Application of attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy in the mineralogical study of a landslide area, Hungary

This study demonstrates that the unpolarized attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR FTIR) is a practical and quick tool to distinguish different types of sediments in landslide-affected areas, and potentially other types of physical environments too. Identification and quantification of minerals by ATR FTIR is implemented on a set of powdered natural sediments from a loess landslide (Kulcs, Hungary). A protocol including sample preparation, analytical conditions and evaluation of sediment ATR spectra is outlined in order to identify and estimate major minerals in sediments. The comparison of the defined FTIR parameters against qualitative and quantitative results of X-ray diffraction and thermal analysis was used to validate the use of ATR FTIR spectroscopy for the considered sediments. The infrared band areas and their ratios (water/carbonates; silicates/carbonates; kaolinite) appear to be the most sensitive parameters to identify strongly weathered sediments such as paleosols and red clays which most likely facilitate sliding and could form sliding zones. The effect of grain size and orientation of anisotropic minerals on the wave number and intensity of some major absorption bands is also discussed

Effect of the Brownstone Moisture Content at Application Time of a Water Repellent Treatment

Portland brownstone is a widely used building material that is susceptible to severe deterioration from weathering. This type of stone contains expansive clay minerals that may cause damage during wetting/drying cycles. Water repellent treatments could, in principle, reduce this problem. The study presents results obtained from water vapor transmission tests, sorption isotherms, and hygric linear expansion of Portland brownstone treated with two types of water repellent, water based Siloxane PD and solvent based Natural Stone. The treatments were applied at two different moisture contents of the stone samples. The results obtained from the various tests showed no significant differences between the treated and control samples by overall statistical data analysis. The water based water repellent treated samples showed that those treated at lower moisture content adsorbed less moisture than those conditioned at higher one, and furthermore, they appeared to adsorb less moisture than the controls. Also the hygroscopic swelling showed no significant difference with the controls. However, the hygroscopic swelling of the sandstone was significantly modified by the solvent based water repellent. This water repellent had the opposite behavior to that of the water based one, the samples treated at a lower moisture content adsorbed more moisture than those treated at a higher one

Cordierite and its retrograde breakdown products as monitors of fluid-rock interaction during retrograde path metamorphism : case studies in the Schwarzwald and the Bayerische Wald (Variscan belt, Germany)

Retrograde breakdown products of cordierite are commonly termed pinite, but their modes, compositions and formation conditions are only poorly known. A systematic study on pinitised cordierite from high-temperature metamorphic pelites of the Schwarzwald and the Bayerische Wald using electron microprobe (EM), transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM), x-ray diffraction, petrographic microscope and Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FTIR) investigations was carried out. On the basis of composition, phase assemblage, textural position and grain size four pinite types (border, mat, fissure, isotropic type) were distinguished that formed by distinct allochemical processes under different pressure-temperature conditions at different times. They probably represent general features of cordierite breakdown. Border-type (b-type) pinite consists of muscovite and biotite, formed at 350 - 550 °C from a K+-bearing fluid, most likely derived from the breakdown of K-feldspar to muscovite and quartz. B-type pinitisation may be related to granite intrusion in the Carboniferous. Mat-type (m-type) pinite encompasses chlorite-muscovite pinite and complex m-type pinite, bearing clay minerals, and is in general considered to represent the alteration of cordierite by an alkli-bearing fluid. Petrogenetic grids define an upper T limit for chlorite-muscovite of around 500 - 550 °C. Complex clay m-type pinite of this study has the principal constituents chlorite, berthierine, I/S R1 and I/S R0, Na/K-illite and random chlorite/berthierine mixed-layers. The observed features are similar to those of non-equilibrium assemblages from the early and the late diagenetic zones as complex m-type pinite lacks stable equilibrium and should have been formed much below 200 °C. In this case, its genesis is a complex two-stage stage process, with chlorite and I/S R1 representing the primary product of m-type pinitisation. Secondary berthierine and I/S R0 are formed by the replacement of chlorite and I/S R1 driven by the infiltration of an additional very low-grade fluid. M-type pinitisation could be related to low-temperature meteoric alteration of granites. F-type pinites form alteration veins penetrating intact cordierite. They are filled with tiny ( K). A dramatic fall in Si counting rates occurred during electron beam exposure at standard conditions, suggesting that i-type pinites may represent amorphous gel-like highly hydrated material. This assumption is confirmed by the occurrence of fissures penetrating i-type pinite, which are strongly suspected to represent dehydration shrinkage fissures. Unfortunately, TEM could not give further evidence. Therefore, the phase inventory and structural state of i-type pinite remain unclear. I-type pinitisation is probably a leaching process at very low temperatures (weathering) with network-modifying species being preferentially dissolved. H2O and CO2 contents of partly pinitised cordierite were determined by in situ FTIR measurements in order to detect late-stage modifications of the cordierite channel compositions, possibly related to pinitisation. The volatile contents of all investigated samples were found to be consistent with equilibration with a H2O undersaturated melt, during high-grade metamorphism. Therefore, a systematic change of cordierite channel volatile contents as a key step within the process of pinitisation is not indicated. Nevertheless, the crystallographic control of f-type pinitisation implies that the channel structure determines the c axis to be the preferred direction of cordierite dissolution/leaching

