Sujet 13 – Thèse : Evolution spatio-temporelle de l’hydrothermalisme dans la plaque supérieure de l’arc des Petites Antilles. Applications aux systèmes géothermaux

Encadrement : C. Vérati, JM. Lardaux (GéoAzur), JF. Lebrun (UA)
Equipe d’accueil : Université de Nice Sophia Antipolis (GéoAzur)
Date de début : 1er mars 2016
Nom du candidat : A. Favier

Description complète

Les zones de subduction sont un lieu majeur de localisation du volcanisme calco-alcalin différencié, souvent hydraté et très explosif. Ce sont aussi le siège d’importants transferts de fluides qui percolent la marge chevauchante du système de subduction. Ces fluides sont à l’origine d’altérations hydrothermales et de transformations métamorphiques (métamorphisme d’arc de type Haute- Température/basse-Pression) qui affectent les séries et les édifices volcaniques de la marge active. En liaison avec les transferts de fluides et de matière qui s’y déroulent, les zones de subduction sont un lieu privilégié de transfert de chaleur à l’origine d’une forte anomalie du flux thermique. Ces zones représentent donc un important potentiel géothermal. C’est le cas de la zone de subduction des Petites Antilles qui fait l’objet du sujet de thèse proposé.

Les données les plus récentes acquises sur la province volcanique de Guadeloupe (Basse-Terre, Les Saintes) montrent un lien fort entre tectonique, hydrothermalisme et localisation des systèmes géothermaux comme le montrent les études réalisées sur le seul système actif actuellement (système hydrothermal de nature épithermale de Soufrière/Bouillante daté à 250 ka).

Par ailleurs, à l’échelle de l’archipel de Guadeloupe (Désirade, Marie-Galante, Les Saintes, Basse- Terre, Grande-Terre), de nombreuses structures tectoniques auparavant considérées comme des structures actives actuelles, sont majoritairement d’anciennes structures héritées. L’héritage structural joue alors un rôle important sur le champ de déformation actuel et sur les processus de transferts des fluides hydrothermaux qui ont percolé et percolent encore aujourd’hui la plaque supérieure du système de subduction. En parallèle des paléo-champs hydrothermaux, métamorphisés dans le faciès des Schistes Verts, ont été identifiés, en particulier sur Les Saintes où les paléo-circulations des fluides sont guidées par des structures superposées actives depuis au moins 2 Ma. Ces systèmes fossiles sont une opportunité exceptionnelle pour caractériser (1) les processus et les vitesses des transferts des fluides hydrothermaux dans les zones de subduction, (2) les structures tectoniques induites par les processus de dissolution/cristallisation et les paragenèses métamorphiques associées et donc de pouvoir proposer des analogues, susceptibles d’être modélisés, aux systèmes géothermaux actuels. C’est l’étude de ces systèmes paléo-géothermaux qui est proposée dans le cadre cette thèse.

Dans le cadre de la thèse devront être réalisés :

  • Des études structurales des principales zones hydrothermalisées de la Basse-Terre de Guadeloupe et en particulier : Les Saintes, Vieux-Habitants, Le col des Mamelles, le Complexe Basal de la Basse Terre (Deshaies, Sainte-Rose). Il s’agira de préciser les contextes tectoniques et cinématiques qui contrôlent les transferts des fluides hydrothermaux et les transformations métamorphiques associées.
  • Sur chaque zone cible, des analyses géochimiques, minéralogiques et pétrologiques des lithologies affectées par l’hydrothermalisme et le métamorphisme d’arc. Les principaux faciès métamorphiques et hydrothermaux seront échantillonnés dans le but de déterminer le type d’altération hydrothermale et la nature des paragenèses métamorphiques. Un effort particulier sera porté sur les relations cristallisations/déformations (ductile et fragile) et la naissance de structures schisteuses en contexte volcanique hydrothermal.
  • Sur les sites les plus favorables, des analyses quantitatives des paramètres intensifs (P et T) de l’hydrothermalisme seront menées, couplées à une caractérisation des fluides hydrothermaux.
  • Un échantillonnage systématique des paragenèses favorables aux méthodes de datations des phases hydrothermales par la méthode 40Ar/39Ar afin d’acquérir des données temporelles sur la durées des processus hydrothermaux.

Au-delà du système géothermal de Guadeloupe, une extension des études est possible sur des contextes similaires.

Les différents types de données obtenues devront être combinés dans un modèle général de fonctionnement des systèmes hydrothermaux fossiles permettant de proposer des analogues aux systèmes géothermaux actifs et de tester le potentiel géothermique des petites Antilles.

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