Remarques sur le métamorphisme régional

Regional metamorphism is not the effect of granitic intrusions, but is part of a much greater phenomenon. The wider context to be considered must include the zones of closely assembled basic dykes, the mobilisation and migration of ions, the secondary intrusions as well as the migmatic and magmatic phenomena. The difference between the so-called ?theory“ of largescale magmatic differentiation and the more prudent hypothesis of migmatic and magmatic evolution within structurally limited spaces is exposed and the possibility of a synthesis of the antinomies based on tectonical methods is shown.     

OPS mélange: a new term for mélanges of convergent margins of the world

Ocean plate stratigraphy (OPS) is essential to understanding accretionary wedges and complexes along convergent plate margins. Mélanges within accretionary wedges and complexes are the products of fragmentation and mixing processes during and following OPS accretion. A new term, ‘OPS mélange’, is proposed here for mélanges composed mostly of blocks of OPS with an argillaceous matrix, and for a mixture of mélanges of multiple origins with either broken or coherent formations. An OPS mélange results from the fragmentation and disruption of OPS, without admixing of other components. Three major types of OPS mélange can be distinguished on the basis of their components: turbidite type, chert–turbidite type, and limestone–basalt type. These three types potentially form similar mélanges, but they are derived from different parts of the OPS, depending on the level of the decollement surface. The concept of ‘OPS mélange’ can be applied to most of the mélanges in accretionary prisms and complexes worldwide. In addition, this proposal recognizes a distinction between processes of fragmentation and mixing of OPS components, and mixing of ophiolite components, the latter of which results in serpentinite mélanges, not OPS mélanges. Mélanges composed of OPS sequences occur worldwide. The recognition of OPS mélanges is a key aspect of understanding tectonic processes at convergent margins, which result in mélange formation in orogenic belts globally.     

Radionuclides produits par le rayonnement cosmique dans la météorite Saint-Séverin

]The activities of 18 radionuclides in 4 samples from the Saint-Séverin meteorite have been measured after chemical separation. The results show that the DI sample from the D piece has been less irradiated than the samples B₂, B₃ and B₄ from the B piece. This is based on activities of isotopes produced both by spallation as ²⁶Al, ⁵³Mn, ⁵⁴Mn, ⁵⁵Fe, ⁵⁷Co and by thermal neutron capture as ⁵⁹Ni and ⁶⁰Co.Comparison of experimental values to calculated production rates suggests that the D piece was connected to the main body of the meteorite by a small surface, and that the DI sample in this piece was opposite to the main body of the meteorite.     

Une circulation de fluides de haute-température à l’origine du métamorphisme crétacé nord-pyrénéen

Résumén

La zone métamorphique qui jalonne la faille nord-pyrénéenne est caractérisée à la fois par son étroitesse et par les hautes températures atteintes à faible profondeur.

Les données géologiques sont assez nombreuses et précises, tant sur la zone métamorphique elle-même que sur le contexte régional pour contraindre une modélisation du transfert thermique dans le cadre de l’amincissement crustal, très important au Crétacé Moyen. On s’aperçoit alors que les modèles de transfert par conduction, appliqués à un amincissement homogène et hétérogène, ne peuvent pas rendre compte d’une anomalie aussi chaude et étroite.

On conclut au rôle essentiel joué par le transfert par circulation de fluides chauds, en s’appuyant sur les données de terrain. On discute les paramètres significatifs du problème et l’on est amené à proposer un fonctionnement thermique discontinu le long du couloir de faille qui reste pendant plus de 15 Ma une zone d’instabilité mécanique majeure à l’échelle de la zone frontière Ibérie/Europe.     

