[PDF] Propagation de la rupture sismique dans la lithosphère océanique



Previous PDF Next PDF
























[PDF] le paradoxe de lewis carroll dm corrigé

[PDF] processus de mondialisation définition

[PDF] p53 et p21

[PDF] gène suppresseur de tumeur définition

[PDF] p53 mdm2

[PDF] apoptose mécanisme

[PDF] proto oncogene

[PDF] protéine p53 définition

[PDF] oncogène

[PDF] slogan définition

[PDF] qu est ce qu un slogan

[PDF] slogan synonyme

[PDF] explication de texte sur l'art

[PDF] les vivres des morts pour les vivants analyse de l

[PDF] les vivres des morts pour les vivants wikipedia

>G A/, i2H@yRdkeNed ?iiTb,ffi?2b2bX?HXb+B2M+2fi2H@yRdkeNed am#KBii2/ QM 3 J` kyR3

Bb KmHiB@/Bb+BTHBM`v QT2M ++2bb

`+?Bp2 7Q` i?2 /2TQbBi M/ /Bbb2KBMiBQM Q7 b+B@

2MiB}+ `2b2`+? /Q+mK2Mib- r?2i?2` i?2v `2 Tm#@

HBb?2/ Q` MQiX h?2 /Q+mK2Mib Kv +QK2 7`QK

i2+?BM; M/ `2b2`+? BMbiBimiBQMb BM 6`M+2 Q` #`Q/- Q` 7`QK Tm#HB+ Q` T`Bpi2 `2b2`+? +2Mi2`bX /2biBMû2 m /ûT¬i 2i ¨ H /BzmbBQM /2 /Q+mK2Mib b+B2MiB}[m2b /2 MBp2m `2+?2`+?2- Tm#HBûb Qm MQM-

Tm#HB+b Qm T`BpûbX

S`QT;iBQM /2 H `mTim`2 bBbKB[m2 /Mb H HBi?QbT?`2

+i+HbBi2b 2i Tb2m/Qi+?vHvi2b DHQMMMi H2b 7BHH2b /Mb

H2b `Q+?2b K}[m2b 2i mHi`K}[m2b ++`ûiû2b Qm

_2KB J;Qii hQ +Bi2 i?Bb p2`bBQM, _2KB J;QiiX S`QT;iBQM /2 H `mTim`2 bBbKB[m2 /Mb H HBi?QbT?`2 Q+ûMB[m2, mM2 ûim/2 #bû2 bm` 1

UNIVERSIT

École doctorale Environnement

Thèse de doctorat

Propagation de la rupture sismique dans la lithosphère

Rémi MAGOTT

Membre

J, Rapporteur

HProfesseurRapporteur

Carole, Professeur ExaminatrP, Professeur Examinateur

C, Professeur

Examinateur

O : Professeur,

M : Co

2 3

Résumé

roches mafiques et ultramafiques accrétées ou obductées sur les continents corse.

De par leurs ma

l. séparant les unités ultramafiques et mafiques formant la na des discontinuit t la péridotite fraiche ou des réseaux de pseudotachylytes 4 5

Abstract

Propagation of the seismic rupture in the oceanic lithosphere By their high magnitude and their ability to generate 6 7

Remerc

venu de remercier tous ceux sans qui cette étu

Olivier Fabbri Marc Fournier, qui

compétences issues du master. Il évident. Merci à Olivier pour son suivi efficace, ses encouragements, sa patience et sa

décrypter un terrain pas si évident. Merci à Marc pour sa bonne humeur et sa connaissance du

Philippe Agard Claudio Rosenberg

trois années de thèses à BesançoCybèle Cholet, Vincent Trincal, Pauline Jeanneret, Mickaël Rabin, Aurélien Vallet, Jean Poilvet, Méline Salze Maxime Vievilleavec qui

Flavien Choulet Henri Leclère

Véronique Sylvain

me suivre dans des études pourtant bien longues et pas toujours évidentes à cerner. Merci à vous de

8 9

Table des matières

Résumé

Abstract

Remercieme

Table des matières

Introduction générale

Partie 1

Chapitre 1

I.1. Généralités sur la sismicité.

I.1.2. Organisation structurale des séismes de subduc

I.1.2.2. Les zones sismiques de W

I.2. Les processus de nucléation des séismes en contexte de subduction.

I.2.1. Les processus

I.2.1.1. Importance des relations fragile

I.2.1.2. Rôle des circula

I.2.2. Les processus de nucléation des séismes à profondeur intermédiaire. I.2.2.1. Les ruptures associéesDehydration embrittlement). I.2.2.1.1. La déshydratation de la serpentinite.

I.2.2.1.2. La

I.2.2.1.3. La déshydratation de la lawsonite.

