Dissertation--Géophysique interne--Montpellier II, 2005. / Bibliogr. Titre provenant de l'étiquette du support.

Les échantillons étudiés proviennent de carottages effectués lors de la campagne en mer Ticoflux 2 au large de la côte ouest du Costa Rica, en 2002. Ils ont été prélevés sur les pentes nord-ouest du « Mont Dorado » : une zone où des décharges diffuses de fluides de faible température ont été localisées. Nos données ont été focalisées sur la carotte GC50, composée de boues hémipélagiques altérées présentant des argiles, des zéolites, localement des oxydes Fe/Mn, ainsi que des phosphates.<br />La caractérisation minéralogique (DRX, MEB, MET-EDX) et chimique (majeurs, traces, terres rares) des nouvelles phases minérales formées in situ dans le sédiment GC50 a permis de mettre en évidence deux phases d'altération. La première phase consiste en un processus de diagenèse précoce. La deuxième phase d'altération engendre la précipitation d'apatites et d'oxydes Mn/Fe essentiellement localisés près de l'interface sédiment-basalte. Les données de la géochimie isotopique du strontium et du néodyme, ainsi que la distribution des spectres des Terres Rares, ont permis de préciser la nature du fluide à l'origine de la seconde phase d'altération. Ces marqueurs géochimiques suggèrent la décharge d'un fluide hydrothermal de basse température ayant très peu interagit avec le basalte lors de sa circulation dans la croûte.<br />Une étude plus poussée (EXAFS, METHR) sur les échantillons riches en oxydes Mn/Fe a permis de proposer un modèle de formation et d'évolution des oxydes Mn, dans ce contexte hydrothermal hors axe. Ce modèle démontre que la formation de todorokite (tectomanganate), minéral ubiquiste en milieu marin, nécessite la présence d'un précurseur, ici la vernadite (phyllomanganate).

Six sites ont été choisis pour une étude comparative de pillow lavas provenant de différents contextes géologiques: (1) Dorsale Nord-Atlantique 36' N, (2) Ride Est-Pacifique 13' N, (3) Monts Ibléens en Sicile sud-orientale et (4) Laves pré-etnéennes (Aci Castello) en Sicile orientale, (5) Massif du Montgenèvre (France/Italie) et (6) Zone d'Arosa (Suisse) dans les Alpes. Sur les dorsales actuelles a été échantillonné du matériel volcanique frais ("âge 0"), les laves siciliennes, légèrement altérées, sont d'âge miocène-pléistocène, enfin les laves alpines font partie de complexes ophiolitiques Jurassique supérieur-Crétacé inférieur à moyen. Les études comparatives se sont portées prioritairement sur les aspects morphologiques de ces unités effusives sous-marines. L'architecture et les dynamismes éruptifs au sein de différents ensembles paléovolcaniques ont été reconstitués à la lumière des observations de coulées récentes sur les dorsales actuelles. Les principaux facteurs ayant présidé à la mise en place des pillows sont : le taux d'effusion, la fluidité de la lave, sa vitesse d'écoulement, les surfaces topographiques sous-jacentes (inclinaison, reliefs) et enfin la gravité. Il ressort que les pillow lavas des domaines océaniques actuels et ophiolitiques présentent de nombreuses similitudes morphologiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ces deux cas essentiellement effusives avec des taux d'effusion élevés indiqués par une abondance de laves massives, de méga-pillows et de pillows peu vésiculaires. Les laves siciliennes se différencient elles par des morphologies plus arrondies et une abondance de brèches et matériaux volcaniclastiques. Les activités volcaniques apparaissent dans ce cas plus franchement explosives, la forte vésicularité des laves siciliennes attestent de leur mise en place sous de faibles profondeurs d'eau. Dans tous les sites , des unités bréchiques apparaissent étroitement associées aux pillow lavas, elles seraient liées aux facteurs suivants: baisse de l'apport de lave,autobréchification, friction interne, hydromagmatisme et phénomènes gravitaires. Ainsi sur la plupart des sites étudiés, des édifices volcaniques construits ont pu être mis en évidence. Ces édifices présentent un coeur en laves massives (faciès proximaux), passant verticalement et latéralement à des pillows allongés puis bréchifiés, et enfin à des accumulations de brèches de laves par baisse de l'apport de lave (faciès distaux). Ces édifices ont des tailles décamétriques à hectométriques sur les rides actuelles, les séquences volcaniques siciliennes présentent des tailles similaires, alors que dans les ophiolites alpines, les effets de la tectonique ne permettent que des observations fragmentaires. Les roches étudiées correspondent à des laves aphyriques à (micro-)porphyriques, avec comme phases minéralogiques précoces: olivine, plagioclase, spinelle chromifère et clinopyroxène (+ orthopyroxène). Ce sont des basaltes de type subalcalin tholéiitique à transitionnel: NàT-MORB (rides actuelles + ophiolites alpines) à intraplaque océanique: WPB (laves siciliennes). Les pillow lavas océaniques actuels et ophiolitiques montrent de grandes similitudes texturales, mais les transitions graduelles entre les bords et les centres s'effectuent sur des distances variables. Ainsi ces variations sont beaucoup plus rapides dans les laves actuelles que dans celles ophiolitiques, liées peut-être à des gradients thermiques originellement plus faibles dans les dernières. Les pillows siciliens, porphyriques, présentent des transitions encore plus rapides et sont dépourvus de textures variolitiques. Les textures variolitiques sont caractéristiques des laves aphyriques, elles paraissent dépendre intimement de la vitesse de cristallisation, du gradient originel thermique entre les bords et les centres des pillows, de la vésicularité, ainsi que de la présence de phases minéralogiques primaires (phénocristaux) inhibant leur développement. L'altération (océanique et hydrothermale) et le métamorphisme mettent encore mieux en évidence les textures variolitiques, en accentuant le contraste de composition avec la mésostase : varioles pluricentimétriques dans les pillows ophiolitiques.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'ophiolite d'Oman permet d'étudier un morceau de lithosphère océanique formé à une dorsale rapide et échoué sur le continent. La structure générale permet de reconnaître la présence de plusieurs diapirs dont certains alimentaient la dorsale d'origine, partiellement obductée avec l'ophiolite. Le diapir de Maqsad est l'exemple type d'un diapir à l'axe. Les linéations verticales couvrent 100 km2 et tournent à l'horizontale au sein d'une zone de transition riche en magma, épaisse de 500 m, juste sous le Moho. Un flux forcé et radial est issu du diapir. Un calcul prédit que ce flux divergent devient passif à 10 km du diapir, comme le suggèrent nos données de terrain. Le diapir de Nakhl a des caractères similaires, tandis que le diapir de Mansah, éloigné de l'axe de la paleodorsale, est bordé par des zones de cisaillement et des injections de diabase qui attestent qu'il poinçonnait une lithosphère refroidie. Dans une seconde partie, les traces de magma dans les péridotites sont étudiées par analyse d'image sur des lames minces. On montre que les poches de liquide ont un allongement préférentiellement parallèle à la linéation et proportionnel à la force de la fabrique cristallographique de l'olivine. Ces données sont utilisées pour calculer les propriétés sismiques des échantillons. Nos résultats suggèrent que la quantité de liquide au Moho de la dorsale Est Pacifique peut être sous estimée à cause de l'anisotropie des roches. Enfin, une modélisation sismique d'un diapir, à partir de nos données structurales et des vitesses sismiques calculées permet de comparer les données d'Oman et de l'EPR.