Méthodes de quantification des transferts de matiére par les fluides dans les roches métamorphiques déformées

Résumé

Les transferts de matière par les fluides se marquent dans les roches métamorphiques par des différenciations chimiques et minéralogiques. Une approche quantitative des relations entre transferts de matière et déformation passe par l’étude de ces différenciations dans des structures présentant soit un gradient continu de l’intensité de la déformation, soit des sites structuraux distincts. Dans ces structures, la roche initiale est souvent préservée dans des zones protégées. Des bilans de matière, par comparaison de cette analyse initiale avec les différentes roches déformées sont effectuées. Une référence chimique, minéralogique ou volumique est choisie dans des diagrammes où sont reportés les gains ou les pertes des constituants de la roche pour les différentes valeurs possibles de son changement de volume. Les quantités de matière transférée et les variations de volume sont alors lues directement dans les diagrammes ou calculées par des relations générales. Dans des diagrammes de variation chimique, ces résultats sont reportés pour chaque roche transformée, en fonction d’un paramètre de différenciation : intensité de la déformation, de la transfonnation chimique ou minéralogique, position dans la structure de déformation. Suivant les cas, ces diagrammes donnent l’évolution de la mobilité des éléments au cours de la déformation ou de la différenciation chimique, les gradients de changement de volume ou les variations de masse dans la structure de déformation étudiée. Des exemples d’un bilan minéralogique et volumique entre flancs et charnière d’un pli, d’un bilan chimique dans une zone de cisaillement et de l’écriture d’une réaction métamorphique sont présentés. Les différentes étapes d’une approche quantitative des relations entre transfert de matière et déformation sont récapitulés.     

Lithostratigraphie et histoire paléozoı̈que à paléocène des complexes métamorphiques de la région de Muteh,zone de Sanandaj–Sirjan (Iran méridional)

A detailed analysis of metamorphic complexes outcropping in the Muteh area in central Iran leads to establish the regional stratigraphical column, and to propose a Palaeozoic age for the metamorphic protolith that mainly consists of volcano-sedimentary units. ⁴⁰K⁴⁰Ar ages for minerals suggest the Mesozoic age of the metamorphic amphiboles and the Palaeocene ones for a late or even post metamorphic bimodal magmatism. To cite this article: N. Rachidnejad-Omran et al., C. R. Geoscience 334 (2002) 1185–1191.     

Les gisements d'émeraude de la Cordillère Orientale de la Colombie: Nouvelles données métallogéniques

Emerald deposits of Colombia are confined to lower Cretaceous shales of the Eastern Cordillera. The tectonic pattern of the deposits is related to deep reverse and large regional fault systems. Hydrofracturing is the main factor controlling emerald mineralization. It permitted to the hydrothermal solutions to permeate through fractures but also along stratification planes forming in this case stratabound mineralizations. Emerald occurs in calcite veins, veinlets, pockets and brecciated zones associated mainly with pyrite, quartz, parisite, codazzite and fluorite. Emerald mineralization belongs to an epigenetic hydrothermal process. The alternance of arenite-shale formations in the Cretaceous probably played an important role in the accumulation of solutions and in the propagation of the hydrothermal channels. The origin of emerald involves chemical elements mobilized by the fluids in the Cr-V-Fe-Al-Si-bearing black shales. The source of beryllium remains a problem and is discussed in the paper.     

Relations entre déformation et métamorphisme alpin dans les schistes noirs helvétiques : l’apport de la fabrique magnétique

Résumé

La fabrique magnétique des schistes noirs du Jurassique helvétique au pourtour des massifs de l’Aar et du Gothard (Alpes suisses) reflète, en fonction du métamorphisme croissant, l’orientation préférentielle de minéraux magnétiques d’origines diverses : la magnétite primaire, les phyllosilicates et la pyrrhotite métamorphiques. La foliation magnétique est parallèle à la première schistosité pénétrative même si celle-ci est effacée par une seconde schistosité. La linéation magnétique indique retirement lié à la direction de transport des nappes. Dans la partie la plus métamorphique où apparaît la pyrrhotite au cours de la déformation, la fabrique magnétique permet de situer l’apparition de ce minéral dans la tectonique polyphasée. Les propriétés magnétiques anisotropes de la pyrrhotite s’avèrent plus complexes que le modèle usuel de marqueurs planaires et l’interprétation des linéations observées doit en tenir compte.     