Modification of Natural Clays and Their Applications in the Remediation of Selected Contaminants from Aqueous Media

تنقية وتطوير الطين الطبيعي قد تكون من المداخل المهمة للحصول على مواد مُمتزَّة منخفضة التكلفة وفعالة للسيطرة على تلوث المياه. في هذه الدراسة تمت تنقية عينات من الطين الطبيعي، من المغرب ومن السودان، عن طريق التبادل الأيوني مع محلول كلوريد الصوديوم. ثم تطويرها بإدخال (intercalation) بروميد ثنائي ديسيل ثنائي مثيل الأمونيوم بين طبقات الطين، ثم تشخيصها بالطرق المختلفة، ثم دراسة فعاليتها كمواد مُمتزَّة منخفضة التكلفة لإزالة الزرنيخ الثلاثي، وصبغة الميثايلن الأزرق، وصبغة الكريستال البنفسجي، وصبغة الكونغو الحمراء، والفينول، والنترات. أوضحت نتائج طريقة بروناور-إيميت-تيلر وصور المجهر الإلكتروني النافذ أن عينات الطين عبارة عن مواد مسامية، مكونة من تجمعات مرنة لها شكل الألواح، وتصل مساحة سطحها إلى (23 و (128م2/غم، للعينة النيلية والعينة المغربية على التوالي. بينما أظهرت نتائج تحليل العينات بجهاز حيود الأشعة السينية أن عينة الطين السوداني تتكون من معادن السميستايت (smectite) والإليت (illite)، بينما تتكون عينة الطين المغربي من معادن الإليت والكاولينيت (kaolinite). تم التأكد من نجاح عملية التطوير بمقارنة نتائج تحليل عينات الطين قبل وبعد التطوير، باستعمال جهاز الأشعة تحت الحمراء. أظهرت عينة الطين المغربي المُنقاة Na-MO كفاءة عالية في إزالة: الزرنيخ الثلاثي وصبغتي الميثايلن الأزرق والكريستال البنفسجي، من المحاليل المائية في مدى الأس الهيدروجيني 9–10.8، حيث وصلت قيمة امتزاز الزرنيخ الثلاثي القصوى إلى 233.1 ملغم/غرام. من جهة أخرى فقد وُجد أن عملية إمتزاز الميثايلن الأزرق عملية طاردة للحرارة بينما عملية إمتزاز الكريستال البنفسجي مصحوبة بامتصاص للحرارة. أبدت العينتان (Surf-NI) و (Surf-MO) قدرة عالية على إزالة صبغة الكونغو الحمراء من المحاليل المائية مقارنة مع العينة (Na-MO)، حيث كانت قيم الإمتزاز القصوى 91.7 و 83.3 و 5.8 ملغم/غم لكل من (Surf-NI) و (Surf-MO) و (Na-MO)، على التوالي. هذه النتائج تبين بوضوح أن تنقية وتطوير الطين الطبيعي يمكن أن تساهم في إنتاج ممتزات عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة تصلُح لإزالة الأصباغ من المياه الملوثة. من جهة أخرة فقد أظهرت العينتان (Surf-NI) و (Surf-MO) كفاءة إمتزاز متماثلة عند استعمالهما لإزالة الفينول من المياه وذلك عند نفس الظروف التجريبية. وقد أوضحت الدراسات الحرارية أن عملية إمتزاز الفينول عملية تلقائية ماصة للحرارة، مصحوبة بزيادة في الأنتروبيا، مما يعكس قدرة كلتا المادتين على إزالة الفينول. النتائج الإجمالية لهذه الدراسة أوضحت أن تنقية وتطوير الطين الطبيعي تسهم بشكل كبير في زيادة كفاءته الامتزازية بالتالي يمكن استعماله كمادة مُمتزَّة قليلة التكلفة للسيطرة على تلوث المياه. إجراء دراسات إضافية باستعمال نمط العمود (column mode) لتقييم كفاءة الطين الطبيعي المطور على إزالة الملوثات المذكورة أو غيرها من الملوثات الكيميائية الأخرى من أهم توصيات هذه الدراسة

