En Albanie méridionale, les niveaux carbonatées d'âge Crétacé supérieur - Paléocène situés dans la chaîne plissée d'avant-pays des Albanides représentent le principal réservoir producteur en Méditerranée centrale. Dans ces zones complexes, les risques de destruction de la porosité et de la perméabilité des réservoirs sont accrus en raison de la possibilité de fortes circulations de fluides, de la compaction due aux profondeurs atteintes par le réservoir, des contraintes compressives et aux comportements des failles. Les principaux résultats de cette étude ont montré que la fracturation des niveaux réservoirs a une origine pré-plissement, associée à la flexure de l'avant-pays. La première phase de cimentation enregistrée a une signature météorique, impliquant des circulations de fluides descendantes et le développement d'un bombement précoce dans le Bassin Ionien. Ce fluide, fortement enrichi en strontium, atteste de la présence d'importantes interactions fluide-roche avec les évaporites du Trias localisées au niveau des diapirs. Puis, une augmentation de la contrainte compressive horizontale entraîne la migration de fluide en surpression et le développement d'une fracturation hydraulique. L'amorce des chevauchements se traduit par une augmentation rapide de l'enfouissement tectonique, déterminée par la hausse des températures de précipitation des ciments carbonatés. A ce moment, des circulations de fluides ascendantes ou descendantes, riches en sulfate, sont enregistrés. L'étape finale enregistrée se caractérise par le soulèvement de l'unité de Berati, permettant le développement d'une karstification sélective due à la circulation de fluide météorique.

La thèse s'appuie sur une cartographie et un échantillonnage structural et pétrographique systématique dans une zone de l'Himalaya Central du Népal, entre les transversales de la Kali Gandaki à l'Ouest (E83°30') de la Trisuli Gandaki à l'Est (E85°20'), sur une surface d'environ 9000 km2. Cette zone correspond essentiellement aux formations métamorphiques du Moyen Himalaya et du Cristallin du Haut Himalaya, séparées par un chevauchement majeur et omniprésent en Himalaya, le Grand Chevauchement Central (ou MCT). La thèse est découpée en quatre parties, traitant respectivement de la lithologie des grands ensembles structuraux, du métamorphisme puis de la déformation dans la zone du MCT, et enfin d'une synthèse sur la nature et le fonctionnement du MCT. La première partie commence par une description des formations qui composent le Cristallin du Haut Himalaya, que l'on peut ici subdiviser en trois formations, métapélites alumineuses à la base, gneiss à minéraux calciques au dessus, orthogneiss (anciens granites à env. 500 Ma) au sommet. On montre qu'il y a d'importantes variations d'épaisseur latérale (épaisseur totale augmentant de 5 à 12 km d'Ouest en Est). Les formations du Moyen Himalaya (Formations du Moyen Pays Népalais), en dessous du MCT, sont séparées en deux ensembles : ensemble inférieur, série de grès épaisse de 2000 à 4000m, se terminant par des niveaux quartzitiques, et dessinant un grand anticlinal; ensemble supérieur, comprenant de manière caractéristique des niveaux carbonatés et carbonés (schistes noirs), préservé sur les flancs Nord et Sud de l'anticlinal. Au Sud, le métamorphisme et la déformation sont peu intenses, et l'auteur propose que ces formations soient la suite stratigraphique normale (la couverture) de l'ensemble gréso-quartzitique inférieur. Des restes de fossiles sont mentionnés dans les schistes noirs, mais non datés. Au Nord, juste sous le MCT, ces formations sont métamorphiques et très déformées (elles sont reprises dans la déformation associée au MCT), mais se parallélisent néanmoins bien avec les formations méridionales. La seconde partie est consacrée à l'étude du métamorphisme dans la zone du chevauchement central, métamorphisme caractérisé par une disposition "inverse" (i.e. métamorphisme décroissant lorsque l'on descend dans la pile structurale) qui a intrigué de longue date les géologues himalayens. Un inventaire systématique des minéraux et paragénèses minérales est effectué, une attention toute particulière étant donnée au calage des minéraux de métamorphisme par rapport à la déformation. Ceci permet de définir cartographiquement différentes zones métamorphiques et les isogrades qui les séparent. L'amplitude du relief permet de déterminer