Géodynamique
Le travail de recherche mené au sein de l’équipe Géodynamique se concentre principalement sur la compréhension de la déformation des matériaux crustaux (et mantelliques dans une moindre mesure) à toutes les échelles. Il s’appuie sur les deux pôles de compétences de l’équipe : d’une part la géologie de terrain, qui constitue l’expertise « historique », d’autre part une approche plus quantitative des processus de déformation, articulée autour de la déformation expérimentale (presse Paterson, presse de type « Griggs ») et de la plateforme Gaz rares (6 lignes de sprectroscopie).
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Responsable d'équipe : Raimbourg Hugues
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Axes de recherche
Axe 1 : Processus de déformation
Pour des échelles allant du grain à la zone de cisaillement kilométrique, cet axe de recherche vise à déterminer les connections entre mécanismes de déformation, réactions chimiques et transferts de fluides. En combinant l’étude d’objets naturels, les expériences de laboratoire (presses de Griggs et de Paterson) et la modélisation, nous nous attachons en particulier à décrire les propriétés de matériaux biphasiques, constitués d’une phase solide et d’une deuxième phase fluide (eau ou liquide magmatique).
Déformation, réactions métamorphiques et circulation de fluides (solide + eau) :
- Quel est le rôle des fluides dans la déformation du solide ? Cette étude implique notamment la quantification de la pression-solution et du transport d’éléments dans une phase fluide, ainsi que l’observation de la nucléation de phases dans les mylonites. Nous travaillons d’une part sur des zones de cisaillement naturelles (zone de cisaillement sud-armoricain, Hidaka au Japon), ainsi qu’au travers d’une approche de déformation expérimentale dans des conditions de haute-pression et haute-température (Presse de Griggs).
- Quel est en retour le rôle joué par la déformation pour le transport des fluides ? Nous cherchons à décrire et à quantifier le transport d’eau dans les mylonites, en couplant expériences de déformation et caractérisation de structures naturelles déformées (Infra-Rouge, étude des inclusions fluides). L’objectif est de pouvoir contraindre, en termes de flux et de géométrie, les circulations de fluides à l’échelle de la croûte ductile.
- Comment interagissent déformation, réactions métamorphiques et processus catalysés par les fluides pour adoucir le matériau et localiser la déformation ? Ce thème de la localisation de la déformation à toutes les échelles, du minéral à la lithosphère, est un des fils conducteurs principaux des travaux de recherche de l'équipe Géodynamique. Les cibles de terrain sont multiples (zones de subduction au Japon ou en Méditerranée, zones extensives en Méditerranée ou dans les Calédonides de Norvège), de même que les approches, qui incluent modélisation numérique, analyse des objets naturels, âges Ar-Ar et déformation expérimentale.
large proportion de l’eau initialement présente dans les grains et à la redistribuer dans des veines ou aux joints de grains (mesures FTIR sur des assemblages expérimentaux déformés en presse de Griggs). © Giulia Palazzin
Déformation de la croûte et des magmas, migmatisation (solide + liquide magmatique) :
- Comment la déformation de la croûte contrôle-t-elle la mise en place des plutons ? Comment en retour la déformation des liquides magmatiques partiellement cristallisés influe-t-elle sur la localisation de la déformation dans la croûte ? Cette étude est fondée essentiellement sur la description des structures sur le terrain, avec des cibles diverses comme les plutons de Chine du sud ou ceux de l’Égée.
- Comment interpréter les différentes fabriques (minérales, magnétiques, cristallographiques) observées dans les granites ? A quel stade de cristallisation ces fabriques cristallines correspondent-elles ? Quelles sont les propriétés physiques associées (viscosité, mécanismes de déformation) ? Cette étude repose sur les apports conjoints des structures naturelles et expérimentales (notamment grâce à la presse Paterson), et se concentre en particulier sur le domaine de haute cristallinité du liquide.
- Comment la déformation du liquide magmatique partiellement cristallisé et celle de son encaissant solide s’articulent-elles pour contrôler la percolation du liquide dans le squelette solide, ainsi que le transport des volatils ? Comment tracer ces différents transferts (liquides magmatiques et volatils) ? Dans ce cadre, un axe de recherche en développement consiste à tracer les circulations de fluides à partir des isotopes de l’argon.
Axe 2 : Déformation à l’échelle des plaques lithosphériques
A l’échelle des plaques lithosphériques, cet axe de recherche consiste en une description géométrique et cinématique de l’évolution des structures dans les zones de convergence des plaques.
Accrétion continentale :
- Comment fonctionne l’accrétion continentale, quelles sont ses variations dans le temps et l’espace ? La cible privilégiée est la ceinture orogénique d’Asie Centrale, l’une des plus grandes chaînes d’accrétion Phanérozoïque, associée à des gisements d’échelle mondiale. Les rôles respectifs des mécanismes tels que la subduction océanique, continentale et les mouvements transformants, ainsi que le calendrier de l’accrétion (Paléozoïque Inf. ou Sup., Mésozoïque Inf.) sont encore très largement débattus. Ce thème de recherche fait l’objet d’une collaboration étroite avec les universités de Nanjing et de Pékin.
a) Compilation des pôles paléomagnétiques du Permien précoce pour les blocs majeurs de la ceinture orogénique du sud de l'Asie centrale (CAOB).
b) Reconstruction paléogéographique du Permien précoce du CAOB sud. La couleur du paléopôle correspond à la couleur du bloc correspondant. © Yan Chen
Subduction :
- Quels sont les modalités de la subduction océanique et continentale, en particulier concernant la formation et l'exhumation des roches métamorphiques, tant pendant la subduction (exhumation syn-orogénique) qu'après (exhumation post-orogénique) ? Les cibles sont les chaînes de montagnes en Chine et dans l'orogène varisque.
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