mieux comprendre les processus de mise en place. Cependant, ces processus restent encore aujourd'hui relativement mal compris. Notre approche repose sur l'étude d'injectites dans le bassin du Bas-Congo a partir de données de sismique et de puits que nous comparerons a un système fossile dans le bassin du SE de la France. Nous avons montre que : (1) Dans des systèmes de chenaux turbiditiques enfouis, les dépôts de drapage sur les marges et terrasses de chenaux présentent la même signature géophysique que les injectites de type "wing". Finalement, le seul critère sismique d'identification des injectites est la présence de réflexions sismiques sécantes vis-a-vis de la stratigraphie associée dans le meilleur des cas au soulèvement des réflecteurs sismiques sus-jacents. (2) Des injectites d'échelle sismique en forme de cône et d'assiette ont été identifiées dans le bassin du Bas-Congo. La remobilisation résulte probablement des pressions anormales induites par l'effet de flottabilité des hydrocarbures piégés dans les marges d'un lobe enfoui sous 160 m de sédiment, puis de l'injection soudaine du sable fluidise associée a la réactivation de failles (possible rôle des diapirs de sel a proximité). (3) Un réseau d'injectites (dykes, sills/wings et laccolites) s'est formé dans le bassin Vocontien entre la fin de l'Albien supérieur et/ou le début du Cénomanien, depuis un chenal turbiditique de l'Albien inférieur-moyen. La mise en place résulte probablement de la compartimentalisation précoce du chenal au cours de son enfouissement et de l'augmentation du taux de sédimentation générant la surpression et de l'apport ulterieur d'importante quantité de fluides profonds déclenchant l'injection. L'injection du sable a été polyphasée : une première injection a formé des sills et une suivante des dykes. Les sills/wings et les dykes se sont propagés latéralement au chenal source sur environ 2 km et vers la surface sur environ 200 m, mettant en évidence une forte remobilisation latérale plutôt que verticale, contrairement a l'idée classiquement admise a partir de l'interprétation des données sismiques. (4) La formation de ce large réseau d'injectites a été gouvernée par des mécanismes d'hydrofracturation. Par conséquent, sa morphologie a été dépendante des hétérogenéités de la roche hôte (milieu isotrope, fracture), des directions de paléo-contraintes (ƒÐ3 = NWSE) et de la profondeur d'enfouissement de la source (300-600 m) au moment de l'injection. L'étude de ce réseau fossile permet de définir les relations entre morphologie du réseau injecté et état de contraintes au moment de l'injection. Cette relation peut être extrapolée de façon à contraindre la morphologie des réseaux de subsurface au-delà de la visibilité sismique. (5) Les sables injectés dans des lithologies de faible perméabilité témoignent d'un épisode d'échappement de fluide important dans les bassins étudiés mais ont aussi guide les fluides longtemps après leur formation. Les injectites contribuent ainsi a l'initiation épisodique et la pérennisation de migrations de fluides dans les bassins sedimentaires. Le processus d'injection est associé a l'échappement brutal de fluides, résultant vraisemblablement d'un évènement tectonique et/ou sédimentaire important, et l'architecture des réseaux d'injectites est gouverné par les paléo-contraintes locales et les hétérogénéités de la roche hôte. Par conséquent, la caractérisation des réseaux d'injectites est une étape importante dans la compréhension de la plomberie des marges, c'est-a-dire l'évolution post-dépôt des bassins sédimentaires.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486