la géométrie 3D de ces isogrades, qui sont en première approximation parallèles au MCT. Les conditions P-Tp associées sont définies par l'étude des paragénèses des roches alumineuses dans le système KFMASH. Les équilibres chloritoïde-grenat-disthène sont particulièrement discutés. Un trajet P-Tp à travers la zone du MCT est établi, trajet qui ne montre pas de discontinuité au passage du MCT, et un fort gradient thermique en dessous du MCT. Les données métamorphiques (thermiques, structurales, à échelle du minéral et à échelle de la carte) permettent ainsi d'établir le lien entre métamorphisme inverse et fonctionnement du MCT. Les données thermobarométriques tardi-métamorphiques sont précisées par une étude systématique des inclusions fluides (à H2O +/- CO2 et sels) contenues dans les lentilles de quartz d'exsudation syn-schisteuses. L'auteur montre que la structure barométrique dans la zone du MCT ne peut s'expliquer sans impliquer une forte érosion syn-fonctionnement du MCT. La troisième partie détaille la déformation de part et d'autre du MCT, de l'échelle de l'affleurement jusqu'à l'échelle du réseau : l'importance des structures mésoscopiques à symétrie monoclinique est soulignée, en particulier les amandes métriques à millimétriques associant plan de cisaillement et plan d'aplatissement. Une étude systématique de l'orientation préférentielle des axes C du quartz dans les niveaux de quartzites a été réalisée (en collaboration avec J.L. Bouchez) : comme à échelle de l'affleurement ou de la lame-mince, la fabrique de réseau a une symétrie monoclinique prédominante, de plus en plus forte quand on se rapproche du MCT. Cette partie décrit donc un certain nombre de structures de cisaillement, pour certaines inédites à l'époque, et les utilise pour montrer que le MCT n'est pas un simple chevauchement, mais une zone de cisaillement hétérogène d'épaisseur plurikilométrique. La quatrième partie récapitule les principaux éléments nouveaux apportés à l'histoire thermique et structurale du MCT. Toutes les nouvelles données du travail confirment la relation causale entre MCT et métamorphisme inverse, et ont des implications sur le caractère thermique chaud de la croûte indienne lors du chevauchement, et sur l'importance du rôle de l'érosion. Le modèle du "fer à repasser" (P. Le Fort) proposé à l'époque pour expliquer ce métamorphisme inverse est discuté et ses limites soulignées.

La nucléation, la croissance et la dissociation des hydrates de gaz au voisinage d’un ménisque eau – gaz dans des capillaires de verre sont étudiées par vidéo-microscopie et spectroscopie Raman à température, pression, mouillabilité et géométrie du substrat contrôlées. Dans ce travail, deux hydrates simples de structure I (hydrate de CO2 et hydrate de CH4), deux hydrates simples de structure II (N2 et Cyclopentane) et un hydrate double (cyclopentane + CO2) sont examinés. En baissant la température bien au-dessous de 0 °C, i.e., sous un fort sous-refroidissement, tous ces hydrates, excepté l’hydrate de cyclopentane, nucléent sans que la glace soit formée. L’hydrate forme d’abord une croûte polycristalline sur le ménisque eau-molécule invitée (guest). Ensuite, il se propage rapidement à partir de ce ménisque dans l’eau sous forme de fibres ou dendrites et le long de la paroi capillaire sous forme d’une croûte fine et polycristalline appelée ”halo”. Sur un substrat hydrophile, ce halo avance du côté de la phase invitée, alimenté par une couche d’eau entre le halo et la paroi interne du capillaire. Symétriquement, sur un verre hydrophobe (traité au silane), le halo et une couche de la phase invitée se propagent du côté eau. Aucun halo n’est observé sur un substrat de mouillabilité intermédiaire. La croissance et la morphologie du halo d’hydrate et l’épaisseur de sa couche sous-jacente d’eau (ou de phase invitée) dépendent fortement du sous-refroidissement. Grâce au faible volume du capillaire utilisé et à la vitesse rapide de refroidissement, la limite de métastabilité de l’hydrate de CO2 est approchée pour différentes pressions et mouillabilité. Le régime des faibles sous-refroidissements est également étudié : une nouvelle morphologie d’hydrate de CO2 est découverte pour des sous-refroidissements inférieurs à 0,5 °C, constituée d’un cristal creux, générée au niveau du ménisque eau – guest et avançant du côté guest le long du verre, alimenté par une épaisse couche