Subduction de mont sous-marin dans la Zone de Suture du Zagros : caractérisation structurale et pétrologique, et implications pour la sismogenèse

Seamount subduction in the Zagros Suture Zone : structural and petrologic characterization and implications for seismogenesis

• Auteur / Autrice : Guillaume Bonnet
• Direction : Philippe Agard, Marc Fournier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance le 05/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre de Paris (2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Jolivet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Federico Rossetti, Francesca Meneghini, Samuel Angiboust
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Guillot, Javier Escartín

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochimie

Subduction

Zagros (Iran ; chaîne de montagne)

Sismologie

Mots clés libres

Mont sous-marin

Arc

Subduction

Schiste-bleu

Séisme

Zagros

Géochimie

Datation

Seamount

Subduction

Earthquake

Résumé

Les monts sous-marins subductés jouent un rôle majeur dans le comportement mécanique et sismogénique des zones de subduction: sont-ils des barrières à la propagation des séismes ou bien des aspérités permettant leur nucléation ? Les rares exemples naturels arrachés de la plaque plongeante le long de l'interface de subduction et préservés de la subduction représentent donc des témoins précieux des processus profonds. Cette thèse de doctorat reporte l'existence d'un mont sous-marin dans la zone de suture du Zagros (l'unité de Siah Kuh). Cette unité de 20x12 km de large et d'un minimum de 1.5 km de hauteur est composée de basaltes en coussins couverts de calcaire récifal et s'est formée au sein d'un arc volcanique au Crétacé supérieur. La présence de minéraux de HP-BT dans l'ensemble de la structure et dans des zones de déformation compressive localisée montrent qu'elle a été subductée jusqu' à environ 30 km. La déformation synchrone de la subduction, liée à l'écaillage interne du mont sous-marin, est assistée par des décollements enracinés dans la serpentinite ou dans des sédiments, ce qui limite possiblement l'essentiel de l'activité sismique, étant donné qu'une unique pseudotachylite a été observée, témoignant d'un séisme de magnitude Mw2-3.Nous discutons des processus océaniques de déstabilisation de pente et de subsidence, et des processus de subduction comme le couplage mécanique, les surpressions de fluide et/ou tectoniques ainsi que la nature des fluides de subduction. Nous finissons en proposant un modèles d'évolution de cette unité en relation avec les autres unités océaniques héritées de la Néotethys.

Eamounts are for the most part subducted with the downgoing oceanic plate. They are expected to critically impact the mechanical and seismogenic behavior of subduction zones, but their exact role is strongly debated (i.e. as to whether they represent barriers to propagation or asperities promoting nucleation). Rare natural examples of metamorphosed seamounts, that got sliced off the slab along the plate interface are therefore precious witnesses to document processes operating at depth.This PhD thesis reports the existence of a former seamount in the Zagros suture zone (the Siah Kuh unit).This 20x12 kilometer-large, minimum 1.5 km-high unit composed of pillow basalts capped by reef limestone was formed in an arc environment during the Late Cretaceous.HP-LT minerals (lawsonite, aragonite veins, blue amphibole) found across the whole structure, particularly in zones of localized compressive deformation, indicate that this seamount was shallowly subducted at 30 km. Syn-subduction deformation is assisted by dŽcollement rooting in serpentinite and/or oceanic sediments and is related to the internal slicing of the seamount. The presence of soft layers may prevent most of the seismic activity, since only one pseudotachylite, recording a Mw2-3 earthquake has been found. The Siah Kuh unit is also a perfect target to investigate oceanic processes such as slope destabilization and subsidence, and subduction processes such as mechanical coupling, fluid/tectonic overpressure and the nature of subduction fluids. We finally build a model for the tectonic evolution of the Siah Kuh unit and its relationship with other ophiolites.