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.     

Migrations de charnières et vecteurs de déplacements sur des modèles analogiques de plis superposés

Résumé

La modélisation analogique d’une superposition de plissements dans une série sédimentaire stratifiée, représentée ici par un multicouche de paraffine et graisse, fait apparaître le rôle déterminant de la géométrie des plis initiaux. Les plis ouverts peuvent évoluer sous l’effet de la seconde compression :

- Si les directions des axes de ces plis sont parallèles à la seconde compression, on verra apparaître des plis superposés.

- Si les directions des axes sont obliques à celle-ci, on observera la réutilisation des plis qui seront alors réorientés grâce à la migration de leur charnière. En fin de déformation la ou les familles de plis présentes dans le modèle ne sont perpendiculaires ni à la première ni à la seconde direction de compression.     

Tectonique superposée de la zone de faille d’Arakapas (Massif de Troodos,Chypre)

Résumén

Une analyse tectonique du couloir faillé d’Arakapas est menée à partir de la mesure de plus de 3 000 plans striés relevés dans les formations ophiolitiques du Troodos et du Kellaki. Des mesures ont également été effectuées dans les formations du Crétacé terminal — Paléogène et du Néogène, afin de préciser l’âge des différents stades de la déformation. Elles ont été traitées par les méthodes des dièdres droits et du calcul du tenseur des contraintes. Il est montré que le couloir d’Arakapas a été le siège de plusieurs déformations successives. Au Néogène règne un régime en extension qui succède à un jeu décrochant dextre contemporain des compressions d’âge Crétacé terminal à Miocène. Un jeu décrochant antérieur peut-être mis en évidence. Il serait compatible avec le fonctionnement en faille transformante océanique proposé par divers auteurs.     

L’ olistostrome coniacien de Lordat (Pyrénées ariégeoises) et son équivalent latéral de Vicdessos,témoins d’un nouveau bassin d’avant-pays au front nord de la Haute Chaîne Primaire

Résumé

De nouvelles datations et grade-datations fondées sur les Foraminifères planctoniques, ponctuellement identifiés en dépit d’un épimétamorphisme campanien, permettent de doubler voire à triper l’étendue du « sous-bassin » coniacien de Lordat (Zone des Écailles Bordières, Ariège), en partie calciturbiditique, aux dépens terrains jusqu’à présent tenus pour paléozoïques, tels ceux de l’ex-« Écaille paléozoïque de Lordat ». Ces derniers correspondent à des olistolithes de très grande taille au sein d’un vaste olistostrome (château de Lordat, ermitage de Saint-Pierre), lui-même inclus dans une épaisse série monoclinale, à dominante calcschisteuse, constituant un probable équivalent latéral du « Flysch à Fucoïdes ». Cette série déborde vers le Nord jusque sur la Zone Interne Métamorphique, comme le démontre l’âge néocrétacé du lambeau ex-paléozoïque de Carmilles, directement chevauché par le massif Primaire nord-pyrénéen de Saint-Barthélémy. Plus à l’Ouest, le « sous-bassin » de Vicdessos, prolongeant celui de Lordat, est constitué par une épaisse série également coniacienne, monoclinale, avec ses termes les plus récents vers le Nord, primitivement attribuée à un synclinorium subdivisé par des anticlinaux d’Urgo-Aptien qui sont en fait des intercalations plus calcaires dans le Crétacé supérieur. Le complexe coniacien partiellement turbiditique de Lordat-Vicdessos, subdivisé en au moins deux séquences tectono-sédimentaires de 3^e ordre, A et B, est interprété comme le remplissage de gouttières synclinales synsédimentaires successives d’un sous-bassin d’avant-pays, alimentées par l’érosion probablement sous-marine du front, migrant vers le Nord, de la Haute Chaîne Primaire organisée en anticlinaux d’amortissement (limités euxmêmes par des chevauchements synsédimentaires aveugles). Ce modèle de sous-bassin d’avant-pays s’insère parfaitement dans le schéma évolutif d’une chaîne interplaque en compression pendant tout le Crétacé supérieur et à double vergence, où se creuseraient, au Coniacien, sur une transversale N-S et de part et d’autre de la future Haute Chaîne en voie de structuration, au moins deux sousbassins liés à l’Europe (Lordat-Vicdessos et Nalzen I) et un sousbassin (San Gervas) lié à l’ibérie. © 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

Silicifications pédogénétiques dans les dépôts hamadiens du piémont de Boudenib (Maroc)

Résumé

— Le système de piémont atlasique du Sud marocain, d’âge tertiaire, est constitué dans le secteur de Boudenib de deux unités distinctes. La llamada de Boudenib forme l’unité inférieure et se caractérise par d’importants encroûtements carbonatés, riches en dolomite et attapulgite. L’unité supérieure de la llamada du Cuir marque une reprise de l’érosion et le dépôt de matériaux relativement peu altérés.