L'or dans la métallogenie du massif de Bohême

Les minéralisations aurifères du massif de Bohême sont représentées par plusieurs types morphologiques et paragénétiques, dont l'origine est expliquée par trois modèles genétiques: I — un modèle volcanogénique pour les minéralisations sulfurés stratiformes, II — un modèle hydrothermal-métamorphique pour les minéralisations de quartz aurifères synmétamorphiques, de morphologie très variable et caractérisées par la présence de minéraux de Bi, Te, Mo et W (scheelite), III — un modèle hydrothermal de shear zones aurifères, pour les minéralisations postmétamorphiques, caractérisées par des teneurs en argent plus élevées (electrum) ou par une minéralisation complexe à stibine et or.Les complexes volcanosédimentaires, principalement protérozoiques, sont considérés comme les sources de l'or pour les minéralisations plus tardives, liées à la cratonisation du massif de Bohême. Au course de l'évolution géotectonique et métallogenique du massif de Bohême les conditions de mis en place des minéralisations aurifères ont évolué d'un contrôle initialement lithologique vers un contrôle lithologique et structural pour aboutir à un contrôle exclusivement structural. Ce développement a été accompagné par une augmentation de la taille des particules d'or et par leur pépitisation dans les minéralisations tradives.     

Evolution des mécanismes d’extension dans le bassin pannonien

Résumé

Le bassin pannonien s’est ouvert en position d’arrière-arc durant et après les derniers stades de l’orogenèse des Carpathes. La distension y a créé, du Badénien au Pannonien (16.5-8 Ma), un dispositif complexe de môles et fossés suivant les directions NE-SW et NW-SE. Les mécanismes d’ouverture des bassins intra-carpathiques correspondent à une évolution structurale en deux temps : (1) développement de décrochements conjugués et initiation de bassins losangiques le long ou à l’intersection de ces décrochements (compression N-S), (2) épisode de rifting (extension E-W).     

Franciscan mélanges: coherent blocks in a low-density,ductile matrix

ABSTRACT

The Franciscan Complex comprises the largely sedimentary basement of the California Coast Ranges. This classic trench deposit has undergone a series of superimposed tectonic events since the end of Jurassic time, involving accretion, high-pressure (HP) recrystallization, buoyancy and wedge-driven exhumation, and transcurrent slip. Processes reflect plate convergence, transpressive-orthogonal subduction, and transpressive–transtensive offset. Besides stratigraphically intact strata, the Franciscan displays widespread mélanges of four main types: diapiric serpentinite intrusions, sedimentary olistostromes, broken formations, and tectonic block-in-matrix units. In the northern Coast Ranges, mélanges are especially prevalent in the Central Belt, but also occur in the Eastern and Coastal belts. Diapirs show upward, buoyant flow relative to wall rocks, but some also appear to have involved wedge-driven thrusting. Many serpentinite diapirs and tectonic mélanges contain exotic metamafic inclusions rimmed by actinolite–chlorite reaction rinds. Olistostromes include gravity slump blocks and conglomeratic lenses; petrologically similar to larger slide blocks, pebble layers document a surficial, sedimentary origin, as does the presence of volcanic arc clasts. Broken formations grade by degrees from intact stratal continuity to disrupted units; they only contain cognate boudins of rocks present in the ductile matrix. Some tectonic mélanges are simply intensely disaggregated broken formations, and include rock types of the stratigraphic host. Other tectonic mélanges carry exotic HP blocks of diverse lithologies, generally reflecting higher pressures than attended recrystallization of the low-density matrix. The four mélange types formed through diverse convergent plate-tectonic processes. Many were subjected to a multi-stage overprint; most are strongly deformed, obscuring original textures and structures. Broken formations are the most common disrupted units, accompanied by lesser amounts of tectonic mélanges, olistostromes, and ductile-matrix diapirs. In aggregate, these units reflect the operation of contrasting processes that attest to plate-tectonic evolution of the Franciscan Complex. Strong deformation accompanied oceanic plate underflow, but also took place during coeval HP metamorphism and surfaceward return of accretionary packets, then transitioned to long-sustained, chiefly dextral slip.     