Les cônes de Puyo, les laves de Mera et le stratovolcan Pan de Azucar, trois formations Plio-Quarternaires situées dans l'arrière-arc volcanique (Oriente), ont émis des laves potassiques pauvres en silice. La modélisation géochimique et l'étude expérimentale réalisée en piston-cylindre ont permis de contraindre l'origine et l'évolution de ces magmas. D'abord, le coin de manteau lherzolitique est métasomatisé par 3-5% de liquide silicaté. Il fond ensuite partiellement (1-4%), entre 2-3GPa et 1170-1400°C, en laissant un résidu lherzolitique à grenat+-phlogopite. Alors que les séries de Mera et du Pan de Azucar se différencient par cristallisation fractionnée, une faible variation du degré de fusion engendre la totalité des laves de Puyo. La participation de liquides silicatés lors de la genèse de ces laves démontre l'influence de la Ride océanique de Carnegie dans l'arrière-arc et indique que la ride est entrée dans la zone de subduction bien avant le Pléistocène inférieur.

L'ophiolite d'Oman permet d'observer les roches mantelliques inaccessibles aux dorsales. Avec cinq diapirs à l'axe (dont Maqsad) et un diapir hors-axe (Mansah), elle permet d'étudier les processus magmatiques en jeu dans les diapirs au niveau de la Zone de Transition au Moho, qui est différente entre les deux types de diapirs avec hors-axe des pyroxénites dans la dunite à la place de gabbros lités à l'axe. Le diapir de Mansah est entouré d'intrusions gabbroïques dans le manteau et la croûte. Les roches hors-axe ont des valeurs d'εNd plus faibles que celles à l'axe qui ont des compositions similaires aux MORB, suggérant une source des liquides plus riche en veines de pyroxénite hors-axe. Les εNd montrent aussi que les pyroxénites et les intrusions gabbroïques sont une suite magmatique. L'abondance de clinopyroxenes hors-axe provient de la réaction entre des liquides provenant de la fusion de veines de pyroxénites avec la harzburgite appauvrie de la lithosphère, ce qui donne à ces clinopyroxènes des compositions appauvries en éléments traces. La présence d'eau provenant de la lithosphère hydratée favorise la cristallisation de ces clinopyroxènes à la place du plagioclase qui doit normalement apparaître à cette profondeur dans la MTZ, ce qui est le cas à l'axe. Le diapir hors-axe pourrait fournir une analogie aux seamounts que l'on trouve actuellement à proximité des dorsales rapides et faire la lumière sur les interactions entre la lithosphère appauvrie et le matériel ascendant hors-axe, ainsi que sur les structures internes de ces seamounts. Ce travail offre des évidences probantes pour l'existence de veines de pyroxénites dans le manteau asthénosphérique sous les dorsales / The Oman ophiolite offers the possibility to study mantle rocks which are inaccessible at mid-ocean ridges. The presence of five on-axis diapirs and an off-axis diapir allows comparison of magmatic processes occurring in these different settings. The Moho Transition Zone is dominated by dunite in both cases, but off-axis includes massive pyroxenites instead of layered gabbro. The off-axis diapir is surrounded by gabbroic intrusions in the crust and mantle, which are not found elsewhere in the ophiolite. While the on-axis samples have εNd values similar to those of MORB, all of the off-axis rocks have less radiogenic Nd suggesting a larger contribution from melting of pyroxenite veins in the off-axis source. The abundance of clinopyroxene in the off-axis MTZ results from the reaction between the pyroxenite-derived melts and the depleted harzburgite of the lithosphere, which explains the highly depleted incompatible trace element compositions of the clinopyroxenes. The presence of water from the hydrated lithosphere favors the crystallization of clinopyroxene instead of plagioclase, which should normally appear at this depth in the MTZ, as is the case on-axis. The gabbroic intrusions in the mantle and crust surrounding the off-axis diapir crystallized from the residual magma produced by the interaction between the pyroxenite-derived melts and the harzburgite. The off-axis diapir could be viewed as an analog to seamounts currently found near fast-spreading ridges, and could provide information on their internal structure. More generally, this study provides compelling evidence for the existence of pyroxenite veins in the asthenospheric mantle beneath mid-ocean ridges

