Melt-rock interaction, high-temperature deformation, and seismic properties in the continent-ocean transition mantle and the oceanic lithosphere

Interactions magma-roche, déformation à haute température et anisotropie sismique dans le manteau de la transition continent-océan et dans la lithosphère océanique

Takako Satsukawa (1)

1 Manteau et Interfaces

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.

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.

Mots clés: seismic properties; upper mantle flow; oceanic crust; peridotite xenoliths; gabbroic rocks; crystallographic preferred orientation; melt/fluid-rock interaction; back-arc spreading

Mots clés: propriétés sismiques; déformation du manteau supérieur; croûte océanique; xénolites de péridotite; olivine; orthopyroxène; clinopyroxène; plagioclase; orientation préférentielle cristallographique; EBSD; interaction magma/fluide-roche; extension arrière-arc; rifting

Domaines: Pétrographie

Takako Satsukawa. Interactions magma-roche, déformation à haute température et anisotropie sismique dans le manteau de la transition continent-océan et dans la lithosphère océanique. Pétrographie. Université de Montpellier 2, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00795505⟩