I.2.2.2. Les ruptures associées aux instabilitself). I.2.3. Les processus de nucléation des séismes de grandes profondeurs.

I.2.3.transformational faulting).

I.2.3.2. Les ruptures associées aux réactions de déshydratation (dehydration embrittlement).

I.2.3.3. Ruptures associées aux instabilités thermiques (Self).

Chapitre 2

II.1. Définition et caractéristiques des pseudotachylites.

II.1.1. Caractéristiques macroscopiqu

II.1.2. Aspects géochimiques et minéralogiques des pseudotachylites. II.1.3. Profondeur de formation et influence du régime de déformation. II.1.4. Impact de la lithologie et du type de faille dans la formation des pseudotachylites. 10 II.3. Relation entre pseudotachylites et cataclasites. II.5. Paramètres pouvant limiter ou empêcher la fusion frictionnelle.

Chapitre 3

III.1. Généralités et localisation de la Corse alpine.

III.2. Contexte géologique de la Corse alpine.

III.2.1. Aspects tectono

III.2.1.1. Le métamorphisme dans les Schistes Lustrés. III.2.1.2. Le métamorphisme dans les nappes supérieures. III.2.1.3. Organisation structurale de la Corse alpine.

III.2.2. Les phases de déformation associées à la mise en place des unités de la Corse alpine.

III.2.3. Modèle de formation de la Corse alpine dans le cadre de la Méditerranée occidentale.

III.3. Les ophiolite de la Corse alpine.

III.3.1. Structure des lithosphères océaniques liguro

Partie 2

Chapitre 4

IV.2. Structure et lithologies de la nappe du Cima di Gratera

IV.2.1.1. Pétrographie des péridotites.

IV.2.1.2. Pétrographie des serpentinites.

IV.2.2.1. Pétrographie du mét

IV.2.2.2. Pétrographie du métagabbro folié. IV.3. Les pseudotachylites de la nappe du Cima di Gratera. IV.3.1. Localisation des affleurements et échantillonnage. IV.3.2. Pétrographie des pseudotachylites ultramafiques de la nappe du IV.3.2.1. Description macroscopique des pseudotachylites ultramafiques.

IV.3.2.2. Aspects microscopiques d

IV.3.2.3. Géochimie des microlites et de la matrice.

IV.3.3. Pétrographie des pseudotach

IV.3.3.1. Description macroscopique des pseudotachylites mafiques.

IV.3.2.

11

IV.3.2.2.2. L

IV.3.2.3. Géochi

IV.3.2.3.1. Pseudotachylites à

IV.3.4. Altération et préservation des veines de pseudotachylites.

IV.4. Récapitulatif.

Chapitre 5

Gratera.

Abstract.

IV.1. Introduction.

V.2. Geological settings and structure of the study area.

V.2.1. General settings.

V.2.2. Structure of the study area.

V.2.2.1. The peridotite unit.

V.2.2.2. The metagabbro unit.

V.2.2.3. The contact between the two units.

V.3. Ps

V.3.1. Pseudotachylite in the peridotite unit: results from field mapping and from outcrop,

V.3.1.1. General observations.

V.3.1.2. Geometry and kinematics of pseudotachylites

V.3.1.2.1. Flat

V.3.1.2.2. Steeply

V.3.1.2.3. Relative dating of flat

V.3.1.3. Pseudotachylite in the peridotite unit: microscopic observations. V.3.2. Pseudotachylites in the metagabbro unit: Result from outcrop, hand sample and thin

V.3.2.1. Pre

V.3.2.2. Post

V.3.2.3. Pseudotachylite

V.4. Analysis of the seismic ruptures fossilized in the study area and comparison with present V.4.1. Significance of the ij2 contact and formation of metagabbro mylonite and

V.4.2. Formation of peridotite pseudot

12

V.4.2.1.1. Di

V.4.2.1.2. Did self

V.4.2.1.3. Did cataclasis facilitate seismic failure in the peridotite unit?

V.4.3. Co

V.5. Conclusion.

Chapitre 6-

Abstract.

VI.1. Introduction.

VI.2. Geological setting.

VI.2.2. Study area

VI.2.3. The ultramafic unit

VI.2.4. The mafic unit

VI.2.5. The 2

VI.

VI.2.5.2. B type DZ

VI.2.5.3. C type DZ.

VI.3. Deformation structures in the mafic unit deformation zones.

VI.3.1. Ductile deformation structures.

VI.3.2. Pseud

VI.3.2.1. Veins in mylonitic metagabbro (sole and secondary mylonitic shear zones)

VI.3.2.2. Veins in equ

VI.4. Metamorphic conditions in the mafic unit deformation zones.

VI.4.1. Mylonitic metagabbro.

VI.4.2. Pseudotachylite veins.

VI.5. Kinematics in the mafic unit deformation zones.