Des silicifications affectent les différents faciès de l’unité inférieure, ainsi que les grès crétacés sous-jacents, et jalonnent une surface d’érosion intra-fonnationnelle. Ces silicifications sont précoces, puisque remaniées dans les dépôts ultérieurs. Les illuviations d’opale et les accumulations gramdaires intercalées entre les concrétionnements successifs de silice attestent d’environnements pédologiques. La silicification plus forte vers la partie supérieure des coupes, ainsi que l’association fréquente des faciés silicifiés avec des niveaux hioturhés et altérés sont également à rapporter à des dispositions pédologiques. Ce sont des silcréles pédogénétiques.

L’étude micrographique montre que la silicification procède par épigénie des argiles et des carbonates, ainsi que par des cristallisations dans les vides. C’est à partir des vides existants (fentes, bioturbations et porosité intergranulaire) que se développe la silicification, montrant ainsi le rôle primordial des circulations. En particulier, l’épigénie des carbonates par la silice semble limitée par la diffusion de la silice à partir des vides, où le renouvellement des solutions est assuré. Les séquences de cristallisation des différentes formes de silice (allant de l’opale vers les quartz automorphes) peuvent être interprétées en terme d’évolution du milieu au cours de la silicification. Au fur et à mesure que des dépôts de silice se font sur les parois des vides, les solutions nourricières sont isolées de la roche encaissante, elles se chargent alors moins en cations étrangers, et la cristallisation de plus grands cristaux peut intervenir.

Les silicifications se développent pendant une période de stabilité tectonique et s’installent dans un paysage de glacis et sous des climats chauds à saisons alternées. Leur reconnaissance à l’échelle régionale peut constituer un repère lithostratigraphique précieux.     

Découverte d’un chevauchement d’âge quaternaire au sud de la Grande Kabylie (Algérie)

Résumé

À l’échelle du Maghreb, la Kabylie (Algérie) est considérée comme une région asismique. L’étude détaillée des données de la sismicité historique et instrumentale de cette région montre une activité sismique modérée depuis au moins un siècle et demi (M₁ = 5,0). Les observations géomorphologiques faites sur le versant sud du massif kabyle, s’appuyant sur l’analyse d’images satellites, de photos aériennes et de la topographie, nous ont permis de démontrer la présence d’une activité tectonique quaternaire le long de la rupture de pente au sud de ces massifs. Elle correspond à la réactivation de chevauchements d’âge miocène qui se manifestent par des escarpements d’au moins 10 m affectant le glacis d’âge quaternaire ainsi que les cônes de déjection. Ces escarpements sont interprétés comme des ruptures probablement associées à une succession de séismes de forte magnitude. Les observations que nous décrivons se situent dans la région de Tazmalt et de Boüira où ces déformations sont les plus spectaculaires. L’ampleur des déformations quaternaires qui affectent l’ensemble de cette région considérée jusqu’à l’heure actuelle comme asismique ou faiblement sismique pose, comme dans la plupart des régions intracontinentales, le problème de la période de retour des séismes de forte magnitude. © Elsevier, Paris     

Le bassin Stéphanien de St-Etienne ne résulte pas d’une extension tardi-hercynienne généralisée: c’est un bassin pull-apart en relation avec un décrochement dextre

Résumé

La région de St-Etienne (bassin houiller et massif métamorphique du Mt Pilat) est une de celles où l’on a formulé pour la première fois dans le Massif Central français la notion de “late orogenic extension” pour la chaîne hercynienne. L’exemple en était la faille ductile du Mt Pilat qui était considérée comme la faille normale liée à la formation du bassin houiller de St-Etienne.

Nous montrons, grâce à des observations précises de terrain, en tenant compte des nombreuses données de sub-surface fournies par les anciennes exploitations de charbon, que ce schéma doit être notablement modifié. Le bassin de St-Etienne est pour nous un bassin “pull-apart” sur décrochement dextre qui ne correspond pas à la faille ductile du Pilat. Nous comparons celle-ci à la faille nord-himalayenne et nous discutons à l’échelle lithosphérique les problèmes de la chaîne hercynienne du Massif Central entre les Monts du Lyonnais et les Cévennes.     

Contrôle morphostructural de l’histoire d’un réseau hydrographique : le site de capture de la Moselle

Résumé

La comparaison entre la structure tectonique des calcaires du Bajocien, la répartition des alluvions anciennes et la morphologie permet de retracer l’évolution du relief de côtes et l’évolution des axes de drainage depuis la fin du Tertiaire. Les alluvions conservées en inversion de relief sur le plateau d’érosion au sommet de la côte de Moselle, témoignent en faveur des cours divaguants de la « Paléo-Meurthe » et de la Haute-Moselle et du manque de vigueur du relief à la fin du Tertiaire. Le dégagement des surfaces structurales ne commence qu’au début du Pléistocène (stade 350 m) en relation avec un changement climatique. L’encaissement du réseau hydrographique et le déblaiement des dépressions argileuses ne font, depuis lors, que donner de l’amplitude au relief de côte malgré un recul qui a pu être chiffré entre 6 et 21 km, en fonction du contexte structural.

