Séminaire de Aude GÉBELIN, Université de Plymouth

Les interactions fluide-roche-déformation dans la croûte continentale : Outils pour la paléoaltimétrie

Séminaire de Aude GÉBELIN, 2018

Résumé

Comprendre le lien entre les processus qui caractérisent la dynamique interne d’un orogène et ceux qui en modèlent sa surface demeure essentiel en Sciences de la Terre. La surface topographique est une des caractéristiques majeures de la croûte continentale et du manteau car elle reflète la distribution des masses en profondeur et le flux de chaleur à l´intérieur de la Terre. Elle contrôle le système hydrographique et a un impact majeur sur la circulation atmosphérique et par conséquent sur les précipitations et le climat.
Quantifier l´évolution temporelle de la surface topographique est par conséquent primordial pour les reconstitutions tectoniques qui tentent de mettre en relation les processus de surface et les processus profonds mais n’est cependant pas chose aisée ! Le développement de techniques nouvelles basées sur la relation entre la composition isotopique en hydrogène (dD) et oxygène (d18O) des eaux de pluie et l’altitude permet à présent d´aborder un certain nombre de problèmes associés à l´interaction entre tectonique, topographie et climat. Jusqu’alors la plupart des études paléoaltimétriques se sont concentrées sur l´enregistrement des dépôts de surface (e.g. carbonates lacustres, paléosols,…), et de ce fait, ont négligé le rôle des zones de déformation ductiles d´échelle orogénique qui jouent un rôle fondamental dans l´évolution du paysage à long terme. Cependant, l’exploitation du signal isotopique des anciennes eaux de pluie contenues dans les roches mylonitiques qui les caractérisent ne peut se faire sans une étude précise des mécanismes de déformation associés qui constituent un moteur des échanges isotopiques entre fluides et minéraux. Une approche pluridisciplinaire couplant des données microstructurales, thermométriques, et géochimiques est donc fondamentale de manière à pouvoir comprendre les interactions fluide-roche-déformation à l’échelle du grain et s’assurer que l’équilibre isotopique entre le fluide et le minéral a été acquis pendant la déformation et la recristallisation.
Cette approche originale basée sur la mesure des rapports isotopiques en hydrogène de silicates hydratés qui ont interagi avec des fluides météoriques dans le mur de grands détachements pendant la déformation de haute température a montré son efficacité lors de la reconstitution de l’élévation moyenne de l’ouest américain au Cénozoïque, mais aussi de celle de la région du Mont Everest au Miocène moyen. Du fait de l’absence de dépôts de surface et/ou de la non possibilité d’utiliser ce type de matériel, une  étude similaire en cours tente d’acquérir des estimations paléoaltimétriques sur les zones internes de la chaîne Varisque (e.g. Massif-sud Armoricain, Massif Central français) au Carbonifère supérieur en extrayant le signal isotopique des anciennes eaux de pluie dans les détachements Varisques.
L’ensemble de ces données couplé à l’analyse structurale et géochronologique permet de retracer également l’histoire temporelle de l’écoulement des fluides dans la croûte au cours du cycle orogénique et de développer ainsi de nouvelles idées sur les relations entre déformation crustale, topographie et processus géodynamiques.