Les processus volcaniques et tectoniques sont à l'origine de la création de la croûte océanique et de la sismicité des dorsales, mais sont rarement détectés par les stations sismologiques. Les réseaux d'hydrophones, immergés dans la colonne d'eau océanique, sont capables d'enregistrer les phases acoustiques produites par les séismes sous-marins, les ondes T. Dans l'océan Indien, il y a trois dorsales à taux d'expansion contrastés, les dorsales Sud-Ouest Indienne, Centrale Indienne et Sud-Est Indienne; c'est donc le lieu idéal pour examiner les relations entre sismicité et taux d'expansion. À cet effet, le réseau OHASISBIO, a permis la détection de plus de 1400 séismes en un an le long de ces trois dorsales, soit cinq fois plus que les stations sismologiques.Nonobstant leur taux d'expansion contrastés, le taux de sismicité moyen des dorsales est similaire, montrant qu'il n'y a pas de relation directe entre taux d'expansion et de sismicité. La distribution des séismes le long de l'axe de chaque dorsale est contrastée et révèle des modes d'accrétion différents. Le long de la dorsale Sud-Ouest Indienne, la sismicité est peu abondante mais régulièrement distribuée le long de l'axe à l'est de la zone de fracture de Melville. Au contraire, le long des dorsales Sud-est et Centrale indiennes, la sismicité est bien corrélée avec la segmentation. Les séismes sont concentrés aux extrémités des segments et autour des discontinuités; les centres de segments sont majoritairement asismiques à l'exception des sites hydrothermaux de la dorsale Centrale Indienne et d'un segment actif de la dorsale Sud-Est Indienne. Les variations de la sismicité à l'échelle du segment reflètent l'état thermique de la croûte sous les dorsales Centrale et Sud-Est Indienne cependant que les variations à grande échelle expriment des phénomènes plus profonds sous la dorsale Sud-Ouest Indienne. / Volcanic and tectonic events are responsible for the seismicity associated with sea floor spreading. They are yet poorly detected by land-based seismological networks. Arrays of hydrophones, moored into the SOFAR channel, are capable of recording the seismo-acoustic phase generated by low-magnitude submarine earthquakes, the T waves. In the Indian Ocean, there are three mid-oceanic ridges with contrasted spreading rates, the Southwest, Central and Southeast indian ridges; it is thus the ideal place for examining the relationships between seismicity and spreading rate. To this effect, the OHASISBIO network of hydrophones, detected more than 1400 earthquakes in a year along the three mid-oceanic ridges in the Indian Ocean, which is about five times more events than land-based networks.Although the ridges have contrasted spreading rates, their mean seismicity rates are similar, suggesting that there is no direct relationship between seismicity and spreading rates. The along axis distribution of the seismicity, however, is contrasted and reveals fundamentally different modes of accretion. Along the Southwest Indian Ridge, events are sparse but regularly distributed along the axis, especially east of the Melville fracture zone and in good agreement with tectonic extension. On the contrary, along the Central and Southeast indian ridges, the seismicity is well correlated with the segmentation. Earthquakes cluster at segment ends and discontinuities whereas segment centres are mostly aseismic, except at hydrothermal sites on the Central Indian Ridge and one active segment on the Southeast Indian Ridge. Overall, segment-scale variations in the seismicity reflect the thermal state of the crust beneath the Central and Southeast Indian ridges whereas larger scale variations reveal changes in the mantle temperature under the Southwest Indian Ridge.