Les cours d’eau principaux sont presque totalement surimposés à la structure. Les affluents de rive gauche de la « Paléo- Meurthe », d’abord adaptés au cadre morphostructural, coulent dans la plaine argileuse du Callovien dans laquelle ils migrent et s’allongent en fonction du recul des côtes, avant de se surimposer dans les calcaires du Bajocien. Seuls apparaissent adaptés à la structure quelques petits ruisseaux orthoclinaux qui s’assèchent rapidement après incrustation dans les calcaires. N’étant pas alimentés par l’amont, ils s’enfoncent moins vite que les cours d’eau de rive gauche, qui drainent d’abord les argiles du Callovien avant de recouper la nappe des calcaires bajociens. La capture de la Moselle s’explique par l’adaptation au cadre morphostuctural du « Paléo-Terrouin », affluent de rive gauche de la « Paléo-Meurthe », s’écoulant à contre-pendage. Le recul important de la côte de Meuse dans le « synclinal » de Toul, passant d’un relief inverse à un relief conforme dans la cuvette de Dieulouard, a permis l’élargissement progressif de la plaine argileuse du Callovien et l’accroissement du bassin-versant du « Paléo-Terrouin ». Celui-ci a fini par capturer la « Rivière de la Haie Plaisante », puis par son intermédiaire, la Haute-Moselle elle-même. Dans l’avenir, il est probable qu’il capture également la Haute-Meuse. © Elsevier, Paris     

Reconnaissance par sismique réfraction de la décompression et de l’instabilite des falaises vives du Bessin (Normandie,France)

Résumé

Les falaises normandes du Bessin (France) sont constituées par une succession de formations calcaires et marneuses. De nombreux mouvements de terrain, parfois de grande ampleur, affectent périodiquement ces falaises. La faible résistance mécanique des marnes, mise en évidence lors de l’étude du récent glissement du Bouffay de 1981, a dû être favorisée par un fluage associé à la décompression des calcaires sus-jacents suivant un type de déformation qui peut être observé dans un mouvement quaternaire fossilisé (vallon du Pisseau). Grâce à une reconnaissance systématique de la zone décomprimée par la petite sismique réfraction, des relations simples sont établies, permettant d’évaluer le volume décomprimé â partir des caractéristiques géométriques et lithologiques de la falaise. Ce volume semble définir l’enveloppe à l’intérieur de laquelle les mouvements sont susceptibles d’intervenir.     

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'écaille des Gaux (Ardennes beiges): un exemple d'évolution tectono-sédimentaire complexe lors du développement d'un pli de propagation

The kinematics of internal structuration in the Gaux thrust sheet (Charleroi Coal basin; Belgium) is explained with the help of a geometric model. This model is controlled by the distribution of Landelies red breccia outcrops that was syntectonically deposited, probably during the Namurian. We suggest that the tectono-sedimentary evolution was controlled by (1) the growth of a Fault-propagation fold, (2) the formation of collapse structures and (3) localized interbed extension.

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L'écaille des Gaux (Ardennes beiges): un exemple d'évolution tectono-sédimentaire complexe lors du développement d'un pli de propagation

     

Modalités de la déglaciation Würmienne dans le Nord-Ouest des Alpes (Nord Dauphiné, Savoie,Bassin lémanique)

Résumé

Entre les moraines frontales du « Complexe des moraines internes» (Würm) bien représentées à l’ouest de Lyon (vallum morainique de Grenay et de Lagnieu) et les massifs alpins des Alpes bernoises et du Valais, aucun are morainïque majeur, pouvant marquer un ou plusieurs stades de stabilité du front glaciaire au COurs du retrait, n’ est bien individualisé. Seule une moraine de fond est reconnue, recouverte localement d’unités sédimentaires en position supra-moraini- °iUe donc contemporaines de la fonte glaciaire. Leur faciès et leur position dans la topographie montrent qu’il s’agit de formations déposées en marge du glacier, principalement dans les lacs juxta-glaciaires, au cours de la fonte progressive sur place, de culots indépendants constitués de glace rendue « morte » par un manque d’alimentation de l’amont. L’étagement de ces formations sur les versants des bassins topographiques permet de proposer 3 stades de l’évolution paléogéographique de la fonte du glacier würmien.     

