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.     

Comparaison des densités de facturation à différentes échelles : exemple du bassin houiller lorrain

Résumé

Nous avons tenté, dans le cadre du Bassin Houdler Lorrain, une comparaison entre deux fracturations d’échelles différentes : a) la « grande fracturation » correspondant à des failles ayant un rejet important (10 à 1000 m), b) la « petite fracturation » caractérisée par des failles de rejet plus faible (0.1 à 10 m).

Une comparaison en termes de densité de fracturation (longueur de faille par unité de surface) montre que la densité de la « petite fracturation » (2 à 8 km^-1 suivant les veines) est en moyenne 4 fois plus forte que la densité de la « grande fracturation » (0,8 à 1,5 km ). Cependant, l’essentiel de la déformation de la région correspond au jeu des grandes failles.

Les directions majeures de fracturation se retrouvent dans 1 une ou l’autre des échelles de fracturation, mais les fréquences sont différentes.     

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?.     

La compression pré-campano-maastrichtienne dans le Mésozoïque des Andes de Bolivie : l’exemple de Tica Tica (20°01’lat. S et 66°17’ long. W)

Résumén

Dans la Cordillère Orientale des Andes de Bolivie, le Mésozoïque est eonservé le plus souvent dans des synclinaux discontinus, fréquemment chevauchés par des écailles de Paléozoïqne. Les sédiments mésozoïques, marins et continentaux de plateforme d’arrière-arc, ont jusqu’à présent été considérés comme déposés en régime extensif. Ils recouvrent en discordance le Paléozoïque plissé et l’aillé à l’Hercynien et, postérieurement, profondément érodé avant la sédimentation mésozoïque. Des paléofailles majeures N-S, NW-SE et NE-SW, héritées de structurations antérieures, ont influencé l’évolution géodynamique du bassin mésozoïque depuis la lin du Jurassique.

Dans la partie méridionale de la Cordillère Orientale, la région de Tica Tica présente de nombreux indices de serrage synsédimentaire depuis le début des dépôts mésozoïques jusqu’à la discordance campano-maastriehtienne (phase « péruvienne »). Le domaine de la Cordillère Orientale, avant-pays du bassin d’arrière-arc chiléno-péruvien, peut être ainsi interprété comme un secteur en compression sur lequel les transgressions successives, au Cénomanien, au Turonien et au Campano-Maastrichtien. soulignent divers instants d’un processus pratiquement continu de déformation.

Pendant le Tertiaire, les chevauchements andins réactivent les accidents majeurs préexistants : ils en inversent le mouvement, ou les déforment, ou bien les utilisent comme zones de coulissage. Ainsi, contrairement à ce qui a pu être proposé, le raccourcissement de la chaîne des Andes boliviennes, initié à la fin du Jurassique et faisant intervenir des fractures profondes, implique une participation, non seulement de la totalité de la pile séilimeutaire, mais très vraisemblablement aussi de son substratum précambrien comme c’est le cas dans le Nord-Ouest argentin.     

La déformation post-Miocène en Provence occidentale

Résumé

Le but de la présente étude est de caractériser la déformation récente subie par la Provence occidentale, située entre la nappe de Digne à l’est et la faille de Nîmes à l’ouest. Dans un premier temps, la déformation subie par un marqueur sédimentaire qui est à la fois le plus récent possible et le plus uniformément représenté dans la zone étudiée est considérée. Ce marqueur sédimentaire est le Miocène. La caractérisation de la déformation passe par l’étude de la localisation de celle-ci et donc par l’identification des structures actives responsables de la déformation du Miocène. Ces caractéristiques permettent d’estimer la quantité de raccourcissement total accumulé lors des derniers 20 millions d’années. Dans un deuxième temps, on distingue la part de la déformation postMiocène de cette déformation totale. Les marqueurs utilisés sont des surfaces et des objets géomorphologiques repères. Dans ce travail, nous montrons que la déformation en Provence a été de faible importance entre le Miocène et factuel et qu’elle est surtout produite au cours du Miocène. En conséquence, la déformation récente à actuelle est très difficile à localiser et à caractériser. 11 n’y a pas eu de déplacements post Miocène importants de part et d’autre de la faille de la Durance, pas plus d’ailleurs que le long de toutes les discontinuités majeures du domaine étudié. © 2000 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS     

Morphology and magnetic survey of the Rivera-Cocos plate boundary of Colima,Mexico

The propagation of the Pacific-Cocos Segment of the East Pacific Rise (EPR-PCS) has significantly altered the plate configuration at the north end of the Middle America Trench. This ridge propagation, the collision of the EPR-PCS with the Middle America Trench, the separation of the Rivera and Cocos plates and the formation of the Rivera Transform have produced a complex arrangement of morphotectonic elements in the area of Rivera-Cocos plate boundary, atypical of an oceanic transform boundary. Existing marine magnetic and bathymetric data has proved inadequate to unravel this complexity, thus, a dense grid of total field magnetic data were collected during campaigns MARTIC-04 and MARTIC-05 of the B/O EL PUMA in 2004 and 2006. These data have greatly clarified the magnetic lineation pattern adjacent to the Middle America trench, and have revealed an interesting en echelon, NE-SW oriented magnetic high offshore of the Manzanillo Graben. We interpret these new data to indicate that the EPR-PCS ridge segment reached the latitude (~18.3°N) of the present day Rivera Transform at about Chron 2A₃ (~3.5Ma) and propagated further northward, intersecting the Middle America Trench at about 1.7 Ma (Chron 2). At 1.5 Ma spreading ceased along the EPR north of 18.3°N and the EPR-PCS has since retreated southward in association with a southward propagation of the Moctezuma Spreading Segment. North of 18.3°N the seafloor near the trench has been broken into small, uplifted blocks, perhaps due to the subduction of the young lithosphere generated by the EPR-PCS.     