Cette thèse regroupe deux études distinctes, qui documentent le contrôle des microstructures sur les propriétés sismiques des roches. La première partie traite du développement des orientations préférentielles cristallographiques (OPC) dans le manteau supérieur, associé aux interactions liquide/magma-roche, enregistré dans des xénolites de péridotites du bassin d'arrière-arc de la mer du Japon. Les caractéristiques microstucturales et géochimiques des échantillons étudiés montrent que l'ouverture arrière-arc active est associée à une déformation du manteau supérieure similaire à celle observée dans l'ophiolite d'Oman. L'initiation de l'extension d'arrière-arc n'est pas associée à de fortes interactions entre percolation magmatique et déformation, en comparaison avec les zones de rifting continentales, probablement en raison des taille et durée relativement petites de l'épisode d'ouverture. La seconde partie présente une base de données unique d'OPC de plagioclase de roches mafiques plus ou moins déformées. Les OPC sont classées en 3 types principaux; leurs caractéristiques en fonction du régime de déformation (magmatique ou plastique) sont présentées et discutées. Les propriétés sismiques calculées des roches gabbroiques montrent que l'anisotropie tend à croitre avec l'intensité des fabriques, bien qu'elle soit généralement faible, en raison des effets opposés des olivines/clinopyroxènes et du plagioclase. / This thesis compiles two distinct studies that both document the control of microstructures on rock seismic properties. The first part deals with the development of crystallographic preferred orientations (CPO) in the uppermost mantle associated with melt/fluid-rock interactions, recorded in peridotites xenoliths from the Japan sea back-arc basin. The microstructural and geochemical characteristics of the studied samples reveal that active spreading is associated to uppermost mantle deformation similar to that observed in the Oman ophiolite. At the onset of back-arc spreading, there are no strong interactions between melt percolation and deformation in comparison to continental rift zones, probably due to the relatively small size and short duration of the spreading event. The second part presents a unique database of plagioclase CPO from variously deformed mafic rocks. CPO are grouped in three main types; their characteristics as a function of deformation regime (magmatic or crystal-plastic) are outlined and discussed. Calculated seismic properties of gabbroic rocks show that anisotropy tends to increase as a function of fabric strength, although it is generally weak, due to the competing effect of olivine/clinopyroxene and plagioclase.

Les glucocorticoïdes (GC) sont des hormones stéroïdes synthétisées par les glandes surrénales. La production de ces GC est une des réponses de l’organisme pour rétablir l’homéostasie grâce à différentes actions comprenant des effets centraux sur le comportement et la douleur. C’est ce dernier qui a fait l’objet de mes travaux dans le cadre de cette thèse.Les afférences sensorielles primaires véhiculent les informations de la périphérie dans les cornes dorsales de la moelle épinière. Ces informations qui peuvent être nociceptives sont modulées par un réseau de neurones spinal avant d’être transmises et intégrées. Nous avons montré que les GC sont impliqués dans la maturation et le fonctionnement de la transmission inhibitrice faisant intervenir le neurotransmetteur GABA. Dans les cornes dorsales, cette inhibition est cruciale pour limiter les mécanismes de transmission de l’information nociceptive. / Glucocorticoids (GC) are steroid hormones synthesized in adrenals following HPA axis activation. GC production is a response of the organism to alleviate homeostasis perturbations through different actions. One of them involves central neuronal modulation of behavior and pain perception.Primary afferents convey peripheral sensory information in the dorsal horns of the spinal cord. This information can be nociceptive and are modulated by a spinal neuronal network before being transmitted and integrated. We showed that GC are implied in the maturation and functioning of the inhibitory transmission involving GABA neurotransmitter. In the dorsal horns this inhibitory transmission is of major importance, limiting the processing of nociceptive information.