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Sommaire: Sills en milieu poreux, rôle des pressions de fluides, de la rhéologie et des échanges chimiques magma-sédiments
Introduction générale
Chapitre 1 Mise en place des intrusions planaires dans les bassins sédimentaires ; synthèse bibliographique
1.1 Introduction
1.2 Les intrusions planaires: les dykes et les sills
1.2.1 Géométrie des dykes
1.2.2 Géométrie des sills
1.2.3 Géochimie et pétrologie des intrusions planaires
Les dykes.
Les sills.
1.3 Mécanismes et modèles conceptuels de mise en place des sills
1.3.1 La fracturation hydraulique
1.3.2 Les différents modèles conceptuels de mise en place des sills
Le concept de flottabilité
Le contrôle de la rhéologie de l’encaissant
Le contexte tectonique
1.3.3 Les différents modèles de mise en place des sills en saucer-shape
Modèle de Francis (1982)
Modèle de Chevallier et Woodford (1999)
Modèle de de Malthe-Sorenssen et al. (2004)
1.4 Conséquences de l’intrusion de sills magmatiques dans un encaissant sédimentaire.
1.4.1 Conséquences sur l’encaissant
Modification de la minéralogie et de la texture
Modification de la chimie de l’encaissant, circulation hydrothermale et diffusion
Dégazage de volatils et impact climatique
1.4.2 Conséquences sur le magma (de l’assimilation de sédiments)
Modification de la chimie du magma
Cristallisation précoce du magma
Concentration de métaux (gisements)
Dégazage des volatils du magma
1.5 Bilan
1.5.1 Etat des connaissances
1.5.2 Questions en suspend
Chapitre 2 Pressions de fluide aux pores dans les bassins sédimentaires.
2.1 Introduction
2.2 Origines et effets des pressions de fluides interstitiels
2.2.1 Origines des pressions de fluides
2.2.2 Les effets des pressions de fluides sur les contraintes totales
Concepts généraux
2.3 ARTICLE I : Pression de fluide interstitiel et mise en place de sills
Résumé
Abstract
Introduction
1. Effect of Pore pressure distribution on S h/P
coupling
2. Failure pressure of an overpressured cover surrounding a pressure source
3. Experimental results
4. Discussion
4.1. Evaluation of the Retention capacity
4.2. Limits of the model
5. Conclusion
Appendix
References
2.4- Conclusions:
Chapitre 3 Rôle des pressions de fluide aux pores sur la mise en place des intrusions planaires dans les bassins sédimentaires ; modélisation analogique.
3.1 Introduction
3.2 Approche expérimentale
3.2.1 Bref historique de la modélisation expérimentale
3.2.2 Dimensionnement
3.2.3 Les matériaux utilisés en fonction des contraintes expérimentales
L’encaissant sédimentaire : la poudre de diatomite
Le magma : la silicone RTV
La pression de fluide interstitielle : l’air
3.2.4 Stratégie expérimentale
3.3 ARTICLE II : Pression de fluide interstitiel et mise en place de sills
Résumé
3.4- Limites de notre modèle:
3.4.1 Les limites techniques
Les incertitudes de mesures
Les dimensions de la boite de modélisation et les effets de bord
3.4.2 Les limites théoriques
Le magma
L’encaissant
3.4- Contrainte tectonique régionale, pressions de fluide aux pores et mise en place de sills
3.4.1-Effets de la contrainte tectonique sur les pressions de fluide aux pores.
Contexte théorique :
3.4.2-Effets de la contrainte tectonique sur la pression de fluide aux pores et les contraintes effectives.
Modèles poroélastiques :
Conséquences sur les contraintes:
3.4.3-Conséquences sur la mise en place des sills.
Pour le modèle B (en déformation plane):
Pour le modèle C (bords libres de se déformer):
3.5- Conclusion:
Chapitre 4: Circulation hydrothermale entre un sill et son encaissant sédimentaire.