The Origin of Late Miocene Iron-Bearing Rocks from Milos Island, Greece

Η Άνω-Μειοκαινική προ-ηφαιστειακή επικλυσιγενής ιζηματογενής ακολουθία βρίσκεται το νησί της Μήλου, υπέρκειται ασύμφωνα στην Ενότητα Κυανοσχιστόλιθων Κυκλάδων, μια μεταμορφική πρασινοσχιστολιθική-κυανοσχιστολιθική ενότητα, που αποτελεί το υπόβαθρο του νησιού. Το νησί της Μήλου ανήκει στο ενεργό ηφαιστειακό τόξο του Νοτίου Αιγαίου, συνεπώς, η έντονη και πρόσφατη ηφαιστειακή, τεκτονική και, κατά συνέπεια, υδροθερμική δραστηριότητα έχει διαμορφώσει, παραμορφώσει και μετασχηματίσει στην μορφή του νησιού. Τα Άνω-Μειοκαινικά ιζήματα έχουν επηρεαστεί από πολλαπλά τεκτονικά γεγονότα, καθώς πολλά ρήγματα και σπασίματα φαίνεται να τα έχουν κερματίσει. Ορισμένα από τα σεισμικά γεγονότα φαίνεται να ήταν συν-ιζηματογενή, όπως αποτυπώνεται σε έναν ορίζοντα κυματιστών λεπτοστρωματώδων αργιλικών μαργών που χαρακτηρίζονται από σεισμίτες, οι οποίοι παρεμβάλλονται μέσα στα ανθρακικά ιζήματα. Απολιθωματοφόροι ασβεστοποιημένοι ορίζοντες ψαμμίτη, μαζί με το γεγονός ότι δεν ανιχνεύονται ηφαιστειακά προϊόντα στη σειρά, υποδεικνύει την Μιοκαινική έως Κάτω-Πλειοκαινική ηλικία της σειράς. Η ακολουθία ξεκινά με μια σειρά κλαστικών σχηματισμών προερχόμενων από διάβρωση του υποβάθρου, που αποτελείται από ορίζοντες από λατυποπαγή, κροκαλοπαγή, ψαμμίτες και αργίλους, ενώ ακολουθεί μια σειρά ανθρακικών ιζημάτων αποτελούμενη από μάργες, αργιλιώδεις ασβεστόλιθοους και παρεμβολές από ψαμμίτες. Τέλος, ένας ορίζοντας δολομιτικής άργιλου, με σποραδικές εμφανίσεις φακών γύψου και οργανικών θραυσμάτων (κυρίως απολιθωμένα κομμάτια ξύλου), τερματίζει την ακολουθία. Επιπλέον, παρατηρείται ύπαρξη υδροθερμικών φλεβών, που εμφανίζονται ως ρωγμές και κρούστες, σε μια συγκεκριμένη θέση, διεισδύοντας στα ανθρακικά ιζήματα. Τα κλαστικά ιζήματα της βάσης της σειράς είναι εξαλλοιωμένα και οξειδωμένα εξαιτίας της διάβρωσης των σιδηρούχων ορυκτών του υποβάθρου. Από την άλλη πλευρά, τα ανθρακικά ιζήματα δείχνουν επίσης έναν ελαφρύ εμπλουτισμό σε σίδηρο και άλλα μέταλλα. Οι ορυκτολογικές, πετρογραφικές και γεωχημικές μελέτες αποκάλυψαν δύο τύπους εμπλουτισμού για τα ανθρακικά του Miocene που έλαβαν χώρα σε διαφορετικούς χρόνους. Η πρώτη αφορά τη διαγονετική, αυθιγενή αντικατάσταση πρωτογενών ανθρακικών ορυκτών, κυρίως ασβεστίτη, από σιδηρούχο δολομίτη ή σιδηρούχο-μαγνησιούχο ασβεστίτη, καθώς επίσης και το σχηματισμό framboidal σιδηροπυρίτη, που στη συνέχεια μετατράπηκε σε (οξυ-)υδροξείδια, και πεταλοειδή ολλανδίτη. Το θείο που ανιχνεύτηκε στα framboids υποδεικνύει τα προϋπάρχοντα framboids συδηροπυρίτη στη θέση των (οξυ-)υδροξειδίων που παρατηρούνται σήμερα. Αναγωγικά βακτήρια πιθανότατα έδρασαν ως καταλύτες για τον σχηματισμό του σιδηροπυρίτη, χρησιμοποιώντας τρισθενή σίδηρο για τις διεργασίες αναπνοής τους. Η εμφάνιση framboids μεταξύ των φύλλων των φυλλοπυριτικών ορυκτών φανερώνει ότι οι μικροοργανισμοί συλλέγουν Fe (III) από αυτά τα ορυκτά. Επιπλέον, η διατήρηση του framboidal σχήματος των υδροξειδίων του σιδήρου, καθώς και το πεταλοειδές σχήμα του ολλανδίτη, υποδηλώνουν ότι η οξείδωση των Fe (II) και Mn (II, III) ήταν επίσης βιολογικώς