tel-01011486
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01011486/file/These_Monnier_2013_banalisee.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD AGU and the Geochemical Society
Résumé : Geochemistry, Geophysics, Geosystems, v. 9, p. Q12001, 2008. http://dx.doi.org/10.1029/2008GC002098
International audience
Rb/Sr, 40Ar/39Ar, and Sm/Nd isotopic data are reported in Caledonian eclogites from the Lindås Nappe, Bergen Arcs, Norway, in order to investigate processes controlling isotopic equilibrium at mineral scale in polymetamorphic rocks. The Bergen Arcs exposes Sveconorwegian ∼950–930 Ma granulites, partially overprinted by Caledonian eclogite-facies metamorphism at ∼425 Ma and amphibolite-facies metamorphism at ∼410 Ma. Geochemical and Rb-Sr data from more than 10 phengite fractions separated from one sample reflect the composition of the microdomain (a few hundred microns in size) in which phengite crystallized. Phengite crystallized after garnet or plagioclase by dissolution-precipitation processes yield apparent age between 700 and 600 Ma. At the time of their crystallization, these phengites inherited the isotopic composition of their precursor minerals, at a microdomain scale. Phengite from quartz veins, which crystallized from elements mobilized by the circulating fluid, yield an age closer to the eclogite-facies metamorphic age. The closed system evolution of the eclogitizing fluid, the segregation of textural and reactional microdomains, the high Sr content of the studied phengite, and the short duration of the recrystallization processes (<1Ma) are interpreted as the main factors responsible for the lack of a Rb/Sr isotopic equilibrium, at the scale of hand samples. Such equilibrium is nevertheless reached in quartz veins where the crystallization of minerals implies that the fluid circulation acted as a factor of isotopic homogenization. The in situ single mineral Ar/Ar datings revealed that both eclogite- and amphibolite-facies minerals are characterized by an excess of radiogenic argon (ages between 425 and 520 Ma). The excess of argon has been inherited from the previous granulite and has been only partially evacuated from the system by the circulating fluid. The apparent Sm/Nd ages from garnets inherited from the granulite-facies metamorphism (c. 930 Ma) are in agreement with previous estimates. This result confirms that the diffusion of Nd in garnet does not occur at temperatures lower than 700°C. This study highlights the complexity of radiochronometer behavior during HP metamorphism and demonstrates that coupling different radiochronometers, such as Ar/Ar and Rb/Sr, does not always guarantee the validity of the geochronological results.
ISSN: 1525-2027

hal-00407885
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00407885
DOI : 10.1029/2008GC002098

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
Les plages sableuses constituent une frontière mobile et poreuse entre l'océan ouvert et la terre. La compréhension de la circulation dans les nappes de plage est importante pour une variété de processus physiques, biologiques et chimiques. On cherche à caractériser in-situ la dynamique souterraine sous la zone de swash. Le site atelier est la plage microtidale de Rousty (Camargue, France). L'étude, réalisée sur 48h les 13 et 14 décembre 2014, fait partie d'une plus grande campagne de mesure visant à caractériser la réponse hydro-morphologique de la plage de Rousty à une saison hivernale. La période présentée ici correspond à la phase de déclin d'une tempête modérée. La stratégie retenue dans le cadre de ce projet a été de déployer un réseau de15 capteurs de pression enterrés sous la zone de swash. Les caractéristiques des vagues incidentes, à la fois au large et dans la zone de surf interne, ont été mesurées conjointement à l'utilisation d'un LiDAR terrestre haute fréquence permettant de suivre la surface libre et l'évolution du lit sableux à haute fréquence sur la zone de swash. L'analyse des données moyennées dans le temps a mis en évidence la présence d'un schéma de circulation relativement robuste sous la zone de swash, qui se décale vers le large en suivant la descente du niveau moyen et la diminution de l'activité des vagues. La tendancedominante est un écoulement vers le large, avec une intensité maximale de l'ordre de 0.1mm/s modulé par des infiltrations et exfiltrations dans les parties hautes et basses de la zone de swash, respectivement. L'analyse haute fréquence à des événements de swash sélectionnés ont mis en évidence uncycle souterrain caractéristique.
XIV èmes Journées Nationales Génie Côtier – Génie Civil
toulon, France

