Déformations de la croûte océanique à l’interface de subduction dans les conditions des glissements transitoires profonds

Overview & Synopsis

La compréhension de l’interface de subduction est primordiale afin de contraindre la dynamique des zones de subduction (localisation de la sismicité, cycle sismique, déformation court et long-terme, etc). À partir du XXIème siècle, notre façon d’analyser la mécanique de subduction a été remise en question par la découverte de glissements transitoires profonds se produisant le long de ces interfaces. Ces glissements correspondent aux glissements lents et aux trémors non-volcaniques. Leur zone de production est située dans les conditions du faciès métamorphique schiste bleu principalement, entre 25 et 55 km de profondeur et sous des températures comprises entre 350 et 550°C, dans le chenal de de subduction où au niveau de la croûte océanique subduite. La découverte de ces signaux transitoires (asismique et sismique) ont mis en évidence une hétérogénéité de la déformation dans ces zones d’interfaces. L’objet géologique le plus étudié et le plus associé à ces glissements correspond aux ceintures de mélange présentes dans le chenal de subduction. Ces ceintures, également appelées mélange tectonique, sont caractérisées par une déformation fragile et ductile. Elles sont composées de lentilles de nature lithologiques différentes fracturées (de taille métrique à hm) incluses dans un ensemble ductile de métasédiments ou serpentinites. Les trémors non-volcaniques sont quant à eux associés aux veines induites par la circulation de fluide créant des surpressions. Dans les complexes de subduction exhumée, des écailles de croûte océanique HP-LT de faciès métamorphiques schiste bleu sont également observées. Plusieurs études ont montré que le découpage de la croûte océanique du panneau plongeant est favorisé à 40 km de profondeur, ce qui coïncide avec les profondeurs de la zone de production des glissements transitoires profonds. Ainsi, les déformations impliquées lors de l’écaillage de la croûte océanique dans les conditions du faciès schiste bleu pourraient également être responsable de la production de ces glissements. Dans cette thèse, nous étudions une écaille de croûte océanique située au sein du massif de la Cima di Gratera (Cap Corse). Les estimations des conditions P-T ont révélé que le pic métamorphique enregistré par cette écaille est compris entre 16,2 et 19,4 kbar et 487 et 519°C, ce qui correspond principalement à un faciès métamorphique schiste bleu. Les observations de terrain révèlent trois types de déformation fragile-ductile à des échelles différentes : (1) la coexistence de pseudotachylites pluri-générationnelles et d’une mylonitisation au contact mafique-ultramafique à l'échelle kilométrique. (2) Un assemblage « block in matrix » composé de lentilles gabbroïques et de péridotites d’échelle métrique fracturée dans des serpentinites foliées. (3) Dans les métagabbros schiste bleu, une microfracturation des porphyroclastes de clinopyroxène inclus dans une matrice fine de lawsonite et glaucophane. À partir d’observations pétrologiques, (micro)structurales, et chimiques, nous caractérisons les origines et les cinétiques des différentes déformations observées dans l’écaille de croûte océanique de la Cima di Gratera, À partir de modèles numériques de cisaillement simple 2D, nous montrons que les conditions du comportement fragile-ductile sont plus restreintes que celles prédites par la théorie (contrainte par les transitions fragiles-ductiles des deux phases), et sont contrôlées par le rapport de résistance entre la phase fragile forte et la phase ductile faible. De plus, les conditions P-T-z du comportement rhéologique fragile-ductile dans un système biphase inspiré rhéologiquement soit des métagabbros schiste bleu soit du mélange tectonique sont comprises dans les conditions des glissements transitoires profonds.