ελεγχόμενη. Η ανωμαλία του Ce υποδεικνύει ένα ανοξικό περιβάλλον σχηματισμού, όπου τα διαλύματα αποτελούνται κυρίως από πορικό νερό, με μικρή συμβολή θαλάσσιου ύδατος (ή μετεωρικού νερού). Αντίθετα, οι υδροθερμικές φλέβες εμφανίζουν σημαντικό εμπλουτισμό σε As, Sb, Ba, Mn, S, Fe, Zn, Mo και Pb, ενώ η ανωμαλία του Ce αποκαλύπτει ένα οξικό περιβάλλον. Οι ευμεγεθείς ιδιόμορφοι κρύσταλλοι βαρύτη που περιέχουν εγκλείσματα αρσενοπυρίτη, τα κολλοειδή ταινιωτά πολύμορφα SiO2, και CaCO3 (χαλαζία - χαλκηδόνιου και ασβεστίτη - αραγωνίτη αντίστοιχα) και μικρο-"καμινάδες" (όπως παρατηρήθηκαν με το μικροσκόπιο SEM), υποδεικνύουν υδροθερμικά διαλύματα χαμηλής θερμοκρασίας και πλούσια σε πτητικά συστατικά. Τα άμορφα As ± Zn ± Mn ± S ± Co ± Ti - σιδηροξείδια, από την άλλη πλευρά, αποκαλύπτουν έντονες οξειδωτικές εξαλλοιώσεις. Το περιβάλλον ήταν πιθανόν ρηχό θαλάσσιο και ο διαχωρισμός φάσεων μέσω βρασμού μπορεί να ήταν ο μηχανισμός σχηματισμού των πρωτογενών σουλφιδίων και των κρυστάλλων βαρύτη. Τα ανερχόμενα υδροθερμικά υγρά αναμείχθηκαν με κατερχόμενο μετεωρολογικό νερό ή/και θαλασσινό νερό, πλούσιο σε διαλυμένο Ο2, τα οποία οξειδωσαν τα πρωτογενή υδροθερμικά ορυκτά και σχημάτισαν δευτεροταγή (οξυ-)υδροξείδια, όπως ολλανδίτη, γκαιτίτη και αιματίτη. Τα τελευταία δύο συνήθως εμφανίζονται να είναι εμπλουτισμένα κυρίως με αρσενικό, ψευδάργυρο, μαγγάνιο και θείο, και δευτερευόντως με κοβάλτιο, μόλυβδο, μολυβδαίνιο και τιτάνιο. Αυτά τα μέταλλα προέρχονται είτε απευθείας από τα υδροθερμικά υγρά είτε από την εξαλλοίωση των πρωτογενών υδροθερμικών ορυκτών. Η δεύτερη υπόθεση είναι πιο πιθανή. Η ακολουθία εμπλουτισμού είναι παρόμοια με αυτή του μαγγανιούχου κοιτάσματος στο Βάνι, το οποίο βρίσκεται περίπου 10 χιλιόμετρα N-NW της θέσης των φλεβών, ενώ η διεύθυνση των τελευταίων μπορεί να υποδεικνύει μια κοινή πηγή εμπλουτισμού.The Late Miocene pre-volcanic transgressive sedimentary sequence finds Milos Island, lying unconformably over the Cyclades Blueschist Unit, a metamorphic greenschist-blueschist unit which comprises the basement of the island. Milos Island belongs to the Active South Aegean Volcanic Arc; hence intense and recent volcanic, tectonic, and consequently, hydrothermal activity has shaped, deformed, and reformed it to its present-day architecture. The Late Miocene sediments have been affected by multiple tectonic events, as many faults and fractures crosscut them. Some of the seismic events seem to have been syn-sedimentary, as imprinted in a layer of wavy, undulating clayey marls characterized seismites, that intercalates within the carbonate sediments. Fossil-bearing calcified sandstone horizons, along with the fact that no volcanic products are detected in the series, yell of a Miocene to early Pliocene age. The sequence starts with a basement-derived subunit consisting of breccia, conglomerate, sandstone, and clay horizons, while a series of carbonate sediments such as marlstones, clayey limestones, and intercalations of sandstones follows. Finally, a dolomitic clay overburden, with sporadical occurrences of gypsum lenses and organic fragments (mainly fossilized