Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The aim of this thesis is to analyze the variations in slip rates along strike-slip faults, in intracontinental domain, producing large earthquakes (M > 7.5). To illustrate these variations, this work has focused in two area located in the most tectonically active continental domains in the world: in the western part of Mongolia (Bogd and Bulnay faults) and in the northern part of Iran (Astaneh and Tabriz faults). Using morphotectonic and paleoseismological analyses, the kinematics, the slip rates and the recurrence times have been estimated and allow us to describe the characteristics of seismic cycle along these faults. In Mongolia, the slip rates are estimated at ~ 1,2 and ~ 2,6 mm/yr along the Bogd and the Bulnay faults, respectively, with no variations of geological slip rates over the late Pleistocene-Holocene period. These two faults present characteristic slips and similar recurrence times between large earthquakes. The paleoseismological investigations suggest that a cluster occurred 3000 years ago, similar to the seismic cluster recorded in Mongolia during the XX century. In Iran, the slip rate was estimated to 2 mm/yr along the Astaneh fault and the recurrence times are ranging from 1600 to 2200 years, associated with offsets comprised between 3 and 4,5 m. We have also estimated a slip rate of ~ 7 mm/yr along the Tabriz fault, in agreement with the present day rate estimated by GPS, suggesting no variations in the slip rate over the past 45 ka.
Ce travail de thèse a pour but d'analyser les variations de vitesses sur des grandes failles décrochantes en contexte intracontinental, capables de produire des séismes de très fortes magnitudes (M > 7.5). Afin d'illustrer ces variations d'activités, cette analyse a été effectuée sur deux zones d'études situées en domaine continental et sismiquement actives: la région ouest de la Mongolie (failles de Bogd et Bolnay) et le nord de l'Iran (failles d'Astaneh et de Tabriz). À partir d'une approche morphotectonique et paléosismologique, les cinématiques, les vitesses de failles et les intervalles de récurrence entre les séismes majeurs ont été estimés, permettant d'analyser les caractéristiques du cycle sismique sur chacune des failles. En Mongolie, les failles de Bogd et Bolnay présentent respectivement des vitesses de ~ 1,2 et 2,6 mm/an, qui semblent être constantes sur la période Pleistocène supérieur-Holocène. Ces deux failles présentent également des glissements caractéristiques et des intervalles de temps similaires entre les séismes majeurs. Les analyses paléosismologiques suggèrent qu'un essaim sismique comparable à celui enregistré au XXème siècle a eu lieu il y a environ 3000 ans. En Iran, une vitesse géologique de 2 mm/an a été estimée sur la faille d'Astaneh et les données paléosismologiques suggèrent des intervalles de récurrence de 1800 ans, associés à des déplacements en surface compris entre 3 et 4,5 m. Nous avons également estimé une vitesse de 7 mm/an sur la faille de Tabriz, en accord avec les données GPS, suggérant que la vitesse sur cette faille est constante depuis 45 ka.
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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Terrane accretion and intraplate deformation are both common processes occurring during the assembly of large continental masses. The relative roles of these mechanisms are at the heart of a debate concerning the tectonic evolution of the Borborema Province, northeastern Brazil. In the Central subprovince, four terranes or domains have been proposed. In the Alto Moxotó domain, paragneiss of the Sertânia Complex were considered to record a distinct structural and geochronological evolution compared to those in the adjacent Rio Capibaribe domain, in the East. Here, we report the results of a geological study conducted in the type area of the Sertânia Complex. Kinematic criteria and metamorphic mineral assemblages indicate that the main foliation record top-to-the-W tectonic transport under upper amphibolite facies conditions (650–700 °C). The main foliation was affected by overturned folds and upright to inclined folds; the latter two formed coevally with the development of transcurrent shear zones. Samples of mafic orthogneiss and paragneiss tectonically intercalated in the same outcrop were dated by LA-ICP-MS. The orthogneiss sample yields a crystallization age of 1978 ± 8 Ma. Detrital zircons in the paragneiss sample show a multimodal pattern with a well-defined age peak at c. 700 Ma, showing that the paragneiss is younger than 700 Ma and so the main foliation is also younger than this age. In turn, these findings suggest that the occurrence of exclusively Paleoproterozoic zircons in three other dated samples of paragneiss cannot be used to accurately define the deposition age of the detritus. The structural and geochronological characteristics of the Sertânia Complex are similar to those of the Surubim Complex in the Rio Capibaribe domain. Together with previous results showing that the basement of the Alto Moxotó and Rio Capibaribe domains is also similar, we interpret these sequences as having been deposited on a once contiguous tract of continental crust. An accretionary terrane model is thus not required to account for the tectonic evolution of this portion of the Borborema Province. Instead, a model of intracontinental deformation of a preexistent continent is fully supported by the data and also by the lack of evidence for oceanic subduction.
ISSN: 0301-9268

hal-01622825
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DOI : 10.1016/j.precamres.2017.07.006

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 Elsevier
Résumé : International audience
Deformation of the continental lithosphere is traditionally modeled assuming that heat production in the subcontinental lithospheric mantle is negligible. Although this may be appropriate for highly depleted Archean lithosphere, studies of mantle xenoliths and lithospheric-derived mafic rocks suggest that heat productions of up to 0.4 ;μW/m3 may be attained in the mantle of Phanerozoic and Neoproterozoic regions due to modal metasomatism. To investigate the effect of a local enrichment in heat-producing elements within the lithospheric mantle on the continental deformation, we performed a series of 2D thermo-mechanical models simulating the deformation of a lithospheric plate 1000 km long, which contains in its central part a 200 km wide and 20 km-thick mantle layer with a heat production of 0.05;–0.25 ;μW/m3 between 40 and 80 km depth, leading to a local enhancement of the surface heat flow by 1;–5 mW/m2. Compression models show that a 20 km-thick layer with a heat production as low as 0.05 ;μW/m3 within the shallow lithospheric mantle leads to strain localization in both the enriched mantle and the overlying crust. Strain localization depends exponentially on the temperature increase in the lithosphere section, which is controlled by the volume of metasomatized mantle and the intensity of the metasomatic enrichment in heat-producing elements. A heat production of 0.25 μW/m3 between 60 and 80 km depth results, for instance, in strains within and above the metasomatized mantle 5 times higher than in the surrounding lithosphere. Strain localization also depends on the location of the heat-producing domain and on the plate rheological structure; deeper heat-producing domains and weaker plates leading to stronger localization. These results provide an explanation for strain localization in intraplate environments, leading to the formation of orogenic belts situated hundreds to thousands of kilometers away from known plate boundaries, as observed in the Neoproterozoic belts of Gondwana and in the present-day deformation of the Asian plate.
ISSN: 0012-821X

hal-00411386
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DOI : 10.1016/j.epsl.2008.07.040