Interactions between fluids flow, fluids-rocks reactions and deformation : Application to the formation of oceanic epidosites of Troodos
Interactions entre l'écoulement des fluides, les réactions fluides-roches et la déformation : Application à la formation des épidosites océaniques de Troodos
Résumé
In the deepest zone of oceanic crust, the fluids react with the sheeted diabase dikes at 400°C and 400 bars to form epidosites by enrichment in epidote and quartz. These epidosites are suggested to be linked to VMS deposits. The relations and the timing of the emplacement of diabase dikes, their alteration in epidosite and the regional deformation remain unclear. Experiments on metadiabase sampled in the Troodos complex (Cyprus) were performed, 1) to stress the P-T-fO2-fluid composition conditions of the reaction of epidotization and, 2) to quantify interrelations between the permeability and the lithology during deformation.In Troodos, two major types of epidosite were observed: 1) a pervasive epidosite in the core of dikes and a banding which is parallel to chilled margins and, 2) assemblages of epidote and quartz as alteration fronts in cooling joints or in the form of veins cross-cutting non-epidotized dikes.Epidote was synthetized in a static autoclave with external heating at 500°C and 2500 bars. Two parameters are essential to synthesize epidote from metadiabase: the oxygen fugacity and the composition of the fluid (enriched in Ca and Fe). However, there is an obvious problem of nucleation at 400°C and 400 bars.Measurements of permeability during coaxial deformation have been performed in a Paterson apparatus by infiltration of Ar and water. The permeability of the metadiabase prior deformation is about 10-20 m2. After fracturation of the sample, the permeability increased rapidly up to 10-19 m2. Moreover, the permeability of epidosite is about 10-19 m2. So this suggests that epidotization generates porosity.The main problem is the initiation of fluid flow because of the impermeability of diabase. Two hypotheses are proposed: 1) fluids flow via fractures and cracks and, 2) fluids flow into a rock in a subsolidus state (importance of degassing).
A la base du complexe filonien, les fluides réagissent avec le diabase à 400°C et 400 bars pour former des épidosites (roches riches en épidote et quartz). Ces épidosites seraient liées aux dépôts des VMS. Les relations entre la mise en place des dykes, leur altération en épidosite et la déformation régionale restent mal comprises. Des expérimentations sur du métadiabase échantillonné dans le complexe de Troodos (Chypre) ont été réalisées pour, 1) contraindre les conditions P-T-fO2-composition du fluide de la réaction d’épidotisation et 2) quantifier les relations entre la perméabilité et la lithologie au cours de la déformation.A Troodos, deux grands types d’épidosite ont été observés: 1) une épidosite pénétrative au cœur des dykes et parallèle aux bordures figées et 2) des assemblages d'épidote et quartz sous présentant des fronts d'altération dans les joints de refroidissement ou sous forme de veines.De l’épidote a été synthétisée dans un autoclave statique avec un chauffage externe à 500°C et 2500 bars. Deux paramètres sont essentiels à l’épidotisation du métadiabase : la fugacité en oxygène et la composition du fluide (enrichi en Ca et Fe). Cependant, il y a un problème évident de nucléation à 400°C et 400 bars.Des mesures de perméabilité ont été réalisées dans un autoclave dynamique type Paterson par infiltration d’Ar et d’eau durant la déformation coaxiale. La perméabilité du métadiabase avant déformation est d'environ 10-20 m2. Après fracturation de l'échantillon, la perméabilité a augmenté jusqu'à 10-19 m2. En outre, la perméabilité de l’épidosite est d'environ 10-19 m2. Ce qui suggère que l’épidotisation génère de la porosité.Le problème principal est l’initiation de l’écoulement du fluide hydrothermale en raison de l'imperméabilité du diabase. Deux hypothèses sont proposées : 1) le fluide circule via les fractures et les fissures et 2) les fluides circulent dans une roche à l’état subsolidus (importance du dégazage).
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