wood), terminates the sequence. Additionally, an occurrence of hydrothermal vents, which appears as fissures and encrustations, is observed in a specific location penetrating the carbonate sediments. The basal detrital sediments are altered and oxidized due to the erosion of iron-bearing basement-derived minerals. On the other hand, the carbonate sediments also display a slight enrichment in iron and other metals. Mineralogical, petrographical, and geochemical studies revealed two types of enrichment for the Miocene carbonates that took place at different times. The first one involves the diagenetic, authigenic replacement of primary carbonate minerals, mainly of calcite with ferroan dolomite or ferroan±magnesian calcite, as well as the formation of framboidal pyrite, subsequently altered to oxyhydroxides, and petaloid hollandite. The remnant sulfur detected within the framboids indicates the pre-existence of pyrite framboids in the place of the (oxyhydr)oxides that are observed today. The formation of pyrite was probably catalyzed by reducing bacteria that used ferric iron for their respiration processes. The occurrence of framboids between the sheets of phyllosilicate minerals indicates that the microorganisms collected Fe(III) from these minerals. Moreover, the preservation of the framboidal shape of the iron-(oxyhydr)oxides, as well as the petaloid shape of the hollandite, suggest that the oxidation of Fe(II) and Mn(II,III) was also biogenically controlled. Cerium anomaly points out to an anoxic formation environment, where the solutions comprised mainly of pore-water with a minor contribution of seawater (or meteoric water). Contrariwise, the hydrothermal veins display significant enrichment in As, Sb, Ba, Mn, S, Fe, Zn, Mo, and Pb, while the Cerium anomaly reveals an oxic environment. Large euhedral barite crystals with inclusions of arsenian pyrite, colloform banded SiO2, and CaCO3 polymorphs (quartz – chalcedony and calcite – aragonite respectively), and micro-fissures, suggest volatile-rich and low-temperature hydrothermal fluids. Amorphous As±Zn±Mn±S±Co±Ti - bearing iron-(oxyhydr)oxides, on the other hand, reveal excessive alteration processes. The environment was probably shallow marine, and phase-separation via boiling may have been the mechanism of precipitation of primary sulfides and barite crystals. The ascending hydrothermal fluids were mixed with descending meteoric water and/or seawater, rich in dissolved O2, oxidized the primary hydrothermal precipitates, and formed secondary (oxyhydr)oxides, such as hollandite, goethite, and hematite. The last two usually appear to be enriched primarily in arsenic, zinc, manganese, and sulfur, and minorly in cobalt, lead, molybdenum, and titanium. These metals were either derived directly from the hydrothermal fluids or the alteration of primary hydrothermal minerals. The second hypothesis is more probable. The enrichment sequence is similar to the one of Vani manganese deposit, located some 10km N-NW to the location of the veins, and the direction of the latter may indicate a common source of enrichment

Expansive and collapsing behaviour of volume change soils

This thesis is designed to achieve three goals: Goal One - to introduce the reader to soils exhibiting expansive and/or collapsing behaviour; Goal Two - to provide an in depth understanding of aspects of this behaviour, obtained from an extensive study of these soil types; and, Goal Three - to serve as a reference for future research work (a recommendation for further research proposed in Chapter Ten of this thesis). The thesis is divided in two main parts. In the first part representative soil types were selected on the basis of their properties and expected engineering behaviour. The soil structure and clay minerals were also studied in part one of this thesis. The second part of the thesis deals with aspects of expansive and collapsing behaviour of soils. Chapter three provides the introduction to the subsequent chapters on expansive and collapsing behaviour of volume change soils

Transformations in Clay-Rich Fault Rocks: Constraining Fault Zone Processes and the Kinematic Evolution of Regions.

The apparent mechanical weakness of faults in the brittle regime (<300 °C) conflicts with theoretical and laboratory predictions that active faults should be strong and not slip at the low angles observed in the field. Clay-rich fault rocks have been suggested as a reason for this weak behavior, and clay mineralogy of brittle faults in a variety of tectonic environments is the central theme of this thesis. A systematic study of the mineralogy of fault rocks in the western US distinguishes three sets of mineral transformations: 1.) Detrital chlorite chlorite-smectite and smectite; 2.) Detrital chlorite Mg-rich assemblage of sepiolite, talc lizardite or palygorskite. 3.) Detrialt muscovite authigenic 1Md illite, or detrital feldspar authigenic 1Md illite. Fabric intensity measurements of these fault rocks demonstrate that clay fabrics are uniformly weak in comparison with other phyllosilicate-rich rocks. Fabric studies of experimentally-produced gouges indicate that fabric intensity is sensitive to shear strain and normal stress, yet is largely independent of total clay mineral content. The observation that 1Md illite growth in gouges is common motivated the development of a robust fault gouge dating technique for these rocks. Study of the Sierra Mazatàn metamorphic core complex demonstrates the reliability of the clay dating method that quantifies the relative abundances of illite polytypes and dating by the Ar-Ar method. The ages of both authigenic and detrital components are shown to be fully consistent with geologic constraints. Application of 1Md illite dating in gouges from the Spanish Pyrenees demonstrates ‘pulses’ of deformation during the Paleogene and lateral variation in the timing and style of deformation. Gouge ages from the Ruby Mountains, Nevada, show that low- and high-angle normal faults were active coevally, requiring that this detachment system was active at dips <30°. Gouges from the Rwenzori Mountains of Uganda formed in the top 2 km of the crust, where significant mineral transformations did not occur. The results of these studies address the controversial issues of fault strength and orientation, produce a new method to date brittle gouge with potentially wide application, and constrain the spatial-temporal window of clay transformations in fault gouge.Ph.D.GeologyUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/60700/1/shhaines_1.pd

Micro-cartographie P-T- dans les roches métamorphiques. Applications aux Alpes et à l'Himalaya