Coupes équilibrees crustales : méthodologie et application aux Alpes occidentales

Résumé

La construction de coupes équilibrées à l’échelle de la croûte ainsi que leur remise à l’état avant déformation suivent les règles générales de construction des coupes équilibrées (conservation des longueurs et des surfaces entre l’état avant déformation et l’état actuel), mais présentent des caractères qui leur sont propres (nécessité de connaître les mouvements verticaux importants qui accompagnent les déformations à cette échelle ainsi que le mode de déformation de la croûte).

Un exemple de construction de telles coupes est proposé pour les Alpes occidentales. Ces coupes, équilibrées pour le chevauchement crustal des massifs cristallins externes (Burdigalien-Actuel), traduisent un raccourcissement crustal variant de 10 km environ au niveau du Vercors à 55 km environ au niveau des Préalpes. Elles permettent d’intégrer dans un modèle unique un certain nombre de phénomènes comme le raccourcissement crustal, le raccourcissement dans la couverture, la subsidence du bassin molassique, la surrection des massifs cristallins externes, le rétrodéversement des structures en arrière de ces massifs.     

Relations entre la géométrie des zones de faille et quelques paramètres mécaniques : apport de modèles analogiques

Résumé

Les failles naturelles correspondent à des zones d’une certaine largeur, composées de fractures élémentaires en échelons. Plusieurs exemples de zones de failles, d’échelles très diverses, permettent de montrer que ces fractures élémentaires forment selon les cas différents types d’associations que l’on cherche à relier aux conditions mécaniques de formation de la zone de discontinuité.

Pour cela on réalise des modèles analogiques de zones de faille par cisaillement direct sur des argiles en faisant varier la contrainte normale, la teneur en eau et la vitesse de sollicitation.

On montre ainsi que l’accroissement de la contrainte normale à la zone de discontinuité qui se traduit par des fractures élémentaires correspondant à un comportement de plus en plus pseudo-plastique fait diminuer l’emprise de la zone et la longueur des fractures mais accroît leur nombre. Lorsque le matériau n’est pas saturé l’augmentation de la teneur en fluides a, sur la fracturation élémentaire un effet de même sens que celui de l’accroissement de a». Lorsque le matériau est saturé l’accroissement de la vitesse de sollicitation a un effet inverse de celui de l’augmentation de a?.     

Extension syn-convergence,poinçonnement vertical et unités métamorphiques contrastées en bordure ouest du Grand Paradis (Alpes Franco-Italiennes)

Résumé

À la bordure occidentale du massif du Grand Paradis (Alpes occidentales), la zone Piémontaise est constituée des unités océaniques des schistes lustrés et de l’unité continentale du Grand Paradis. Une étude métamorphique nous permet de préciser et de discuter des discontinuités de pression et des conditions de rétro-morphose de trois unités piémontaises déjà distinguées antérieurement. L’unité supérieure des schistes lustrés (LS) métamorphisée dans le faciès des schistes bleus (9.5 ± 2 kbar, 340 ± 30 °C). L’unité inférieure des schistes lustrés (LI) métamorphisée dans le faciès des éclogites (12.5±3 kbar, 480±50 °C). L’unité continentale du Grand Paradis (GP) métamorphisée dans le faciès des éclogites de plus haute pression (12 à 20 kbar, 500 ± 50 °C). L’ensemble des unités enregistre une décompression dans les conditions du faciès amphibolite à épidote, et donc avec une légère augmentation tardive de température, pour les unités LI et GP, et dans celles des schistes verts pour l’unité LS. L’étude des inclusions fluides dans les fentes de tension et dans les plans de cisaillement, en parallèle à l’élude des paragenèses rétromorphiques permet de montrer que c’est tardivement (4 ± 1 kbar, 400 ± 50 °C) que l’histoire tectonomélamor-phique devient commune à l’ensemble des unités. L’étude du champ de la déformation finie met en évidence une tectonique en extension qui débute en conditions ductiles dans le faciès amphibolite à épidote pour LI, et schiste vert pour LS, et se poursuit en conditions fragiles. La déformation ductile se traduit par des trajectoires en dômes et bassins de la foliation, avec une partition entre des domaines en aplatissement au c?ur des dômes et des domaines en cisaillement simple en bordure des dômes, au contact entre les différentes unités. La déformation fragile correspond au continuum plus tardif de la déformation extensive ductile. Cette tectonique extensive n’est qu’en partie responsable des sautes de pression entre les trois unités étudiés. Elle correspond à l’accommodation, en surface, au poinçonnement vertical des unités de haute pression, en contexte de convergence, par l’écaillage progressif de la croûte européenne à l’avant du butoir mantellique apulien. © 2000 Editions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