hal-01357778
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01357778

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : National audience
La Zone Nord-Pyrénéenne (ZNP) résulte de l’inversion debassins albo-cénomaniens ouverts entre les plaques Europe etIbérie. Le manteau subcontinental a été exhumé dans le fond decertains de ces bassins et la couverture sédimentaire mésozoïquepré-rift, désolidarisée du soubassement paléozoïque, est venue localementen contact tectonique avec les péridotites. Ceci faitde la ZNP un analogue pour l’étude des marges continentalespassives à manteau exhumé. L’extension crustale s’est produiteen régime thermique chaud comme le montre le métamorphismecrétacé des sédiments pré-rift. Les Chaînons Béarnais (PyrénéesOccidentales) représentent un témoin peu inversé de ce type demarge chaude et sont donc propices à l’étude des modalités del’amincissement crustal dans un tel système. Les analyses detempératures par spectrométrie Raman réalisées sur la couverturesédimentaire aux abords du manteau (Saraillé, Urdach, Turon dela Técouère), montrent que la totalité du système a été soumis àdes températures maximales variant de 253C à 482C. Le contacttectonique majeur entre les sédiments pré-rift décollés et lemanteau est une zone d’intense circulation de fluides avec formationde roches métasomatiques à talc+chlorite+pyrite dans lesconditions du faciès schistes verts. La géochimie isotopique (O, C,Sr) et les inclusions fluides triphasées montrent une circulation desaumures chaudes (~200C), à travers toute la couverture sédimentairedans les derniers stades de l’exhumation du manteau.Nous montrons pour la première fois que pendant l’exhumationdes péridotites : (1) les sédiments pré-rift ont subi un amincissementsyn-métamorphique avec génèse d’une foliation S0/S1 et,(2) le socle paléozoïque a été réduit à de fines lentilles tectoniquesdéformées ductilement et restées adhérentes au manteau. Ainsi, larhéologie de la croûte supérieure durant l’amincissement est contrôléeen grande partie par la présence d’une couverture sédimentairepré- et syn-rift épaisse décollée jouant le rôle d’un couverclethermique efficace. Ces nouvelles données mettent en avant le caractèrede marge passive distale chaude de la ZNP. Cela constitueun élément important pour la compréhension des mécanismes del’amincissement crustal en contexte d’exhumation du manteau etses conséquences comme héritage structural lors de l’inversion tectoniquedes bassins.
RST 2016, livre des résumés
Caen, France

insu-01387892
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01387892

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
The Jaca basin is a thrust-sheet top basin transported southward andunderlain by basement and cover thrusts separated by a Triassic décollement.Basin-fill upper Cretaceous to lower Oligocene synorogenic sequencesrecord a southward depocenter migration, while growth stratadate a shift of deformation from the mid-Eocene in the N to the earlyMiocene in the S (S-Pyrenean front). However, the deep geometry andkinematic relationships between the cover and basement thrusts remainnon-consensual. We present a new structural and kinematic interpretationfor the eastern Jaca basin, based on subsurface structural maps andcross-sections constructed using industrial seismic reflection profiles.Raman Spectroscopy of Carbonaceous Material (RSCM), vitrinite reflectanceand apatite fission track (AFT) thermochronology data givefurther constraints for the restoration of the deformation and burialexhumationsequence. We define 3 main basement thrusts under thenorthern part of the basin, from N to S the Broto, Fiscal and Guargathrusts. The study also clarifies the deep structure of the cover thrustsand their links with these basement thrusts and those located more tothe north in the Axial Zone (AZ), which altogether define the timing ofthe basement thrust sequence as follows : the Lakoura-Eaux Chaudesthrust system (northern AZ) active up to the end Bartonian, the Gavarnie(central AZ) and Broto thrusts during the Priabonian-Rupelian andthe Fiscal and Guarga thrusts during the late Oligocene-early Miocene.AFT results in the basin fill and AZ date the exhumation of the basinto the late Oligocene-early Miocene, in relation to the Fiscal-Guargathrusting. AFT partial reset argues for a maximum burial < 6 km forthe base of the Eocene detrital sequence (Hecho Group turbidites). Bycontrast, RSCM and vitrinite thermometry at the same level indicatesTmax around 180°C, locally up to 240°C, attesting to a temperature anomalypossibly related to transient fluid circulation.
24 ème Réunion des sciences de la Terre 2014
Pau, France