d’eau prise en sandwich entre le verre et ce cristal. Une nouvelle procédure est proposée pour détermination des conditions d’équilibre des hydrates de gaz dans une large plage de température et de pression, y compris l’extension métastable de la ligne triphasique (eau liquide – hydrate – guest) jusqu’à des températures bien inférieures à 0 °C. Enfin, les mécanismes par lesquels le CO2 et le cyclopentane agissent en synergie pour former l’hydrate de structure II sont discutés. / The nucleation, growth and dissociation of gas hydrate across a water – gas meniscus in glass capillaries are investigated by means of video-microscopy and confocal Raman spec- troscopy under controlled temperature, pressure, cooling rate and substrate wettability and geometry. Structure I and II hydrates are examined, with the following guest molecules: CO2, CH4, N2, cyclopentane, and cyclopentane + CO2. By lowering the temperature well below 0 °C, i.e., under strong subcooling, all these hydrates but the cyclopentane hydrate nucleate without forming ice on the liquid water – guest meniscus, which is rapidly covered with a polycrystalline crust. The hydrate then propagates from this meniscus as fast-growing fibers or dendrites in bulk water and as a thin polycrystalline crust, or halo, along the capillary wall. On water-wet substrates, this halo advances on the guest side of the meniscus, fed by a water layer sandwiched between the halo and glass. Symmetrically, on guest-wet (silane-treated) glass, the halo and an underlying guest layer grow on the water side of the interface. No halo is observed on intermediate-wet glass. The hydrate halo growth and morphology and the thickness of its underlying water (or guest) layer strongly depend on subcooling. Thanks to the small capillary volume and the rapid temperature descent, the metastability limit of CO2 hydrate is approached for various pressures and substrate wettabilities. The low subcooling regime is investigated as well: a novel CO2 hydrate morphology is discovered for subcoolings below 0.5 °C, which consist of a hollow hydrate crystal originating from the water – guest meniscus and advancing on the guest side along glass, fed by a thick water layer sandwiched between glass and this crystal. A new procedure is proposed to determine gas hydrate dissociation conditions in a large temperature and pressure range, including the metastable extension of the three-phase (liquid water – hydrate - guest) down to temperatures well below 0 °C. Finally, the mechanisms by which CO2 and cyclopentane synergistically act to form the structure II hydrate are discussed.

De fortes concentrations d'40Ar radiogénique en excès ont été découvertes sur des remplissages quartzeux de fissures alpines par la méthode de datation conventionnelle K - Ar. Cet argon radiogénique en excès se localiserait préférentiellement dans les inclusions fluides du quartz. La caractérisation thermo-barométrique de ces inclusions indique qu'elles ont piégé des fluides associés au métamorphisme régional. Leur analyse K - Ar a montré des rapports isotopiques 40 Ar /36Ar d'argons anormaux à l'échelle régionale. Le piégeage de ces fluides s'effectuerait au début du refroidissement général, juste après le pic du métamorphisme. La datation conventionnelle des phyllosilicates fournit des résultats hétérogènes et plus vieux que l'âge géologique possible. Mais, si l'on considère que l'âge K - Ar d'un phyllosilicate métamorphique correspond aussi au début du refroidissement, il y a identité entre l'âge de ces phyllosilicates et le moment du piégeage des inclusions fluides des quartz. Ceci autoriserait la simple soustraction de l'excès d'argon radiogénique contenu dans les quartz de celui mesuré dans les phyllosilicates. De façon surprenante, bien que ce procédé ne puisse être considéré comme totalement valide, les âges corrigés calculés correspondent à l'âge supposé du métamorphisme. Le fait caractéristique majeur des unités étudiées dans ce travail, est leur relative"imperméabilité". Tout événement métamorphique affectant ces séquences, provoque la libération de l'argon radiogénique préalablement accumulé. Cet argon ne peut s'échapper totalement et reste partiellement dissout dans les fluides formés durant le métamorphisme. Ces fluides sont donc enrichis en 40Ar radiogénique, et piégés dans "tous les minéraux", y compris les quartz, pendant leur croissance.