Reconstruction des différentes phases d'écoulements fluides et évolution tectonique d'une intrusion granitique Varisque (Monts Velence, Hongrie)

par Zsolt Benkó

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Marc Lespinasse et de Ferenc Molnár.

Soutenue le 21-11-2008

à Nancy 1 en cotutelle avec l'Université de Budapest (Hongrie) , dans le cadre de RP2E , en partenariat avec UMR G2R (équipe de recherche) .

Le président du jury était Gyorgy Buda.

Le jury était composé de Gyorgy Buda, Molnar Lespinasse, Ferenc Molnar, Michel Dubois.

Les rapporteurs étaient Michel Dubois, Tivanan Toth.


  • Résumé

    Les principaux chenaux favorisant les écoulements fluides de subsurface dans les roches cristallines sont les microfissures. Elles drainent les fluides durant les processus hydrothermaux et peuvent être des réservoirs non négligeables de CH ou eau. De ce fait, leur présence est problématique sur un site potentiel de stockage de substances radioactives ce qui rend nécessaire leur analyse ainsi que celle des fissures fossiles. Par le passé, les études étaient surtout focalisées sur les systèmes de veines ou fractures ouvertes, failles et diaclases. Durant les 10 dernières années, d’avantage de travaux se sont focalises sur les microfissures cicatrisées ou ouvertes car elles apparaissent comme étant les témoins des principales circulations de fluides a l’instar des fractures macroscopiques. Dans les systèmes plutoniques et volcaniques altérés, la reconstruction des processus tectoniques et hydrothermaux associés est rendu difficile par le fait que les témoins sont souvent masqués par l’altération. Une nouvelle approche a été développée durant ces dernières années; elle est basée sur l’utilisation des plans d’Inclusions Fluides. La formation des plans d’IF est contrôlée par les événements tectoniques ce qui permet d’obtenir des relations entre processus d’altération, porosité de microfissures et tenseur de contraintes. Ce travail est focalisé sur la région des Monts Velence (partie Ouest du bassin des Carpates, Hongrie) qui ont un substratum composé de granites hercyniens et d’intrusions volcaniques andésitiques. Les circulations fluides hydrothermales y sont à l’origine d’une forte altération des granites et basaltes. Les différentes phases d’altérations hydrothermales Hercyniennes et Alpines sont parfaitement distinguables. Ce travail a pour objectif de caractériser les relations entre événements structuraux et processus hydrothermaux en utilisant la méthode des plans d’IF ; les données seront compilées pour en déduire la chronologie des événements hydrothermaux á différentes échelles. Ces travaux ont été complétés par des études minéralogiques et isotopiques (K-Ar datations, Pb, S isotope). L’ensemble des résultats a permis de reconstituer l’évolution des monts Velence. Cette approche s’est révélée très pertinente et pourra être étendue à d’autres problèmes de géologie économique, d’hydrogéologie et environnementaux.

  • Titre traduit

    Reconstruction of multi-phase fluid flow history and tectonic evolution in a Variscan granite (Velence Mts., Hungary)


  • Résumé

    The subject of this work is the analysis of the relationship between fracture systems on different scales in a relatively homogeneous granite body and the temporal and spatial relationship of hydrothermal fluid percolation of different ages which interacted with the granite body. The selected area is the Velence Mountains in Western Hungary, which was affected by both the Variscan and Alpean orogeny. Owing to their special geotectonical position, the Velence Mts. and its region was involved in the whole Alpine cycle from the rift phase until the collision. Selection of this area for studies is also supported by the occurrence of sufficient amount of large outcrops. Also, earlier studies by MOLNÁR et al. (1995); MOLNÁR (1996, 2004) proved that the granite was affected by several high temperature fluid flow events and that these fluid migration events are easily distinguishable by means of fluid inclusion studies. Understanding of fracture evolution in the frame of the tectonic history of the granite required field observations on fractures and tectonic phenomenon’s and characterization of their correlation with microfracture properties as well as more accurate knowledge of the age of alteration resulted from the fluid/rock interaction. Geochemistry, mineralogy and physical conditions of the fracture forming hydrothermal systems were also necessary to be determined. Therefore studies on clay mineralogy of altered zones, K-Ar radiometric age dating, as well as lead and sulphur isotope analysis have also been carried out in addition to the fluid inclusion studies. In the knowledge of these general characteristics, it was possible to describe and compare the macroscopic and microscopic features related to the main hydrothermal processes (Variscan and Alpean). On the basis of regional knowledge gained by studies mentioned, a small representative area was selected for detailed investigation. This work was also supported by the fractal analysis of the mineralised veins, and the correlation of the fractal properties with other mineralogical characters and structural parameters. Zsolt Benkó, PhD theses Reconstruction of multi-phase fluid flow history… Geometrical and statistical analysis of the fracture systems in different magnitudes also supported evaluation of the paleo-porosity of the granite. An important question of the work was – in addition to the how and when the fractures formed – how the hydrothermal and other old fractures influenced the formation of the current fracture network of the granite. The results of various analyses altogether facilitated the determination of age and geologic connections of some hydrothermal formations. Results also made it possible to correlate the tectonic evolution of the Velence Mts. in regional context. Beyond the new local and regional geological knowledge, the work also conveys new methodological approach for studies of fracture systems. This knowledge may be useful in the economic geology, reservoir geology, and hydrogeology or even in environmental geology.


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