VI.5.1. Ductile deformation structures

VI.5.2. Pseudotachylite veins

VI.6. Discussion

VI.6.1. Chronology of deformation in the mafic unit DZs and correlation with the upper

VI.6.2. Geodynamic setting for the d

VI.6.3. Significance of the lateral transition from pseudotachylite 13

Partie 3

idotitique du Monte dehydration embrittlement

Résumé

VII.1. Contexte géologique.

VII.2.1. Observations générales.

VII.2.2. Analyse structurale.

VII.2.3. Pétrographie des pseudotachylites.

VII.2.4. Géoc

VII.3. Les relations pseudotachylites cataclasites.

VII.4. Description des épontes.

VII.5. Serpentinisation.

VII.5.2. Serpentinisation des veines de pseudotachylytes.

VII.6. Discussion.

VII.6.1. Chronologie des évèn

VII.6.2. Comparaison avec le système de faille paléo

VII.6.3. Significati

VII.8. Conclusion.

Conclusion et perspectives.

Bibliographie.

Table des figures

Chapitre 1

Chapitre 2

Chapitre 3

Chapitre 4

Chapitre 5

Chapitre 6

Chapitre 7

Conclusion

Tableau

Annexes

Échantillonnage

14 15

Introduc

XXème

w= 9. Le séisme de Valvidia (Chili), considéré W

SODQGH:DGDWL-

océaniques profonds (Programme IODP, par exemple). Une voie de recherche alternative consiste à

lithosphères océaniques accrétées ou obductées à la surface des continents lors des orogènes. Cette

16 océaniques et comportant des géologique régionale et de préciser les processus ayant déclenché la rupture. première partie synthèse bibliographique. Le rupture sismique en con de ruptures sismique y sera détaillé. Enf

Océan liguro

seconde partie fonctionnement paléo subduction alpine. Le

Journal

17

Journal of Structural Geology. Il détaille la déformation et le métamorphisme affectant la nappe du

absence de troisième partie comporte un seul chapitre décrivant de nouvelles occurrences de 18 19

Partie

Contexte géologique et généralité

20 21

Chapitre 1

I.1. Généralités sur la sismicité.

convergentes, décrochantes ou extensives, correspondent aux

Fig. 1.

w W est le plus puissant enregistré avec une magnitude MW> 9,5 ( peuvent être très variées avec des intervalles allant des

ފ profondsފ

produisent le long des failles de décrochement (Faille Nord 22

Fig.1. épice

British Geological Survey-

séisme précurseur à MW=W=

La structuration des foyers sismiques est décrite par les travaux précurseurs de Kiyoo Wadati entre la

été découverte, ce chercheur est le premier à démontrer une organisation en pente plongeante des

déclenchant souFig. années 40 et 50. Ce dernier a constaté que les tremblements de terre pr 23

Fig.1.

ont pu déterminer que le plan de Wadati slab) de matériel froid et suffisamment rigide pour se casser, provoquant des une unité beaucoup plus épaisse entre la plaque supérieure et la plaque plongeante, des hypocentres des séismes.

Certa-

24
xistence de triples plans de Wadati a distance entre les deux plans slabs). slabs slab slabs slabs

Fig.1.

Yamasaki et Seno (

25
down down down. Ces zones de

Nouvelle

I.2. Les processus de nucléation des séismes en contexte de subduction.

plage de profondeurs des hypocentres de ces événements. On considère trois catégories de séismes de

shallow earthquake) dont la profondeur indermediate ) dont les hypocentres sont situés entre 70 et 300 km de profondeur, et les séismes de deep earthquake) s km, au disparaître au

Les séismes

la plaque plongeante et la plaque chevauchante. Ils sont également les plus fréquents ( aussi le long de failles inverses, dans la croûte océanique de la plaque plongeante ( 26

Fig.1.

après déplacement saccadé est nommé s laquelle représe caractérisé par une rigidité notée k k). Soit, la diminution de la résistance est rapide et le ressort se décharge plus lentement k. La force appl k 27

Fig.1.

k: élasticité et F

Au déplacement en stickslip) le long de la

Ohnaka

la surface de glissement ( rate and state). Laquelle sera repri vitesse de la défor velocity diminue en même temps que la vitesse de déformation. De façon générale, les lois r

Baumberger et al., 1999;

uges ou autres continue sans forcément impliquer des processus frictionnels entre aspérités ( 28

En contexte de subduction et selon la lithologie, les conditions de pression et température peuvent

premier temps par la formation de fissures, puis par leur propagation. La déformation est donc

e

de cette contrainte pendant le glissement de la faille. Ce comportement mécanique peut être modélisé

Fig.1. Scholz, 1988

L fait que le rapport entre la contrainte cisaillante maximale et la

Byerlee, 1968

standard conditions de pression et température modérées correspondant 29
(protomylonite

La partie supérieure de la cro

déclencheur influant sur la contrainte dyn failles (rmise -s ctivée, mais aussi 30
dehydration embrittlement

T s. Le troisième processus est

t, dans la littérature I.2.2.1. Les ruptures associées aux réactions de déshydratation (Dehydration

Le processus de rupture sismique par dehydration embrittlement est basé sur la déshydratation de

ou la réactivation de fractures

La formation de porosité

Le relâchemen

pression fluide. La m de fluides par la contrainte normale ( 31

Fig.1.

