Serpentinisation HP, Méthane abiotique, Flux de C dans les zones de subduction, Complexe de Belvidere Mountain, Olivine métamorphique, Cycle profond du carbone, Modélisation thermodynamique, Modélisation isotopique, Infiltration fluide, Graphite

L'altération des roches ultramafiques génère des fluides hautement réducteurs riches en H2, pouvant réagir avec une source de carbone pour produire des hydrocarbures par un processus complètement abiotique. Les preuves de ce processus dans les milieux naturels sont nombreuses, en particulier dans le cas de l'hydrothermalisme des fonds marins. À plus grande profondeur, la méthanogenèse abiotique peut se produire dans des contextes de subduction en fonction de la disponibilité des minéraux ultramafiques ayant un potentiel de réduction, une importante circulation de fluide et la présence d'une source de carbone. Cette production de CH4 revêt une importance dans notre compréhension du cycle profond du carbone, de l'état d'oxydation de la Terre, de la genèse des composés organiques prébiotiques liés à l'origine de la vie et de la quantification des émissions naturelles de gaz (CO2, CH4). De plus ce méthane doit être quantifié si l'on veut faire des bilans corrects des émissions naturelles de gaz à effet de serre. De plus, ce méthane pourrait également être considéré comme une source d'énergie non conventionnelle. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer notre compréhension de la serpentinisation en zone de subduction associée à la formation de méthane abiotique et du devenir du méthane libéré en profondeur. Pour faire avancer cet objectif global de recherche, ce doctorat présente les résultats d'une étude de cas naturel présentant un exemple exceptionnel de la mobilité du carbone et d'interaction fluide-roche en zone de subduction dans le cas du Belvidere Mountain Complex (BMC) (Vermont, États-Unis). Cet exemple fournit un aperçu de la serpentinisation à haute pression dans le champ de stabilité de l'antigorite et met en évidence la présence d'inclusions fluides riches en méthane. La combinaison de données de terrain, (micro)structurelles, pétrologiques et géochimiques associée à de la modélisation thermodynamique fournit de nouvelles informations sur les interactions des fluides métamorphiques avec les corps ultramafiques en subduction, et sur le cycle profond du carbone. De plus, un logiciel Python de modélisation numérique couplant des données isotopiques et thermodynamiques, appelé Thermotopes-COH, a été développé au cours de cette thèse. Il permet de modéliser rapidement les compositions isotopiques du carbone de différentes espèces carbonées, de calculer la composition de fluide porteur de COH et de calculer la précipitation et la dissolution du carbone solide lors de divers processus géologiques. Un tel outil permet non seulement d'approfondir notre compréhension du carbone en zone de subduction mais permettra également d'étudier d'autres domaines où le carbone est d'une importance primordiale.