insu-01080836
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01080836

Éditeur(s) : HAL CCSD AGU and the Geochemical Society
Résumé : International audience
Rainbow is a dome-shaped massif at the 36°14′N nontransform offset along the Mid-Atlantic Ridge. It hosts three ultramafic-hosted hydrothermal sites: Rainbow is active and high temperature; Clamstone and Ghost City are fossil and low temperature. The MoMARDREAM cruises (2007, 2008) presented here provided extensive rock sampling throughout the massif that constrains the geological setting of hydrothermal activity. The lithology is heterogeneous with abundant serpentinites surrounding gabbros, troctolites, chromitites, plagiogranites, and basalts. We propose that a W dipping detachment fault, now inactive, uplifted the massif and exhumed these deep-seated rocks. Present-day deformation is accommodated by SSW-NNE faults and fissures, consistent with oblique teleseismic focal mechanisms and stress rotation across the discontinuity. Faults localize fluid flow and control the location of fossil and active hydrothermal fields that appear to be ephemeral and lacking in spatiotemporal progression. Markers of high-temperature hydrothermal activity (∼350°C) are restricted to some samples from the active field while a more diffuse, lower temperature hydrothermal activity (<220°C) is inferred at various locations through anomalously high As, Sb, and Pb contents, attributed to element incorporation in serpentines or microscale-sulfide precipitation. Petrographic and geochemical analyses show that the dominant basement alteration is pervasive peridotite serpentinization at ∼160–260°C, attributed to fluids chemically similar to those venting at Rainbow, and controlled by concomitant alteration of mafic-ultramafic units at depth. Rainbow provides a model for fluid circulation, possibly applicable to hydrothermalism at oceanic detachments elsewhere, where both low-temperature serpentinization and magmatic-driven high-temperature outflow develop contemporaneously, channeled by faults in the footwall and not along the detachment fault.
ISSN: 1525-2027

hal-01115281
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01115281
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01115281/document
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01115281/file/Andreani_et_al-2014-Geochemistry%2C_Geophysics%2C_Geosystems.pdf
DOI : 10.1002/2014GC005269

Éditeur(s) : HAL CCSD American Geophysical Union (AGU)
Résumé : International audience
This paper presents a new balanced structural cross-section of the Jaca thrust-sheet-top basin of the southern Pyrenees combined with paleo-thermometry and apatite fission track (AFT) thermochronology data. The cross-section, based on field data and interpretation of industrial seismic reflection profiles, allows refinement of previous interpretations of the south-directed thrust system, involving the identification of new thrust faults, and of the kinematic relationships between basement and cover thrusts from the middle Eocene to the early Miocene. AFT analysis shows a southward decrease in the level of fission track resetting, from totally reset Paleozoic rocks and lower Eocene turbidites (indicative of heating to Tmax > ~120 °C), to partially reset middle Eocene turbidites and no/very weak resetting in the upper Eocene-lower Oligocene molasse (Tmax < ~60 °C). AFT results indicate a late Oligocene-early Miocene cooling event throughout the Axial Zone and Jaca Basin. Paleo-maximum temperatures determined by vitrinite reflectance measurements and Raman spectroscopy of carbonaceous material reach up to ~240 °C at the base of the turbidite succession. Inverse modelling of AFT and vitrinite reflectance data with the QTQt software for key samples show compatibility between vitrinite-derived Tmax and the AFT reset level for most of the samples. However, they also suggest that the highest temperatures determined in the lowermost turbidites correspond to a thermal anomaly rather than burial heating, possibly due to fluid circulation during thrust activity. From these results, we propose a new sequential restoration of the south Pyrenean thrust system propagation and related basin evolution.
ISSN: 0278-7407

insu-01312746
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01312746
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01312746/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01312746/file/Labaume_et_al-2016-Tectonics.pdf
DOI : 10.1002/2016TC004192

