Les microstructures de deformation des serpentines et la partition sismique-asismique: exemple de la Californie - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

Deformation microstructures in serpentines and the seismic-aseismic partitioning: example of California

Les microstructures de deformation des serpentines et la partition sismique-asismique: exemple de la Californie

Résumé

Geophysic studies have identified a seismic-aseismic partitioning along california active faults. Mapped serpentinites have been proposed to be a potential cause of aseismic creep. In order to better understand the deformation mechanisms of serpentinites in this context, we have studied, at different scale of observations, the deformation microstructures of serpentines collected in the San Andreas fault system (California). The use of several techniques of observation (petrographic microscope, SEM, TEM) and analysis (electron microprobe, EDS-SEM and TEM) was required in order to preserve information during scale shifts. Outside fault zones, serpentinites show markers of their deformation history before active faulting. Vein study allowed a good characterization of optical textures within these rocks and a better comprehension of the growth mechanisms of serpentine in interstices and open-fractures. Capillary effects could help crystrallisation in micrometer-range interstices by creating and maintenaing a diffusionnal transfer (in aqueous phase) of elements from the matrix to the vein. This continuous or incremental process, has been proposed to explain formation of fibrous veins. In opposition, open-fractures would be fed by an advectif transfer of solutes. Precipitation could occur thanks to a drop of the solute solubility due to a difference of temperature between the matrix (colder) and the fluid (hotter). Growth kinetic appears as a main factor in controlling the relative occurence of the different serpentine types encountered in this study (lizardite and chysotile), compared to classical thermodynamic parameters (pressure and température). Inside natural faults, deformation is very localized on a gouge zone or on a shiny fault plane. It is accommodated, respectively, by a pressure solution creep (stable slip) and by unstable cataclasatic events (low magnitude events, M<0). This leeds to an aseismic behaviour of serpentines at the global scale in faults.
Les études géophysiques identifient une partition entre segments à comportement sismique et segments à comportement asismique le long des grandes failles actives californiennes. Il a été proposé que la présence des serpentinites le long de certains segments soit une cause potentielle d'un fluage asismique à ces endroits. Afin d'améliorer nos connaissances sur les mécanismes de déformation des serpentinites dans ce type de contexte, nous avons réalisé une étude des structures de déformation naturelles dans ces roches, collectées dans le réseau de failles actives de San Andreas (Californie). Le couplage de plusieurs techniques (microscope pétrographique, MEB, MET, microsonde) a été nécessaire pour préserver les informations au cours des changements d'échelles d'observations. Les serpentinites hors des zones cisaillées offrent des indices de leur histoire, antérieurement à la tectonique actuelle. L'étude détaillée des veines a permis, d'une part, une bonne caractérisation des textures optiques complexes classiquement rencontrées dans ces roches et, d'autre part, une meilleure compréhension des mécanismes de croissance des serpentines dans les interstices et les fractures ouvertes. Des effets capillaires pourraient faciliter la cristallisation dans des interstices de l'ordre du micron en permettant la mise en place d'un transfert de matière par diffusion en phase aqueuse depuis l'encaissant vers la veine. Ce mécanisme a été proposé pour expliquer la formation de veines fibreuses à ouverture lente ou saccadée (crack-seal). En revanche, les fractures ouvertes seraient nourries grâce à un transport advectif des éléments au sein d'un fluide. La précipitation serait alors permise par la chute de la solubilité du soluté au contact d'un encaissant relativement plus froid. La cinétique de croissance apparaît comme un facteur déterminant sur les conditions d'occurrence relative des différents types de serpentines représentés (lizardite et chrysotile), ce qui relativise le rôle des facteurs thermodynamiques classiques (pression et température). La déformation des serpentinites dans les failles naturelles, caractérisées par un taux de déformation lent et la présence de fluides, est très localisée, soit dans une zone de gouge, soit sur un plan de faille brillant. La déformation y est accommodée, respectivement, par un mécanisme de fluage par dissolution-cristallisation (glissement stable) et des épisodes de glissement fragiles instables (magnitudes faibles, M<0). Cela aboutit à un comportement globalement asismique des serpentines à l'échelle des failles actives.
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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-00006458 , version 1

Citer

Muriel Andreani. Les microstructures de deformation des serpentines et la partition sismique-asismique: exemple de la Californie. Géologie appliquée. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00006458⟩
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