L'étude de la dynamique de la lithosphère, en particulier les processus de transports verticaux et horizontaux de matière, requiert de pouvoir reconstruire avec la plus grande précision l'évolution géodynamique des chaînes de montagne. C'est le rôle des trajets pression-température-temps-déformation (P-T-t-e) qui permettent, pour un fragment de roche, de reconstruire son histoire à partir de l'étude texturale et chimique des minéraux métamorphiques à l'équilibre. En effet, les roches métamorphiques présentent des mosaïques de paléo-équilibres thermodynamiques locaux entre des minéraux de paragénèses qui cristallisent à différentes conditions de pressions et de températures. Le problème abordé dans ce mémoire est celui de la reconstruction des trajets pression-température, en combinant l'utilisation d'approches thermobarométriques directes, comme les pseudosections calculées par minimisation d'énergie, et indirectes, comme la technique du multi-équilibre avec une vision en deux dimensions grâce à une approche micro-cartographique. Cependant, l'utilisation conjointe de techniques d'imagerie chimiques et d'estimations thermobarométriques requiert un grand nombre de calculs, et donc des logiciels conviviaux à la disposition de la communauté. Dans cette thèse, nous proposons des programmes pour la cartographie et les calculs thermodynamiques, puis un nouveau modèle de solution solide pour les chlorites et, enfin, des exemples d'applications dans les Alpes et en Himalaya. Nous avons développé un jeu de programmes écrits en Matlab, qui permettent (1) de traiter des images chimiques et de calculer des cartes pression-température : XMapTools, et (2) de chercher des équilibres thermodynamiques et de tracer des réactions chimiques : PT-lines, MultiPlot et Meamp. Un modèle de solution solide pour les chlorites a été proposé en ajoutant un pôle pur di-trioctahédriques. Ce modèle permet de calculer, par minimisation d'énergie, des pseudosections à basse température, ou encore de modéliser des interactions fluide-roche. Dans un deuxième temps, nous proposons d'appliquer les techniques de micro-cartographie et de thermobarométrie à des exemples naturels variés afin d'essayer d'apporter des contraintes supplémentaires pour reconstruire des modèles d'évolutions géodynamiques des chaînes de subduction-collision. Pour les Alpes, des trajets P-T-e et P-T-t ont été proposés pour des unités où jusqu'ici, faute de techniques disponibles, les estimations étaient basées uniquement sur la présence de minéraux index du métamorphisme. Ces nouvelles données ont permis de mettre en évidence un fort couplage entre l'exhumation du prisme océanique et l'écaillage crustal de la plaque continentale subduite. Pour l'Himalaya, nous avons montré qu'il est possible de reconstruire un trajet pression-température continu à partir d'images chimiques en utilisant notre nouvel outil : XMapTools.The study of the lithosphere dynamics such as vertical and horizontal material transport processes requires the detailed reconstruction of the geodynamic evolution of the mountain belts. These geodynamic models are classically constrained using pressure-temperature-time-deformation (P-T-t-e) paths unravelled from textural and chemical study of metamorphic rocks fragments. Metamorphic rocks are made by mosaic of local thermodynamic equilibria involving minerals that grew at different temporal, pressure, and temperature conditions. The topic of this thesis is the reconstruction of pressure-temperature paths by combining direct techniques such as pseudosection computed by energy minimization and inverse techniques such as multi-equilibrium, in space, i.e. two-dimensions, using a micro-mapping approach. The use of chemical images and thermodynamic modelling requires user-friendly programs freely available for the community. In this thesis, we first propose a set of programs and a new solid solution model for chlorite and also two application examples are proposed in the Alps and the Himalaya. We propose a set of programs written in Matlab (1) for microprobe image processing and the computation of pressure temperature maps: XMapTools, (2) for multi-equilibrium calculations using different thermodynamic data and solid solution models: PT-lines, MultiPlot and Meamp. A new solid solution model for chlorite is presented including a di-trioctahedral chlorite end-member. This model can be used to calculate pseudosection phase diagrams and for fluid-rock interaction modelling. Thermodynamic modelling and micro-mapping techniques are used together to add new constraints to the geodynamic models of subduction-collision mountain belts. In the French Western Alps, P-T-e and P-T-t paths are recovered for some metamorphic units in which the available estimates were only based on the occurrence of index minerals. These new thermobarometric and radiometric data indicate a strong coupling between the exhumation of the oceanic accretionary wedge and the continental subducting plate. In The Himalaya, we studied a new eclogite occurrence and we propose a detailed and continuous P-T path calculated using our newly created program XMapTools.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF