@misc{10481/71759,
year = {2021},
url = {http://hdl.handle.net/10481/71759},
abstract = {La relation entre la pression de fluide et les séismes lents et réguliers dans les zones de subduction
est essentielle à la compréhension de leurs propriétés mécaniques, puisque les fluides contrôlent la
rhéologie, et donc l'occurrence de ces phénomènes sismologiques particuliers. Cependant, les
mécanismes à l’origine des glissements lents ne sont que très imparfaitement compris d'un point de
vue de l’enregistrement géologique. Cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur ce sujet en
étudiant des complexes métamorphiques de haute pression formés par roches représentatives des
régions où ces séismes se produisent. La première localité étudiée est un fragment du paléo-prisme
d'accrétion du centre du Chili. Ce terrain de haute pression (400°C et 0,8GPa) est composé d'une
association lithologique cohérente de schistes verts et bleus. Le second terrain étudié, le complexe de
Seghin (suture de Zagros) dans le faciès schiste bleu à lawsonite (480°C-1.8GPa, Crétacé supérieur),
est un paléochenal de subduction composé de blocs mafiques dans une matrice serpentinitique.
Les observations de terrain, les mesures structurales et les données pétro–géochimiques sur les veines
et les roches hôtes révèlent que les premières veines ont été formées par des réactions progrades de
déshydratation de minéraux de basse pression. Ces veines, ainsi que d'autres formées plus tard, ont
évolué et ont été remplies de minéraux de haute pression. Des événements d'hydro-fracturation,
caractérisés par la précipitation de carbonates, recoupent toutes les structures précédentes dans des
conditions proches du pic métamorphique. Les analyses pétro-géochimiques suggèrent différentes
sources de fluides, la plupart pouvant être associées à une source profonde proche de la transition
schiste bleu-eclogite. Ainsi, il est suggéré qu'un mélange de fluides chenalisés et poreux soit le
mécanisme d'écoulement dominant le long de l'interface de subduction. On note que les lithologies
mafiques présentent des veines de lawsonite bréchique contenues dans une matrice (ultra)
cataclastique. La caractérisation du système veine-matrice révèle que l'écoulement fragile et
l'écoulement par pression-dissolution sont les principaux mécanismes de déformation dans les faciès
schistes bleus. Ainsi, un scénario est établi dans lequel des «pulses» de fluides externes affaiblissent
la zone de cisaillement et déclenchent un glissement lent et des séismes de basse fréquence. Une étude
complémentaire décrit une première occurrence de roches liées à des failles sismiques dans les faciès
de schistes bleus, y compris des brèches et des (ultra-) cataclasites. Dans les niveaux cataclastiques,
la présence de minéraux de haute pression (20-35 km de profondeur) indique des conditions
représentatives de la zone sismogène. Les relations de cisaillement entre les ultracataclasites, les
brèches et les veines montrent que les processus de glissement sismique et d'hydrofracturation sont
contemporains. Les modèles mécaniques confirment que ces structures ne peuvent s'être formées que
dans un régime d'instabilité critique à des pressions de fluides quasi-lithostatique, tel documenté dans
les subductions actives. Enfin, un modèle à grande échelle est proposé, dans lequel les fluides
expulsés près de la transition schiste bleu-éclogite sont capables de circuler le long de l'interface de
subduction en produisant une hydrofracturation trémorgène, des veines bréchiques (associées à un
cisaillement lent) et des ultracataclasites, marqueurs de probables évènements sismiques réguliers et
de basse fréquence.},
abstract = {Entender la relación entre la presión de fluidos y los terremotos lentos y regulares en la zona de
subducción es clave para determinar sus propiedades mecánicas, ya que los fluidos controlan su
reología, y, por tanto, la ocurrencia de dichos fenómenos sismológicos. Sin embargo, estos efectos
aún no han sido validados desde una perspectiva geológica. Esta tesis aporta nuevo conocimiento
sobre esta temática al investigar complejos metamórficos de alta presión que exponen rocas
representativas de las regiones donde estos terremotos ocurren. La primera localidad estudiada es un
fragmento del paleo-prisma de acreción de Chile central. Este terreno de alta presión (400°C y
0.8GPa) está compuesto por una asociación litológica coherente de esquistos verdes y azules. El
segundo terreno estudiado, el complejo de Seghin (sutura de Zagros) en facies de lawsonita-esquisto
azul (480°C-1.8GPa, Cretácico tardío), es un paleocanal de subducción compuesto por bloques
máficos en matriz serpentinitica.
