Éditeur(s) : HAL CCSD American Geophysical Union (AGU)
Résumé : International audience
The nucleation, propagation, and associated folding of ramp-flat-ramp normal faults were analyzed from field examples developed in a brittle/ductile multilayer sequence of the Huércal-Overa Basin (SE Spain). Gently dipping sandy silt layers, which display a low cohesive strength (C0 = 7 kPa, μ = 34°), favor the development of extensional detachments. A tectonic origin instead of a possible gravitational origin is supported by the perpendicularity between the paleoslope direction of the fluvial-deltaic environment inferred from imbricated pebbles, and the senses of movement deduced from fault slicken-lines. The link between high-angle normal faults (HANFs) --formed at different levels in the layered sequence-- with horizontal fault segments comes to develop ramp-flat-ramp normal faults with associated roll-over in the hanging wall. Observed extensional duplexes are formed by parallel detachments connected through synthetic Riedel faults. These Riedel faults would produce the back-rotation of the individual blocks (horses), i.e., extensional folding of the originally subhorizontal layers. There is no correlation between the analyzed ramp-flat-ramp normal faults, accommodating south-southeastward extension during Serravallian-lower Tortonian, and either the regional Alpujarride/Nevado-Filabride west-directed extensional shear zone or the top-to-the-north detachments within Alpujarride units, which are clearly sealed by Serravallian-lower Tortonian sediments. Therefore, the studied normal faults are restricted to the brittle/ductile multilayer fluvio/deltaic sequence and accommodate moderate late extension instead of belonging to a large crustal extensional system connected with a regional detachment at depth. Therefore, the basin formed in a moderate crustal thickness context where small and medium-scale extensional systems were subordinate structures. These natural examples support the development of low-angle normal faults at very shallow crustal levels in multilayer sequences with suitable rheological conditions.
ISSN: 0278-7407

hal-00750352
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00750352
DOI : 10.1029/2012TC003130

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Lithospheric-scale faults related to oblique subduction are responsible for some of the most hazardous earthquakes reported worldwide. The mega-thrust in the Sunda sector of the Sumatran oblique subduction has been intensively studied, especially after the infamous 2004 Mw 9.1 earthquake, but its onshore kinematic complement within the Sumatran subduction, the transform Sumatran Fault System, has received considerably less attention. In this paper, we apply a combination of analysis of Digital Elevation Models (ASTER GDEM) and field evidence to resolve the kinematics of the leading edge of deformation of the northern sector of the Sumatran Fault System. To this end, we mapped the northernmost tip of Sumatra, including the islands to the northwest, between 4.5°N and 6°N. Here, major topographic highs are related to different faults. Using field evidence and our GDEM structural mapping, we can show that in the area where the fault bifurcates into two fault strands, two independent kinematic regimes evolve, both consistent with the large-scale framework of the Sumatran Fault System. Whereas the eastern branch is a classic Riedel system, the western branch features a fold-and-thrust belt. The latter contractional feature accommodated significant amounts (c. 20%) of shortening of the system in the study area. Our field observations of the tip of the NSFS match a strain pattern with a western contractional domain (Pulau Weh thrust splay) and an eastern extensional domain (Pulau Aceh Riedel system), which are together characteristic of the tip of a propagating strike-slip fault, from a mechanical viewpoint. For the first time, we describe the strain partitioning resulting from the propagation of the NSFS in Sumatra mainland. Our study helps understanding complex kinematics of an evolving strike-slip system, and stresses the importance of field studies in addition to remote sensing and geophysical studies.
ISSN: 0040-1951

hal-01467196
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01467196
DOI : 10.1016/j.tecto.2016.04.050

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : To study the dynamics of an orogen-foreland system and more particularly the impact of surface processes on its development, we base our work on two main axes. In a first part, using analogue tapered wedge models, we investigate the interplay between tectonics, erosion and sedimentation during the orogenic growth. The basis model mimics the evolution of a wedge section extending from the orogen to its foreland basin, with both the structural and the lithological heritages simulated. In a second part, the focus is on the recent tectonic and geomorphologic processes affecting the Swiss Prealpes klippen belt and surrounding structural units (Molasse basin and Jura fold-and-thrust belt). Remote sensing analyses allow to evaluate the impact of tectonics on the drainage pattern and landscape morphology. In addition, local field investigations in the Prealpes provide information on the nature and kinematic of brittle fractures and the paleostress fields.
Afin d'étudier la dynamique d'un système orogène/avant-pays et plus particulièrement l'impact des processus de surface sur son développement, notre travail se base sur deux axes principaux. Dans une première partie, à l'aide de modèles analogiques de prisme d'accrétion, nous analysons les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation au cours de la croissance de l'orogène. Le modèle de base reproduit l'évolution d'une section de prisme, qui s'étend de l'orogène au bassin d'avant-pays, et où les héritages à la fois structural et lithologique sont simulés. Dans une seconde partie, l'accent est mis sur la tectonique récente et les processus géomorphologiques qui affectent la klippe des Préalpes suisses et les unités structurales environnantes (le bassin molassique et le Jura). Des analyses de télédétection permettent d'évaluer l'influence de la tectonique sur le réseau de drainage et la morphologie du paysage. De plus, des analyses de terrain menées localement dans les Préalpes fournissent des informations sur la nature et la cinématique des fractures cassantes et des champs de paléocontraintes.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00138836