Extension syn-convergence,poinçonnement vertical et unités métamorphiques contrastées en bordure ouest du Grand Paradis (Alpes Franco-Italiennes)

The Piemontese zone, at the western border of the Gran Paradiso massif (western Alps) consists of the oceanic schistes lustrés units and the continental Grand Paradiso (GP) unit. In complement to previous work, tectono-metamorphic investigations allow us to establish pressure gaps between the three studied units with: the upper schistes lustrés (LS) unit, metamorphosed under blueschist facies conditions (9.5 ± 2 kbar, 340 ± 30 °C). The lower schistes lustrés (LI) unit, metamorphosed under low temperature eclogite facies conditions (12.5 ± 3 kbar, 480 ± 50 °C). The Gran Paradiso (GP) unit, metamorphosed under higher pressure and temperature eclogite facies conditions (12 to 20 kbar, 500 ± 50 °C). The whole metamorphic pile recorded a decompression under amphibolite facies conditions for the LI unit and in the greenschist facies conditions for the LS unit and GP unit, i.e. with a slight and late temperature increase. Fluid inclusion studies on quartz in late cracks and shear planes (C’) show that the three units were juxtaposed and deformed together under metamorphic conditions of 4 ± 1 kbar, and 400 ± 50 °C. A finite strain field study reveals regional scale extensional tectonics beginning under greenschist facies conditions and ending under brittle conditions. Ductile greenschist deformation corresponds to dome and basin trajectories of the foliation surface. A partition is observed between domains where a pure shear regime prevails in the core of the domes and domains where a simple shear regime prevails, towards the WNW, at the rim of the domes, at the contact between units. Brittle deformation corresponds to a continuum of the ductile deformation. Meanwhile, metamorphic contrasts suggested by pressure estimates cannot be ruled by the relative extension-related displacements. This extension corresponds to the accommodation of the vertical indentation of the high pressure units by the stacking of deep crustal slices, in front of the rigid Apulian mantle back-stop, during continuous convergence.     

Potentiel des méthodes de séparation et stockage du CO2 dans la lutte contre l'effet de serre

Increasing atmospheric level of greenhouse gases are causing global warming and putting at risk the global climate system. The main anthropogenic greenhouse gas is CO₂. Technical solutions exist to reduce CO₂ emission and stabilise atmospheric CO₂ concentration, including energy saving and energy efficiency, switch to lower carbon content fuels like natural gas and to energy sources that operate with zero CO₂ emissions such as renewable or nuclear energy, enhance the natural sinks for CO₂ (forests, soils, etc.), and last but not least, sequester CO₂ from fossil fuels combustion. The purpose of this paper is to provide an overview of the technology and cost for capture and storage of CO₂. Some of the factors that will influence application, including environmental impact, cost and efficiency, are also discussed. Capturing CO₂ and storing it in underground geological reservoirs appears as the best environmentally acceptable option. It can be done with existing technology; however, substantial R&D is needed to improve available technology and to lower the cost. Applicable to large CO₂ emitting industrial facilities such as power plants, cement factories, steel industry, etc., which amount to more than 30% of the global anthropogenic CO₂ emission, it represents a valuable tool in the battle against global warming. To cite this article: P. Jean-Baptiste, R. Ducroux, C. R. Geoscience 335 (2003).