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This thesis has been conducted on a fractured crystalline basement located in Ploemeur (South of Brittany, France). The detailed study of this basement requires a good understanding of their internal structures, namely their intrinsic properties, flow mode, density and fractures distribution. This work is focused on the petrophysical characterization of the granitic formations. Physical properties were determined from downhole geophysical measurements and images, and petrophysical measurements with thin sections made for each mini-core in the laboratory. Fresh-altered schist and fresh-altered granite separated by a normal angle fault are the main lithology of the Ploemeur crystalline basement. The results showed that the petrophysical properties were function of both porosity variation and degree of alteration and that the pore-space topology was found to be porositydependent. This thesis introduces a new formula between electrical resistivity and porosity. In addition, the laboratory measurements of Ploemeur revealed that seismic wave velocity was a function not only of porosity, but also of the predominant pore type. In general, the pore aspect ratio inverted from velocity measurements were classified roughly into crack shape. In the Ploemeur crystalline basement, the downhole geophysical measurements and images were used to measure changes in physical and chemical properties in the borehole fluid and the bedrock surrounding the boreholes. The effective integration of different geophysical methods, hydrogeological tests and lithological description was the best way to characterize the fractures in the crystalline basement, and is critical for a suitable estimation of fluid circulation.
Le socle cristallin fracturé, situé à Ploemeur (Bretagne sud, France) est l'objet de ce travail de thèse. L'étude détaillée du socle nécessite une bonne compréhension de la structure interne, à savoir les propriétés intrinsèques, le mode d'écoulement, la densité et la distribution des fractures. Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation pétrophysique des formations granitiques. Les propriétés physiques ont été déterminées à partir de l'interprétation des données de mesures de géophysique en forage, des images de paroi du puits et des mesures pétrophysiques réalisées sur carottes en laboratoire. Afin de replacer les mesures dans leur contexte lithologique, une lame mince a été analysée pour chaque mini-carotte. Les formations lithologiques rencontrées dans le socle cristallin de Ploemeur sont des schistes et granites sains et altérés, ces deux lithologies étant séparées par une zone de faille. Les résultats ont montré que les propriétés pétrophysiques des roches étaient fonction à la fois de la variation de la porosité et du degré d'altération des roches et que la topologie de l'espace poreux était fortement dépendante de la porosité. Cette thèse introduit une nouvelle formule entre la résistivité électrique et la porosité. De plus, les mesures en laboratoire sur les échantillons de Ploemeur révèlent que les vitesses sismiques ne sont pas seulement fonction de la quantité de porosité, mais aussi fonction de facteur de forme. Ce dernier a été calculé sur les échantillons du socle de Ploemeur à partir des vitesses acoustiques. Les résultats ont montré que la porosité est de forme fissurale. L'intégration des données issues des images optiques et acoustiques, des mesures de géophysique en forage, et de la description des carottes a permis d'étudier de façon détaillée la géologie et l'hydrodynamique du socle de Ploemeur. L'intégration effective de ces différentes méthodes avec les tests hydrogéologiques ressort comme la meilleure façon de caractériser les fractures et les circulations en eau dans le socle.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444175

