Fluides, Séismes lents, Zones de subduction, Schiste bleu, Veines, Hydrofracturation

La relation entre la pression de fluide et les séismes lents et réguliers dans les zones de subduction est essentielle à la compréhension de leurs propriétés mécaniques, puisque les fluides contrôlent la rhéologie, et donc l'occurrence de ces phénomènes sismologiques particuliers. Cependant, les mécanismes à l'origine des glissements lents ne sont que très imparfaitement compris d'un point de vue de l'enregistrement géologique. Cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur ce sujet en étudiant des complexes métamorphiques de haute pression formés par roches représentatives des régions où ces séismes se produisent. La première localité étudiée est un fragment du paléo-prisme d'accrétion du centre du Chili. Ce terrain de haute pression (400°C et 0.8GPa) est composé d'une association lithologique cohérente de schistes verts et bleus. Le second terrain étudié, le complexe de Seghin (suture de Zagros) dans le faciès schiste bleu à lawsonite (480°C-1.8GPa, Crétacé supérieur), est un paléochenal de subduction composé de blocs mafiques dans une matrice serpentinitique. Les observations de terrain, les mesures structurales et les données pétro-géochimiques sur les veines et les roches hôtes révèlent que les premières veines ont été formées par des réactions progrades de déshydratation de minéraux de basse pression. Ces veines, ainsi que d'autres formées plus tard, ont évolué et ont été remplies de minéraux de haute pression. Des événements d'hydro-fracturation, caractérisés par la précipitation de carbonates, recoupent toutes les structures précédentes dans des conditions proches du pic métamorphique. Les analyses pétro-géochimiques suggèrent différentes sources de fluides, la plupart pouvant être associées à une source profonde proche de la transition schiste bleu-eclogite. Ainsi, il est suggéré qu'un mélange de fluides chenalisés et poreux soit le mécanisme d'écoulement dominant le long de l'interface de subduction. On note que les lithologies mafiques présentent des veines de lawsonite bréchique contenues dans une matrice (ultra) cataclastique. La caractérisation du système veine-matrice révèle que l'écoulement fragile et l'écoulement par pression-dissolution sont les principaux mécanismes de déformation dans les faciès schistes bleus. Ainsi, un scénario est établi dans lequel des « pulses » de fluides externes affaiblissent la zone de cisaillement et déclenchent un glissement lent et des séismes de basse fréquence. Des recherches ultérieures rapportent une première occurrence de roches liées à des failles sismiques dans les faciès de schistes bleus, y compris des brèches et des (ultra-) cataclasites. Dans les niveaux cataclastiques, la présence de minéraux de haute pression (20-35 km de profondeur) indique des conditions représentatives de la zone sismogène. Les relations de cisaillement entre les ultracataclasites, les brèches et les veines montrent que les processus de glissement sismique et d'hydrofracturation sont contemporains. Les modèles mécaniques confirment que ces structures ne peuvent s'être formées que dans un régime d'instabilité critique à des pressions de fluides quasi-lithostatique, tel documenté dans les subductions actives. Enfin, un modèle à grande échelle est proposé, dans lequel les fluides expulsés près de la transition schiste bleu-eclogite sont capables de circuler le long de l'interface de subduction en produisant une hydrofracturation trémorgène, des veines bréchiques (associées à un cisaillement lent) et des ultracataclasites, marqueurs de probables évènements sismiques réguliers et de basse fréquence.