Interactions magmas-détachements : Du terrain (Mer Egée, Grèce) à l'expérimentation

par Aurélien Rabillard

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l’Univers

Sous la direction de Laurent Arbaret et de Laurent Jolivet.

Le président du jury était Bruno Scaillet.

Le jury était composé de Laurent Arbaret, Laurent Jolivet, Bruno Scaillet, Micha Bystricky, Michel de Saint-Blanquat, Loïc Labrousse, Didier Laporte.

Les rapporteurs étaient Micha Bystricky, Michel de Saint-Blanquat.


  • Résumé

    Les intrusions magmatiques au sein d’une lithosphère soumise aux contraintes tectoniques sont souvent considérées comme des instabilités thermomécaniques à même de stimuler transitoirement et localement la localisation de la déformation. Dans le but de tester ce modèle et de déterminer les possibles mécanismes gouvernant l’initiation d’une déformation localisée au contact et au sein de corps magmatiques en cours de consolidation, ce travail de thèse se propose de coupler une étude de terrain à une approche expérimentale. Les Cyclades (Mer Égée, Grèce) constituent un domaine de croûte continentale en extension dans lequel se sont mises en place au cœur de cinq dômes métamorphiques extensifs (MCCs) des intrusions magmatiques, elles-mêmes coiffées par des systèmes de détachements. Les diverses campagnes de terrain, combinées aux données de la bibliographie, ont permis de proposer un modèle d’interaction régional dans lequel ces corps magmatiques impactent l’évolution tardive de MCCs cycladiques. Au vu des âges de mise en place des intrusions (15-9 Ma), soit plusieurs millions d’années après le début de l’extension et les premiers stades d’exhumation de roches métamorphiques, le magmatisme dans les Cyclades ne peut être considéré comme un candidat réel pour la genèse de MCCs. Néanmoins, les continuums de la déformation enregistrés en bordure des intrusions (depuis l’état magmatique jusqu’aux conditions ductile/cassant) et les relations géométriques avec les détachements laissent supposer un rôle majeur des complexes magmatiques dans les processus de redistribution et de localisation de la déformation, notamment sur le développement séquentiel de détachements. Les vecteurs de localisation de la déformation au sein de magmas partiellement cristallisés ont été en parallèle recherchés par la voie expérimentale. L’étude du comportement structural de magmas, chimiquement et texturalement proches de systèmes naturels, a permis d’une part de confirmer que la déformation se localise préférentiellement le long d’interfaces à rhéologie contrastée tels aux abords de filons syn-plutoniques. Il est d’autre part montré que la présence initiale d’inhomogénéités texturales (e.g. concentration de cristaux en amas) au sein de magmas moyennement cristallisés peut de manière drastique influencer le degré de localisation de la déformation au cours des stades de refroidissement ultérieurs.

  • Titre traduit

    Magmas-detachments interactions : From field (Aegean Sea, Greece) to experimental work


  • Résumé

    Magma intrusions within the lithosphere are often considered as thermomechanical instabilities capable to locally and transiently stimulate strain localization. With the aim of testing this model and determining possible mechanisms that govern the initiation of localized deformation at the contact and within magmatic bodies, this thesis combine a fieldwork with an experimental approach. The Cyclades (Aegean Sea, Greece) form a highly extended continental domain in which five metamorphic core complexes (MCCs) were intruded by magmatic complexes, themselves capped by detachment systems. All collected structural and kinematic data, combined with previous investigations, converge toward a regional scheme in which magmatic bodies dynamically impacted the late evolution of the Cycladic MCCs. Granitoids were emplaced in relatively short time period (15-9 Ma) while metamorphic domes were largely exhumed after more than 10 Myrs of extension. None of those intrusions thereby proves to be a real candidate for the genesis of MCCs. However, continuums of deformation recorded within granitoids (magmatic to ductile/brittle states) as well as geometrical relationships with detachments suggest a pivotal role of magmatic complexes in redistribution and localization processes of the deformation, with in particular the sequential development of detachments. Precursors of strain localization within partially cristallized magmas have been concurrently deciphered by an experimental study. The investigation of the structural behavior of magmas, chemically and texturally similar to natural systems, corroborates that strain localization is efficiently activated along interfaces with contrasting rheology such as in the vicinity of synplutonic dikes. It has been also shown that the initial presence of textural inhomogeneities (e.g. like clusters) in medium-crystallized magmas can drastically influence the degree of strain localization during subsequent cooling stages.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 19-12-2019


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