Droits : info:eu-repo/semantics/OpenAccess
tel-00444175
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444175
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444175/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444175/file/thesebelghoul.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
De nombreux pieds de marges continentales passives sont caractériséspar la présence de manteau exhumé (Galice, Angola, Scandinavie, MerRouge, Mer Tyrrhénienne, Australie, ...). Dans le cas des marges pyrénéennes,le manteau est exhumé en contexte extensif suite à l’amincissementcrustal extrême et mis en contact avec les sédiments sus-jacentsde la couverture pré-rift. Les chaînons Béarnais (Pyrénées Occidentales)sont les restes de cette couverture sédimentaire Mésozoïque associée àdes pointements de socle Paléozoïque et de manteau. Le massif du Saraillé(anticlinal de Sarrance) où sont rassemblées toutes ces lithologiesest un endroit idéal pour l’étude de la genèse des marges à manteau exhumé.Ce massif a fait l’objet d’une étude détaillée : cartographie, structure,évolution métamorphique, géochimie isotopique. La cartographiea révélé que la structure est une tête anticlinale couchée affectant l’ensemblede la couverture Mésozoïque pré-rift et dont le coeur est constituéde lentilles de socle et de manteau. Nous nous sommes particulièrementintéressés au contact entre la couverture Mésozoïque, dont labase est métamorphique et le socle. Un intense métasomatisme précoce,syn-extension est révélé par la présence de lentilles pluri-métriques detalc et chloritites, ainsi que par le développement de filonets d’albitites.Les analyses d’isotopes stables (18O, 13C) réalisées dans la couverturesédimentaire montrent l’importance des circulations de fluides métamorphiquesdurant l’exhumation du manteau et font du massif du Sarailléune référence pour les systèmes d’interactions fluide/roche au pieddes marges continentales distales. Nos analyses couplées aux observationsde terrain permettent de compléter les modèles d’amincissementcrustal extrême et de remontée du manteau. Nous montrons donc quela déformation ductile de la croûte continentale le long d’un grand détachement,s’accompagne de boudinage et se résout par l’individualisationde minces écailles de socle réparties sur le manteau exhumé.
24 ème Réunion des sciences de la Terre 2014
Pau, France

insu-01080825
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01080825

Éditeur(s) : HAL CCSD Wiley-Blackwell
Résumé : International audience
The Lanzo peridotite massif is a fragment of oceanic lithosphere generated in an ocean-continent transition context and eclogitized during alpine collision. Despite the subduction history, the massif has preserved its sedimentary oceanic cover, suggesting that it may have preserved its oceanic structure. It is an exceptional case for studying the evolution of a fragment of the lithosphere from its oceanization to its subduction and then exhumation. We present a field and petrological study retracing the different serpentinization episodes and their impact on the massif structure. The Lanzo massif is composed of slightly serpentinized peridotites (<20% serpentinization) surrounded by an envelope of foliated serpentinites (100% serpentinization) bordered by oceanic metabasalts and metasedimentary rocks. The limit between peridotites and serpentinites defines the front of serpentinization. This limit is sharp: it is marked by the presence of massive serpentinites (80% serpentinization) and, locally, by dykes of metagabbros and mylonitic gabbros. The deformation of these gabbros is contemporaneous with the emplacement of the magma. The presence of early lizardite in the peridotites testifies that serpentinization began during the oceanization, which is confirmed by the presence of meta-ophicarbonates bordering the foliated serpentinite envelope. Two additional generations of serpentine occur in the ultramafic rocks. The first is a prograde antigorite that partially replaced the lizardite and the relict primary minerals of the peridotite during subduction, indicating that serpentinization is an active process at the ridge and in the subduction zone. Locally, this episode is followed by the deserpentinization of antigorite at peak P-T (estimated in eclogitized metagabbros at 2-2.5 GPa and 550-620 °C): it is marked by the crystallization of secondary olivine associated with chlorite and/or antigorite and of clinopyroxene, amphibole and chlorite assemblages. A second antigorite formed during exhumation partially to completely obliterating previous textures in the massive and foliated serpentinites. Serpentinites are an important component of the oceanic lithosphere generated in slow to ultraslow spreading settings, and in these settings, there is a serpentinization gradient with depth in the upper mantle. The seismic Moho limit could correspond to a serpentinization front affecting the mantle. This partially serpentinized zone constitutes a less competent level where, during subduction and exhumation, deformation and fluid circulation are localized. In this zone, the reaction kinetics are increased and the later steps of serpentinization obliterate the evidence of this progressive zone of serpentinization. In the Lanzo massif, this zone fully recrystallized into serpentinite during alpine subduction and collision. Thus, the serpentinite envelope represents the oceanic crust as defined by geophysicists, and the sharp front of serpentinization corresponds to an eclogitized seismic palaeo-Moho.
ISSN: 0263-4929

hal-00823051
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00823051
DOI : 10.1111/jmg.12008