Fluid circulations during collapse of an accretionary prism (Example of the Naxos Island Metamorphic Core Complex (Cyclades, Greece))

Abstract

Cette thèse a pour objectif de caractériser les circulations de fluides en contexte d effondrement d un prisme d accrétion crustal. Le Metamorphic Core Complex (MCC) de Naxos comprend un système de détachement/décollement caractérisé par mylonites, ultramylonites, cataclasites et failles normales dont les relations géométriques témoignent du litage rhéologique de la croûte continentale. La chimie des inclusions fluides déterminée par l analyse microthermométrique, la spectroscopie RAMAN, l ablation laser couplée à l analyse spectroscopique (LA-ICP-MS), le crush-leach , et les signatures isotopiques C et H des inclusions fluides permettent d identifier trois grands types de fluides (1) des fluides salés riche en métaux, ii) des fluides aquo-carboniques en équilibre avec les encaissants métamorphiques, et iii) des fluides aqueux, probablement d origine météorique. Ces données indiquent que la croûte est subdivisée en deux réservoirs séparés par la transition fragile-ductile. Les fluides météoriques circulent en association avec la déformation fragile de la croûte supérieure alors que les fluides salés et les fluides aquo-carboniques circulent en relation avec la déformation ductile. La géométrie de ces réservoirs évolue lors de la formation du MCC, conjointement avec l exhumation et le refroidissement des roches métamorphiques. Le passage des roches du réservoir ductile au réservoir fragile est associée à un changement depuis un gradient géothermique élevé (60-100C/km) vers un gradient géothermique plus faible (35-60C/km). La transition fragile-ductile correspond ainsi à la fois à une limite rhéologique corrélée à une limite thermique et une limite de perméabilité.The aim of this thesis is to characterize fluid circulations in the context of the collapse of a crustal accretionary belt. The Naxos Metamorphic Core Complex comprises a detachment/decollement system characterized by mylonites, ultramylonites, cataclasites and normal faults with structural relationships reflecting the rheological layering at the crustal scale. Fluid inclusion chemistry is determined by microthermometry, Raman spectroscopy; laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS), crush-leach and stable isotopes (C and H) analyses. These data characterize three different types of fluids: (1) high salinity fluids with a high metal content and high Th, (2) aqueous-carbonic fluids in equilibrium with the wall rocks and (3) aqueous probably surface-derived fluids. These data indicate that the crust is subdivided into two crustal reservoirs separated by the brittle/ductile transition. Surface-derived aqueous fluids circulate in association with the brittle deformation within the upper crust whereas aqueous-carbonic and high salinity fluids circulate in relation with ductile deformation. The characteristics of the trapped fluids indicate that as rocks have passed through the ductile/brittle transition they undergo a drastic change in geothermal gradient from 60 to 100C/km within a lithostatic pressure regime to 35-60C/km within a hydrostatic pressure regime. This implies that the fluid circulations are closely related to the rheological layering within the crust and its evolution during crustal extension. The ductile/brittle transition corresponds to a rheological boundary correlated to a thermal boundary and impermeable cap.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF