Chevauchement himalayen principal, Dioxyde de carbone, Sulfure d'hydrogène, Phyllite graphitique, Système hydrothermal, Séisme

Les objectifs de ce travail sont de caractériser les sources géologiques des anomalies électromagnétiques signalées à profondeur crustale dans l'Himalaya du Népal et améliorer notre compréhension des cycles du carbone et du soufre. Se concentrant sur la zone sismogénique du chevauchement principal himalayen (MCT), l'approche est pluridisciplinaire, à la frontière entre géologie, pétrologie, géochimie et géophysique pour dissocier les différentes sources de forte conductivité électrique. Notre étude se concentre en Haute vallée de la Trisuli (Népal Central), où se trouvent des roches riches en carbone et en soufre, des sources chaudes riches en carbone et sulfate, et des émissions gazeuses de dioxyde de carbone (CO2) métamorphique marqué en hydrogène sulfuré (H2S). Basé sur l'étude de 144 phyllites graphitiques de la zone du MCT, nous montrons une cohérence des conditions métamorphiques à l'échelle métrique, kilométrique et encore plus grande. Nous développons et validons une nouvelle technique de microscopie pour déterminer le contenu en carbone organique total (TOC) d'une roche. Le graphite est biogénique, feuilleté à modérément cristallin. Des extrapolations de premier ordre suggèrent que le carbone organique des métasédiments représenterait jusqu'à 20 % de la quantité totale de carbone stocké dans les orogènes. Le segment du Népal Central, avec un TOC et une température du pic de métamorphisme plus élevés, a aussi les émissions de CO2 métamorphiques les plus élevées de la chaîne. Les émissions de CO2 métamorphique sont étudiées sur des sites hydrothermaux affectés par le séisme de Gorkha de 2015 et sur des sites nouvellement découverts. Un total de 744 flux de CO2 est mesuré par la méthode de la chambre d'accumulation et le contenu en carbone inorganique dissous de 48 sources chaudes est déterminé. Les observations les plus spectaculaires sont l'émission élevée de CO2 du site de Pajung représentant un tiers des émissions de CO2 métamorphiques de l'Himalaya du Népal, et le réveil du site de Chilime environ 6 ans après le séisme de Gorkha, un phénomène rarement observé. De plus, les campagnes d'exploration dans le Népal de l'Est et Extrême-Ouest améliorent notre compréhension des variations le long de la chaîne et le budget global des émissions de CO2 métamorphique. En plus du carbone, les sources de soufre sont aussi étudiées sur ces systèmes où les trois phases existent. Un total de 19 sources chaudes sont analysées pour le sulfate dissous et les multiples isotopes du soufre dans l'Himalaya du Népal. Outre la signature isotopique des phyllites graphitiques riches en sulfure et les émissions d'H2S, 206 flux d'H2S sont mesurés par la méthode de la chambre d'accumulation à Syabru-Bensi (Népal Central). Les flux d'H2S et de CO2 sont corrélés, suggérant une contribution crustale d'H2S. Nous trouvons que la réduction thermochimique de sulfate (TSR) a lieu en profondeur alors que la réduction microbienne de sulfate (MSR) et le mélange dominent à faibles profondeurs. Une augmentation d'oxydation de pyrite et de TSR, suivies par une diminution d'oxydation de pyrite et une augmentation de MSR, pourraient expliquer le cycle de 7 ans du sulfate dissous après le séisme de Gorkha. Les mesures au laboratoire de polarisation induite spectrale (SIP) réalisées sur des phyllites graphitiques du Népal Central montrent une forte anisotropie et une forte dépendance en fréquence de la conductivité électrique. Les sondages SIP de terrain sur des affleurements de phyllite graphitique et sur un site hydrothermal montrent des zones conductrices et polarisées corrélées respectivement avec le graphite et avec les conduits de gaz. Ces données suggèrent que la méthode SIP peut différencier le carbone mobile et stocké à des échelles spatiales variées. Cette thèse ouvre de nouvelles perspectives sur la relation entre conductivité électrique et carbone, soufre et fluides géologiques dans les régions sismogéniques.