2Hacker et al., 2003b

32
slab tion de la croû essus de déshydratation principal qui affecte les minéraux hydratés. Se downdip tension ance variable, notamment du fait des nombreuses failles slab marquée que dans la cro dehydration embrittlement dans la

Peacock et al., 20

migration des fluides vers le manteau de la plaque chevauchante. B me de substitution 33
ute océanique, mais également, réactions de déshydratation décrites au point (4) 34
et basse température de la serpentine, soit entre 600 et 650°C ( I.2.2.1.1. La déshydratation de la serpentinite. des pyroxènes à la dorsale, et via de grandes failles affectant la litho

2O, la serpentine correspond

Ulmer et Trommsdorff, 1995

tandis que la lizardite se forme à des conditions de pression et température moins élevées (

igorite et à la lizardite qui se rupture sismique. En contexte HPFig.1. 9A et B

8GPa), soit une pression très

2O ou à f2

déshydrater en un assemb2O. Entre 2,2 et 6,3 GPa de pression, la f2O I1 I2 35

Fig.1.

2001gorite.

I.2.2.1.2. La déshydratation de la chlorite.

La chlorite, de par ses nombreuses variétés est un minéral fréquent dans les slabs

2O ( négligeable. t déterminé condition 36

Fig.1. ion. La bande violette correspond

à celle Brudzinski et al.,

I.2.2.1.3. La déshydratation de la lawsonite.

La lawsonite (CaAl2Si2O7(OH2)H2O) est un mislab

2O et

Fig.1. slabs slabs

Les analyses expérimentales sur la déformation de la lawsonit 37
majeur considérées comme de potentielles zones de faiblesse o dehydration I.2.2.2. Les ruptures associées aux instabilités ductiles Le processus de rupture par instabilité thermique, appelé s thermal de cisaillement bien localisée, affaiblissant la roche et permettant la rupture ( W produisait de de ces paramètres font du self dehydration embrittlement. e shear heating) sur une zone très localisée (qur; -déformation montré -pour des conditions -- -s- self température en un point de rupture localisé pseudotachylite 38
outer rise earthquake), au niveau des failles steady state). En dessous de 600°C, I.2.3. Les processus de nucléation des séismes de grandes profondeurs. Les séismes de grandes profondeurs ont lieu au7

OkhotskW=8,3),

Ye et al.,

s ou le faible nombre de répliques. La magnitude de ces répliqu principale ( es de dehydration embrittlement 39
I.2.3.1. Les ruptures associées aux substitutions minéralogiques (t

Į ȕ-Ȗ(Fig.

rait pu le laisser penser un grande profondeur. transformational faulting, anticrack faulting une z les plus appropriées au développemeĮ ȕ

Green et Hou

enstatite AE a

Fletcher et Pollard, 1981

ieur et perpendiculairement à la contrainte compressive maximum ı1

ı1 et

40

étend parallèlement à ı3

ȕ Ȗ) e

ı1). De façon similaire aux fractures ı1

13

11) (Fig.

Fig.1. anticracksFrohlich, 2006

ı3.

ȕ, etc) et se développe perpendiculairement à

ı1.

s transformational . La réaction enstatite AE du fait de la plus grande plage de métasta environ 700 km. Au

Ȗ AE

AE ĮAE

AE t 41
transformational faulting dehydration embrittlement. Dans les deux cas, que cela ant ı1 I.2.3.2. Les ruptures associées aux réactions de déshydratation (d Le processus de dehydration embrittlement, dépend largement de la

Houston, 2015

magnésium Dense Hydrous Magnesium Silicate 2O

10, formés uniquem

indique une composante de surface dans les fluides présents à grande profondeur, là séismes de grande profondeur est encore largement discuté (

I.2.3.3. Ruptures asSelf

Le processus de rupture par instabilité thermique décrit au paragraphe self ) peut se produire également en profondeur, entre 350 et 650 km ( 42
cette tranche comprise entre 250 et 500 km q thermiques sont considéré seul et doit être associé au champ de contrainte.

W=8,2) de 1994 en Bolivie

Kanamori et al.,

long de la zone de cisaillement aurait induit de la fusion frictionnelle sur une épaisseur drequotesdbs_dbs20.pdfusesText_26