A geostatistical re-interpretation of gravity surveys in the Yagoua,Cameroon region

Since 1960, many gravity studies have been carried out in the Yagoua region of northern Cameroon. Gravity data was collected over a wide area of approximately 11628 km². These data are insufficient, irregular, scattered and do not efficiently permit gravity field downward and upward continuations, derivatives and other operations that might require regular gridded data. Some anomalies on the Collignon map (1968), may correlate with known geological structure but do not appear on maps by Louis (1970) and Poudjom et al. (1996). To produce regular gridded gravity data and better control anomalies due to geological structures, the kriging method was applied to a 188-data baseline. Several variogram models were tested for this purpose. It was found that a spherical variogram model is the best; it has produced a new kriging dataset of about 10,100 data and a new map of kriged Bouguer data. This map contains positive anomalies in the Maroua-Mindif and Maga areas on the Collignon (1968) map, which were not present on Louis (1970) and Poudjom et al. (1996) maps. The positive anomalies of Guibi-Doukoula and Yagoua, not separated on the Louis (1970) and Poudjom et al. (1996) maps, show up as clearly distinct as previewed by Collignon (1968). The new results can be used for subsequent gravimetric studies.     

Ometepec-Pinotepa Nacional,Mexico Earthquake of 20 March 2012 (Mw 7.5): A preliminary report

An analysis of local and regional data produced by the shallow, thrust Ometepec-Pinotepa Nacional earthquake (M_w 7.5) of 20 March 2012 shows that it nucleated at 16.254°N 98.531°W, about 5 km offshore at a depth of about 20 km. During the first 4 seconds the slip was relatively small. It was followed by rupture of two patches with large slip, one updip of the hypocenter to the SE and the other downdip to the north. Total rupture area, estimated from inversion of near-source strong-motion recordings, is ~25 km × 60 km. The earthquake was followed by an exceptionally large number of aftershocks. The aftershock area overlaps with that of the 1982 doublet (M_w 7.0, 6.9). However, the seismic moment of the 2012 earthquake is ~3 times the sum of the moments of the doublet, indicating that the gross rupture characteristics of the two earthquake episodes differ. The small-slip area near the hypocenter and large-slip areas of the two patches are characterized by relatively small aftershock activity. A striking, intense, linear NE alignment of the aftershocks is clearly seen. The radiated energy to seismic moment ratios, (E_s/M₀), of five earthquakes in the region reveal that they are an order of magnitude smaller for near-trench earthquakes than those that occur further downdip (e.g., 2012 and the 1995 Copala earthquakes). The near-trench earthquakes are known to produce low A_max. The available information suggests that the plate interface in the region can be divided in three domains. (1) From the trench to a distance of about 35 km downdip. In this domain M~6 to 7 earthquakes with low values of (E_s/M₀) occur. These events generate large number of aftershocks. It is not known whether the remaining area on this part of the interface slips aseismically (stable sliding) or is partially locked. (2) From 35 to 100 km from the trench. This domain is seismically coupled where stick-slip sliding occurs, generating large earthquakes. Part of the area is probably conditionally stable. (3) From 100 to 200 km from the trench. In this domain slow slip events (SSE) and nonvolcanic tremors (NVT) have been reported.The earthquake caused severe damage in and near the towns of Ometepec and Pinotepa Nacional. The PGA exceeded 1 g at a soft site in the epicentral region. Observed PGAs on hard sites as a function of distance are in reasonable agreement with the expected ones from ground motion prediction equations derived using data from Mexican interplate earthquakes. The earthquake was strongly felt in Mexico City. PGA at CU, a hard site in the city, was 12 gal. Strong-motion recordings in the city since 1985 demonstrate that PGAs during the 2012 earthquake were not exceptional, and that similar motion occurs about once in three years.     

Spatial and temporal variations of atmospheric aerosol optical thickness in northwestern Mexico

The purpose of this paper was to study aerosol particles in the Northwestern region of Mexico (NWM) through Aerosol Optical Thickness (AOT) parameter in the atmosphere. This parameter represents one of the extinction coefficients of solar radiation and the rate of suspended particles in the atmosphere. For determination of AOT, we considered the use of remote sensors outside of the atmosphere. In particular, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) which can measure the atmospheric AOT thickness. Data from the MODIS sensor must be validated before they are considered reliable. For this task, we required surface measurements to obtain a correlation with the data acquired with the remote radiometer. The paper describes the validation process performed for data obtained with MODIS through measurements provided by an AErosol RObotic NETwork (AERONET) photometer located in the city of Hermosillo, Sonora, NWM. Additionally, we carried out a temporal analysis based on the behavior of the AOT graphics and spatial analysis supported in maps with sufficient information.     

Geostatistical simulation of spatial variability of convective storms in Mexico City Valley

Precipitation is one of the main components of the hydrological cycle and knowledge of its spatial distribution is fundamental for the prediction of other closely related environmental variables, for example, runoff, flooding and aquifer recharge. Most of the precipitation in Mexico City is due to convective storms characterized by a high spatial variability, implying that modeling its behavior is very complex. In this work stochastic simulation techniques with a geostatistical approach were applied to model the spatial variability of the rainfall of three convective storms. The analysis of the results shows that using the proposed methodology spatial distributions of rain are obtained that reproduce the statistical characteristics present in the available information.