4.1 Introduction
4.2 ARTICLE III : Echanges chimiques et circulation hydrothermale entre un sill et son encaissant sédimentaire: le sill de Foz da Fonte, Portugal
Résumé
Abstract
1. Introduction
2. Geological setting
3. Sampling sites
4. Analytical methods
5. Geochemical results
5.1. Petrology and geochemistry of the unaltered sediments
5.2. Petrology and geochemistry of the doleritic sill
5.3. Effect of the intrusion on sediment composition
5.4. Sill alteration
5.5. Vertical alteration zone in the basanite Sill Alteration Zone (SAZ)
6. Discussion
7. Conclusion
8.Acknowledgment
9.References
4.3 Conclusions
Chapitre 5: Modélisation numérique de la déformation de roches à comportement plastique lors de la mise en place d’un sill
5.1 Introduction
5.2-Méthodologie
5.2.1-Objectifs
5.2.2-Les shales de Tournemire
5.2.3-Approche numérique
Choix de la méthode numérique
La méthode des éléments finis (MEF)
Le logiciel choisi : Ansys™
5.3-Le modèle numérique
5.3.1-Rhéologie des shales de Tournemire, choix de la loi de comportement et détermination des paramètres associés
5.3.2- Construction du modèle
5.4-Résultats
5.4.1- Expériences témoins, sans déformation latérale ni segmentation (Exp. 1 et Exp.2)
5.4.2- Expériences avec déformation latérale, sans segmentation (Exp.3 et Exp.4)
5.4.3- Expériences avec segmentation, sans déformation latérale (Exp.5 à Exp.10)
5.4.4- Expérience thermique, sans déformation ni segmentation (Exp. 11)
5.5-Bilan et conclusions
Conclusions générales
Rappel du Contexte et des Objectifs
Conclusions
Bibliographie
Extrait du mémoire Sills en milieu poreux, rôle des pressions de fluides, de la rhéologie et des échanges chimiques magma-sédiments
Chapitre 1 : Mise en place des intrusions planaires dans les bassins sédimentaires ; synthèse bibliographique
1.1 Introduction
L’étude des intrusions planaires a été l’objet de nombreux travaux basés sur des approches diverses, telles que, l’observation de terrain ou les modélisations théoriques (calculs analytiques), expérimentales et numériques. Depuis plus d’un siècle (Gieke, 1893 ; Harker, 1904, 1909), un tel intérêt a été d’abord motivé par la nécessité de mieux contraindre les processus de mise en place des magmas dans la croûte. Le rôle joué plus particulièrement par les sills dans la concentration de métaux (platinoïdes, sulfures, oxydes,…), la maturation et migration des hydrocarbures (Keating et al., 2002;
Rossello et al.,2002) et le dégazage de carbone (effet climatique) (Svensen et al., 2004, 2007) n’a fait qu’augmenter cet intérêt.
Toutefois, l’ensemble des processus et mécanismes de mises en place des intrusions planaires dans la croûte ne sont pas admises par tous et sont sujets à controverses. La difficulté à obtenir un model réside certainement dans le nombre de paramètres à prendre en compte. En effet, l’écoulement de fluides (magmatiques) visqueux aux propriétés rhéologiques peu connues, la mécanique de fracturation, l’effet thermique induit par le magma, la tectonique, la mécanique de la déformation ainsi que la géochimie (du magma, de l’encaissant et des fluides associés) sont autant de notions qui entrent en jeu lors de la mise en place des sills et des dykes.
Rôle des pressions de fluides
Dans ce premier chapitre les mécanismes (connus) associés à la mise en place d’intrusions dans la croûte fragile seront abordés. Dans un premier temps, les géométries des intrusions planaires se mettant en place dans les bassins sédimentaires seront détaillées. Dans un deuxième temps, une synthèse des mécanismes de formation des dykes et des sills sera donnée. Nous aborderons ensuite les influences du régime tectonique de l’encaissant, ainsi que sa stratification, sur leurs mise en place.
Enfin, nous verrons les conséquences induites par l’intrusion de magma chaud (de 700 à 1250 °C, voire 1600° C) sur l’encaissant sédimentaire.
Rôle des pressions de fluides
1.2 Les intrusions planaires: les dykes et les sills
Les magmas remontent dans l’ensemble de la croûte terrestre, de la croûte inférieure ductile à la croûte supérieure fragile. Dans cette dernière, l’encaissant a un comportement, en général, solide élasto-plastique et se fracture sous les effets de la pression induite par les intrusions magmatiques. Les morphologies des intrusions ainsi crées sont très variables mais peuvent être classées en fonction du rapport entre leurs épaisseurs et leurs longueurs. Quand ce rapport est inférieur à 10 (Rubin, 1993), il s’agit d’intrusions planaires. On distingue deux types d’intrusions planaires : les dykes, discordants et les sills, concordants avec les structures (stratification, schistosité) de l’encaissant (Fig.1.1).
Rôle des pressions de fluides
En règle générale, il est admis que c’est le contraste de rhéologie (viscosité) entre le magma et l’encaissant qui contrôle le mode de mise en place des magmas (Rubin, 1993, par exemple). En effet, un faible contraste de rhéologie (viscosité) favorise la mise en place de pluton, alors qu’un fort contraste favorise la mise en place d’intrusions planaires par fracturation hydraulique.
Les intrusions planaires correspondent en général à un évènement magmatique, mais il est courant qu’elles soient issues de plusieurs injections successives (filons multiples), elles peuvent être ponctuelles (isolées), mais souvent, elles sont associées à des complexes magmatiques filoniens importants constitués à la fois de dykes et de sills (Best, 2003).
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Mémoire Online: Sills en milieu poreux, rôle des pressions de fluides, de la rhéologie et des échanges chimiques magma-sédiments (12.51 MB) (Cours PDF)