tel-00138836
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00138836
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00138836/document
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00138836/file/These_Bonnet_2007.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
The Madeira Sn-Nb-Ta deposit corresponds to the albite-enriched facies of Madeira granite (Madeira Suite) that is part of a NE-SW alignment of three granitic bodies. Structural analyses suggest that the albite-enriched granite emplacement and development of related structures occurred in a different tectonic setting than earlier facies of the granitic bodies in the NE-SW alignment and that the structure was dominated by a N-NE-trending shortening related to a left-lateral motion along a NE-SW corridor within a Riedel shear. Three types of structures (flat-lying, near vertical fractures, and geodes/miaroles) concentrated the last magmatic-related fluid in the albite-enriched granite. U-Pb in situ zircon dating of the albite-enriched granite yielded an age of 1,822 ± 22 Ma. The other granitic plutons of the Madeira Suite, Água Boa granite (topaz-granite facies), and Europa per-alkaline granite formed at 1,825 ± 14 Ma, 1,831± 11 Ma, and 1,839 ± 10 Ma, respectively. The granite bodies of the Madeira Suite occur in an area occupied by a cauldron complex composed of volcanic sequences (Iricoumé Group) and associated A-type granites (Mapuera Suite), and their formation was controlled by the reactivation of the cauldron structures and the pre-existing structures. The gap between the cauldron complex and the Madeira Suite is no greater than 35 Ma. The geological evolution was reanalyzed from the perspective of an entire extensional environment where three successive episodes of A-type magmatism and basin formation (Urupi Formation) occurred. The data and interpretations of this work imply crucial constraints on the petrologic models proposed for the albite-enriched granite and, consequently, on the genesis of the Madeira deposit
ISSN: 0301-9268

insu-00939888
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00939888
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00939888/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00939888/file/BastosNeto-PrecambrianResearch-2014.pdf
DOI : 10.1016/j.precamres.2013.12.021

