L’origine de la sismicité intermédiaire est discutée dans la communauté scientifique depuis des décennies. L’occurrence des séismes sous des conditions élevées en pression et température ne peut pas être expliquée par les modèles classiques qui reposent sur le comportement fragile des matériaux. Les observations géophysiques combinées aux calculs thermodynamiques montrent que dans les zones de subduction, une partie des tremblements de terre du plan Wadati-Benioff supérieur peut être corrélée avec l’éclogitisation des schistes bleus de la croûte océanique. Ces interprétations, basées sur la géophysique et la modélisation thermodynamique, sont supportées par la présence des pseudotachylites dans les roches de haute pression sur le terrain. La motivation de cette thèse est d’établir un lien entre les réactions métamorphiques pendant l’éclogitisation des schistes bleus/granulites et la formation des séismes intermédiaires en utilisant des méthodes expérimentales (D-DIA et Griggs). Les résultats expérimentaux sur tous les échantillons testés démontrent que la densification pendant les réactions d’éclogitisation joue un rôle clé dans l’activation des mécanismes fragiles, mis en lumière par l’enregistrement d’émissions acoustiques pendant les expériences. Pour les expériences réalisées sur les échantillons de schistes bleus, la transition ductile-fragile est associée à la dégradation thermique du glaucophane pendant la réaction lawsonite- éclogite. Ce résultat est en accord avec la relocalisation et la fréquence de la sismicité intermédiaire dans la partie supérieure du plan Wadati-Benioff. Les résultats préliminaires sur la déformation des granulites montrent que les évènements fragiles enregistrés à haute pression et haute température sont associés à la dégradation thermique des plagioclases, qui induit par une importante réduction de volume. Ces résultats sont également en accord avec les observations géophysiques et géologiques. La distribution des émissions acoustiques enregistrées pendant les expériences révèlent des lois de Gutenberg-Richter similaires à celles observées pour les tremblements de terre naturels. Grace aux corrélations entre nos résultats expérimentaux et les connaissances sur les séismes intermédiaires naturels, nous concluons que les mécanismes expliquant la sismicité pendant nos expériences peuvent expliquer la formation des séismes intermédiaires naturels. Nous proposons ainsi que le processus de densification pendant les réactions d’éclogitisation, qui est associé à une réduction de la taille des grains, est un mécanisme d’affaiblissement commun qui peut expliquer la sismicité intermédiaire. / The origin of intermediate-depth seismicity has been debated for decades, because its formation at elevated depths cannot be explained by classic rock fracture and friction theory. Geophysical and field observations demonstrate that intermediate-depth earthquakes occur in hydrous rocks of the subducting oceanic crust as well as in nominally anhydrous rocks of the lower continental crust. n subduction zones the eclogitization of blueschist correlates very well with the relocation of intermediate-depth earthquakes forming the upper Wadati-Benioff plane and in continent-continent collision zones seismicity is recorded in areas of partially eclogitized granulites. The aim of this thesis is to experimentally investigate the potential of metamorphic reactions during eclogitization on the formation of intermediate-depth earthquakes in the oceanic and the continental crust. For the deformation experiments (D-DIA and Griggs) natural samples, were selected to study the eclogitization of blueschist and granulite in the laboratory. Experimental results on all investigated samples demonstrate that densification during eclogite-facies reaction plays a key role to enable faulting accompanied by acoustic emissions in the laboratory. In blueschist samples the breakdown of glaucophane during the transition from lawsonite-blueschist to lawsonite-eclogite acts as trigger for brittle failure. This is in good agreement with the relocation and frequency of natural intermediate-depth earthquakes of the upper Wadati-Benioff-plane. The preliminary results on granulite deformation show that the breakdown of plagioclase, accompanied by a pronounced volume decrease, weakens the sample to enable brittle failure at high-pressure/high-temperature conditions. Also these results match very well with geophysical and field observations. Gutenberg-Richter distribution of the acoustic emissions reveal that the events recorded during deformation follow the same physical law as earthquakes in nature. Together with the good correlation to natural observation we conclude that natural seismic events are caused by the same underlying mechanisms as our small lab-earthquakes. Based on the experimental results on various natural rock samples we propose densification in conjunction with grain-size reduction during eclogitization as a common weakening mechanism for intermediate-depth earthquakes in lower crustal rocks.

La Nappe de Lindås, au sein de l'Arc de Bergen, Norvège, est un massif anorthositique enfoui et partiellement éclogitisé en profondeur au cours de l'orogénèse calédonienne, qui fut relativement protégé de la rétromorphose pendant son retour vers la surface. L'étude de ces roches du faciès éclogitique nous permet donc de mieux comprendre le détail des processus d'éclogitisation et ses conséquences en terme d'exhumation et de circulation crustale dans les zones de collision. Les grenats granulitiques, bien que relativement résistants aux réactions métamorphiques, subissent lors de l'éclogitisation une fracturation intense et une rééquilibration partielle par diffusion à partir de leur frontière. L'observation au MEB (BSE) des différentes générations de grenat associées à l'épisode éclogitique, et l'estimation des compositions minérales d'équilibre par des méthodes thermobarométriques multi-équilibre, permet de mettre en lumière la vitesse de diffusion beaucoup plus lente du Ca par rapport aux cations métalliques dans le grenat granulitique lors de sa rééquilibration dans le faciès éclogitique. La distribution des orientations des fractures qui parcourent les grenats granulitiques hérités, montre que leur formation est la conséquence directe de la diminution de volume associée aux réactions métamorphiques. La propagation à petite échelle des domaines éclogitisés ne procède donc pas simplement par diffusion du fluide, mais par un processus complexe couplant diffusion, réactions métamorphiques et fracturation des minéraux granulitiques. La caractérisation de la cinématique de la déformation dans le faciès éclogitique de l'île d'Holsnøy, au sein de la Nappe de Lindås montre sa grande cohérence à l'échelle de la zone d'étude (5*5 km), reflétant l'action de forces aux limites, plutôt que de contraintes locales liées aux réactions métamorphiques. Le cisaillement en moyenne vers l'Est, géométriquement restauré dans le contexte de la subduction calédonienne, est interprété comme reflétant le découplage d'unités crustales du panneau plongeant, qui commencent ainsi leur retour vers la surface. La validité d'un tel modèle, où l'éclogitisation permet l'initiation de l'exhumation, est analysée dans le cadre du modèle analytique du chenal de subduction. L'éclogitisation, qui n'est ni instantanée ni spatialement homogène, modifie les propriétés de la croûte, notamment sa densité et sa viscosité. Alors que l'augmentation de densité réduit sa flottabilité, son adoucissement mécanique lui permet de se découpler du manteau lithosphérique qui la tire vers la profondeur. La compétition entre ces deux phénomènes, variable suivant la progression des transformations métamorphiques, est intégrée dans un unique paramètre adimensionnel, le nombre d'exhumation, dont la valeur décrit la capacité de la croûte à être exhumée. La subduction d'une croûte à fort nombre d'exhumation entraîne la création dans le canal de subduction d'un flux retour à partir du domaine partiellement éclogitisé. L'analyse des conditions de ce flux retour montre entre autres que les vitesses d'exhumation de l'ordre des vitesses de convergence des plaques lithosphériques ne sont possibles que pendant le régime transitoire entre l'enfouissement de croûte à faible et fort nombre d'exhumation. Ce travail, qui montre l'importance des réactions d'éclogitisation pour l'exhumation et plus généralement pour la dynamique des zones de collision, souligne en conséquence la nécessité de décrire avec précision les mécanismes micro- et macroscopiques qui permettent la progression et la propagation de l'éclogitisation.