Sur la crédibilité des conséquences de l'effet de serre

The credibility of the communication concerning scenarios for future climate change is dependent, on the one hand, upon the scientific quality of the message, concerning particularly the various uncertainties that affect the predictions and the impacts, and, on the other hand, upon the ability of the intended receiver to understand it and to take it into account, with necessary adaptation if intended for either scientists, or politicians, or the society at large. To cite this article: J.-C. André, C. R. Geoscience 335 (2003).     

Carte Métallogénique de la Bulgarie

Résumé On peut, en résumé, caractériser ainsi les principales provinces de la Bulgarie: — les Rhodopes constituent une zone typiquement polymétallique avec une prépondérance soulignée de Pb, Zn; le F, Cr, Ni, y existent en quantité subordonnée; en traces viennent encore: le Ba, Mn, Cd, Sb, W, Mo, Bi, As, Au, Ag, V; — la Sredna Gora est caractérisée comme une zone de cuivre typique, avec la présence de Fe, Mn, et en quantitée subordonnée de Pb, Zn, Mo, Ti, V, Au. — les Balkans portent les particularités d'une zone polymétallique (Pb, Zn, Cu) avec fer. On y remarque souvent des gîtes individualisés de cuivre, polymétallique avec fer, argent, ainsi que des gîtes complexes. Le Mn, Ba, Au, Ag, Co, Mo, As, Hg, V, W viennent en quantité subordonnée; — la zone des Kraistides, analogue à la précédente, se caractérise par des gisements polymétalliques pauvres et des gîtes à or et scheelite. Les éléments principaux sont: Au, Ba et secondaires: Pb, Zn, Cu, V et en partie du Fe et Hg; — la plateforme mésique, outre le gaz, se caractérise par le manganèse de la dépression de Varna.

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The metallogenic map of Bulgaria displays the following four major and distinct provinces: The Rhodopes as a typically polymetallic zone, mainly with Pb and Zn, but also with F, Cr and Ni, and minor or trace amounts of Ba, Mn, Cd, Sb, Mo, Bi, As, Au, Ag, V. The Sredna-gora is a distinct copper zone, with Fe and Mn, and minor amounts of Pb, Zn, Mo, Ti, V, Au. The Balkan is again a polymetallic zone of Pb, Zn and Cu with Fe; but Cu-Fe-Ag-deposits also occur. The other elements are present in minor quantities only. The Kraiste-Zone resembles the previous one and contains low grade polymetallic and scheelite deposits. The main elements are Au, Ba, and minor quantities of Pb, Zn, Cu, V and in part Fe and Hg. The zone of the Mésie platform contains only the manganese deposits of the Varna depression, in addition to natural gas.

     

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.     

Étude de sédiments côtiers de la Guinée Continentale

Ohne Zusammenfassung En hommage pour le 70 anniversaire du Professeur Dr.C. W. Correns, les auteurs dedient ce travail, en remerciant l’enseignement qu’ils ont re?u pendant leur séjour au Sedimentpetrographisches Institut de G?ttingen (1952 et 1955).     

Comment la Terre a-t-elle pu vieillir de plus de quatre milliards d’années en quatre siècles ?

The history of the determination of the Earth's age is interesting in two ways. First, it is a great school for understanding the genesis of a scientific theory. It stands at the crossroads of almost all scientific disciplines, and also philosophy or even theology. This history shows how what one may well call a “scientific truth” was established through polemics. Second, that age of 4.567 billion years is not just another figure in the series of ages that would be of concern only to astrophysicists; this scale is the only one that makes it possible to understand the genesis of the marvelous order of the solar system (that Newton attributed to God) and the fantastic complexity of Life on Earth.     

Sur la présence de nickel dans un gisement de bauxite près de Mégare

Résumé L'exploitation récente d'un gisement de bauxite près de Mégare (Grèce) a fait apparaître sur les calcaires de base une concentration verte d'oxyde de nickel relativement élevée. La présence dans le gisement d'argiles rouges, renfermant de fortes proportions d'oxyde de fer avec des teneurs relativement faibles en alumine et des traces d'oxyde de nickel, induit à penser qu'il s'agit d'un produit latéritique dérivé d'une roche ultrabasique et transporté ultérieurement sur la région calcaire karstifiée avec ses remplissages bauxitiques. L'étude se termine par une hypothèse sur la genèse de ce gîte singulier.

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The recent mining of a bauxite deposit near Megara (Greece) has shown on the footwall limestone a relatively high concentration of a green nickel oxide. The occurrence in the same deposit of red clays with a rather high percentage of iron oxide and a low content of alumina, together with some traces of nickel, induces to think that this material is composed of a lateritic soil derived from an ultrabasic rock and subsequently transported on karstified limestone with its bauxitic fillings. — The study ends with an hypothesis on the genesis of this unusual deposit.