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Fault zones are major discontinuities in sedimentary basins. Understanding their role on fluid migrations is an essential issue to (i) characterize the mechanisms and kinematics of deformation and (ii) to determine the parameters which control the distribution of energetic or mineral resources. This work applies to faulting under a temperature range of 200-250°C, corresponding to that of deeply buried reservoirs as well as potentially seismogenic fault zones. The studied faults are normal faults affecting the “Grès d’Annot” Formation, a Priabonian-Rupelian siliclastic turbidite succession of the Alpine foreland basin. They are located in two distinct areas: the Moutière-Restefond area in the eastern part of the basin and the Estrop area in the western part. Vitrinite reflectance outside fault zones indicates maximal temperatures of 240-260°C at Moutière-Restefond and 170-200°C at Estrop, i.e. burial depths around 8 km and 6 km, respectively, assuming a mean geothermal gradient of 30°C/km. Burial was due to underthrusting below the Embrunais-Ubaye Alpine nappes, the difference in burial between the two areas traducing the westward taper of the nappe front.The studied faults affect alternating arkosic sandstone beds and pelite layers with offsets from centimeters to decameters. Two types of core zones are recognized: (1) the foliated core zones of the Moutière-Restefond area, where deformation dominated by pressure solution and synkinematic phyllosilicate neoformation resulted in a foliated fabric, and (2) the core zones of the Estrop area, characterized by dilatant quartz-mineralized veins and breccia. Fault and host rock petrophysical properties were measured on drill plugs, using the water porosity technique and nitrogen permeability technique under 2 Mpa of confining pressure. In the Moutière-Restefond fault zones, plug axes were oriented in three orthogonal directions corresponding to the main deformation axes (X, Y, Z) of the foliated arkose to characterize the effect of structural anisotropy. In the Estrop fault zones, where deformation does not show equivalent anisotropy, the plug axes were oriented according to the main fault plane orientation (i.e., parallel to azimuth, parallel to dip and normal). In each fault zone, the porosity of fault rocks is equivalent to that of host rocks. In the Moutière-Restefond fault zones, the plugs parallel to the X and Z axes of deformation have a permeability similar to that of the host rocks, whereas permeability parallel to the Y axis (i.e. parallel to the foliation and the main fault plane) is one order of magnitude higher. By contrast, the permeability values in the Estrop fault zones are isotropic and equivalent to the host rock values. This study highlights the importance of various types of deformation mechanisms and related fluid-rock interactions in determining different fault rock types within a similar protolith, ultimately controlling distinct petrophysical properties of fault zones.
Les zones de failles constituent des discontinuités majeures dans la croûte supérieure. Ce mémoire s’intéresse aux failles actives à des profondeurs de 5-8 km, i.e. dans des conditions pouvant jouer un rôle important (i) sur le comportement mécanique de de la croûte, en particulier sur son potentiel sismogénique et (ii) sur la compartimentation des réservoirs géologiques profondément enfouis.Les failles étudiées sont des failles normales (rejet jusqu’à 50 mètres) affectant des alternances de bancs de grès arkosiques et de pélites dans les Grès d’Annot, une formation turbiditique d’âge priabonien-rupélien du bassin d’avant-chaine alpin. Les Grès d’Annot ont été enfouis sous les nappes de l’Embrunais-Ubaye peu de temps après leur dépôt et exhumés au Miocène moyen-supérieur. L’étude a été réalisée dans deux secteurs des Alpes de Haute-Provence, (1) le secteur de l’Estrop (chaine des Trois Evéchés, dans la partie occidentale du bassin) et (2) le secteur de Point Vert-Restefond (alentours du col de la Bonette, dans la partie orientale du bassin). La réflectance de la vitrinite dans les Grès d’Annot indique des températures maximales de 160-190°C dans le secteur (1) et de 240-260 °C dans le secteur (2) , soit des profondeurs d’enfouissement de 5-6 km et 8-10 km, respectivement, dans l’hypothèse d’un gradient géothermique moyen de 25-30°C/km. A partir des observations microstructurales, de données d’inclusions de fluides, de modélisations thermodynamiques sur chlorites syncinématiques et des indices de cristallinité de l’illite, on a établi que les failles du secteur (1) ont fonctionné à une température d’environ 200°C pour une pression de 0.6Kbar et celles du secteur (2) dans une gamme de température de 200-220°C et de pression comprise entre 0.6 et 1.1 Kba. L’activité de la faille de Point-Vert a été datée par la méthode 40Ar/39Ar au Miocène inférieur (21 Ma). Ces failles sont interprétées comme associées aux premiers stades du soulèvement résultant de l’activité des chevauchements dans le socle sous-jacent.Deux types principaux de roches de failles caractérisent les failles étudiées. Les brèches dilatantes sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (1) alors que les arkoses foliées sont majoritaires dans les zones de failles du secteur (2). Les brèches dilatantes témoignent de mécanismes de déformation dominés par la fracturation transgranulaire et la pression-solution des silicates. Ce dernier mécanisme se manifeste principalement par d’abondantes précipitations cycliques de quartz, les stylolites restant peu développés. Les géométries structurales sont associées à l’activation de plans T de Riedel déterminant l’ouverture de relais extensifs et un régime localement dilatant. Nous associons ce type de roche de faille à une faible pression effective au cours de la déformation.La déformation cisaillante exprimée dans les arkoses foliées témoigne de mécanismes de déformation dominés par (i) la fracturation intragranulaire et transgranulaire, (ii) la pressionsolution/ précipitation des silicates, principalement le quartz, (iii) la néoformation de micas blancs liée à l’altération des feldspaths et (iv) la précipitation de chlorite. Ce travail montre également que les transformations minéralogiques liées aux interactions fluide-roche dans la zone de faille (forte augmentation de la proportion des phyllosilicates au dépend des feldspaths) changent radicalementla composition minéralogique de la roche. Nous associons ce type de roche de faille à une forte pression effective au cours de la déformation.La pétrophysique montre que les brèches de failles (secteur 1) ont une perméabilité isotrope et équivalente à celle du protolithe (10-3mD sous 2 MPa de confinement) tandis que les roches foliées (secteur 2) montrent une augmentation de perméabilité (10-2mD) selon l’axe Y de la déformation, d’un ordre de grandeur supérieure aux perméabilités suivant les axes X et Z et dans la roche hôte (10-3mD). Ce drain préférentiel potentiel est associé à l’orientation des phyllosilicates dans la foliation.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01310382

tel-01310382
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