Delphine Charpentier, maître de conférences en géologie, soutiendra son Habilitation à Diriger des Recherches le mercredi 13 avril à 14h en amphi Croisot.
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Contact : delphine.charpentier chez univ-fcomte.fr
Les processus d’interaction fluides-minéraux :
Les phyllosilicates comme marqueurs des réactions
La modélisation numérique comme outil interprétatif
Composition du jury :
Mme Béatrice Ledésert, Professeur, Univ. de Cergy Pontoise, Rapportrice
Mme Patricia Patrier, Professeur, Univ. de Poitiers, Rapportrice
M. Jean-François Deconinck, Professeur, Univ. de Bourgogne, Rapporteur
Mme Martine Buatier, Professeur, Univ. de Franche-Comté, Examinatrice
M. Michel Cathelineau, Directeur de Recherche, Univ. de Lorraine, Examinateur
M. Yann Rolland, Professeur, Univ. de Savoie, Examinateur
Mme Anne-Marie Karpoff, Directeur de Recherche, Univ. de Strasbourg, Invitée
Résumé
L’ensemble de mes travaux a porté sur les interactions fluides-minéraux, en particulier lorsque des minéraux argileux (phyllosilicates) y entraient en jeu. Je me suis notamment intéressée à l’utilisation des minéraux argileux comme marqueurs des conditions des processus géologiques au cours desquels ils se sont formés. En effet, se formant et se transformant dans les parties les plus superficielles de la terre, les phyllosilicates sont des témoins directs du couplage entre les forçages internes de long terme et les forçages externes de plus courte période. De plus, la composition, la structure et la texture des phyllosilicates sont très sensibles à la diagenèse, à l’activité tectonique et aux interactions avec les fluides. Par conséquent, les phyllosilicates peuvent être utilisés comme marqueurs de l’évolution des bassins sédimentaires, des mécanismes de déformation, et des conditions de P-T mais aussi chimiques de divers événements géologiques. Cela en fait des enregistreurs clefs de l’évolution de la « zone critique » soumise à l’effet direct du changement climatique et des usages de l’homme. Ils peuvent également être utilisés pour retrouver les différentes étapes de l’évolution d’un bassin sédimentaire. Cependant, reconstituer le trajet Pression-Température-temps (P-T-t) demeure un challenge car les minéraux argileux marqueurs de la déformation sont de petite taille, et la roche n’est parfois que partiellement transformée.
Plusieurs processus géologiques ont été étudiés.
1/ L’effet de la diagénèse en contexte de tectonique compressive a été abordée dans le cadre des grès d’Annot et de la zone de subduction de la plaque océanique Cocos. Nous avons montré que des processus de tectonique compressive peuvent induire un enfouissement précoce de sédiments. Les transformations des minéraux argileux présents associées à cet enfouissement sont semblables aux transformations généralement décrites lors de processus diagénétiques classiques. Les conséquences sur les propriétés des matériaux sont probablement également comparables. En effet, notre étude des sédiments subductés au large du Costa Rica a permis de montrer que ces transformations peuvent libérer des quantités d’eau non négligeables qui vont avoir un impact sur la stabilité de la colonne sédimentaire subductante. La profondeur correspondante au maximum de libération d’eau est également la profondeur principale de localisation des séismes.
2/ L’histoire polyphasée associée à l’activation de failles a été abordée dans la Zone Axial pyrénéenne en étudiant les deux systèmes chevauchants principaux, Eaux-Chaudes/Mont-Perdu et Gavarnie. Les deux exemples d’étude ont montré la pertinence d’utiliser la composition des chlorites afin de déterminer leur température de formation et ainsi de remonter aux conditions de circulation des fluides dans des zones de faille. Ils ont également montré la difficulté d’interprétation de ces données et mis en exergue l’importance d’une étude pétrographique et minéralogique fine en amont. En effet, la nature du phénomène lié à la formation des chlorites ne peut être déterminée que par cette étude préalable.
3/ Les échelles et conditions des transferts de fluides ont été abordées à la fois dans le cadre des circulations de fluides dans les systèmes chevauchants de la Zone Axiale Pyrénéenne et dans des sédiments pélagiques au large du Costa Rica. Nous avons montré que le couplage d’une analyse minéralogique et géochimique avec le calcul de bilans de matière et de la modélisation thermodynamique permet de déterminer la nature du fluide interagissant avec les roches du protolithe, le degré d’ouverture du système et les conditions de redox du milieu ayant conduit à la formation de phyllosilicates. De plus, cette approche a permis de comprendre des mécanismes de néoformation à micro échelle.