Observaciones de campo, mediciones estructurales y datos petro-geoquímicos de las vetas y las rocas
de caja revelan que las vetas tempranas se formaron mediante reacciones progradas de minerales de
baja presión. Estas vetas, junto con otras formadas posteriormente, evolucionaron y fueron rellenadas
con minerales de alta presión. Eventos de hidrofracturamiento, caracterizados por la precipitación de
carbonatos, se sobrepusieron a todas las estructuras previas en condiciones cercanas al pico
metamórfico. Los análisis petro-geoquímicos sugieren diferentes fuentes de fluidos, en su mayoría,
posiblemente asociados a una fuente profunda cercana a la transición esquisto azul-eclogita. Así, se
sugiere que una mezcla entre fluidos canalizados y porosos, fue el mecanismo de flujo dominante a
lo largo de la interfaz de subducción. Se destaca que las litologías máficas presentan vetas de
lawsonita brechificadas y contenidas en una matriz (ultra) cataclastica. Caracterización del sistema
veta-matriz revela que el flujo frágil y el flujo por presión-disolución fueron los principales
mecanismos de deformación en facies de esquisto azul. De este modo, se establece un escenario en
el que «pulsos» de fluidos externos acompañaron y precedieron al flujo frágil en la zona de terremotos
lentos, debilitando la zona de cizalle y desencadenando un deslizamiento lento y terremotos de baja
frecuencia. Investigaciones posteriores dan cuentan de un primer registro de rocas relacionadas a
fallas sísmicas en facies de esquisto azul, incluyendo brechas y (ultra) cataclasitas. En los materiales
cataclásticos, la presencia de minerales de alta presión (20-35km de profundidad) indica condiciones
representativas de la zona sismogénica. Las relaciones de corte entre las ultracataclasitas, las brechas
y las vetas muestran que los procesos de fallamiento recurrente e hidrofracturamiento fueron
contemporáneos. Los modelos mecánicos confirman que estas estructuras sólo pueden haberse
formado en un régimen críticamente inestable a presiones de fluidos cercanas a las litostáticas, como
se observa en márgenes activos. Por último, se propone un modelo a gran escala, en el que los fluidos
expulsados cerca de la transición esquisto azul-eclogita son capaces de circular a lo largo de la interfaz
de subducción produciendo hidrofracturación tremorogénica, vetas brechificadas (asociadas a
cizallamiento lento) y ultracataclasitas, representando así posibles marcadores de señales sísmicas
regulares y de baja frecuencia.},
abstract = {Understanding the feedbacks between fluid overpressures and subduction slow and regular
earthquake-related processes is critical to constrain the physical nature of the megathrust. Recently,
the influence of fluids as weakening agents has been proven as a major factor controlling the rheology
of the megathrust and thus the occurrence of a variety of earthquakes. Yet, a significant scientific gap
in validating this knowledge from a geological perspective exists. This thesis provides new insights
into this issue by investigating blueschist-facies metamorphic complexes that expose rocks
representative of the slow and regular earthquakes regions. The first chosen locality is a fragment of
the late Paleozoic accretionary wedge exposed in central Chile. This high pressure (400 °C and 0.8
GPa) terrane is composed by a coherent greenschist-blueschist lithological association. The second
studied terrane is a late Cretaceous lawsonite-blueschist-facies (480 °C-1.8 GPa) segment of the
Zagros suture: the Seghin complex, a well-preserved blueschist block-in-serpentinite matrix paleosubduction
channel.
We herein combine extensive field observations, structural measurements and petro-geochemical data
on vein and host rock materials. In both studied localities, early veins formed after prograde
breakdown of low-pressure minerals. These veins, along with newly formed ones, have evolved and
re-filled by further high-pressure minerals. Subsequent massive carbonate-bearing hydrofracturing
events overprinted all previous structures at near-peak conditions. Petro-geochemical analyses
suggest different fluid sources for the veining stages, in most cases, likely associated with a deepseated
source near the blueschist-to-eclogite transition. In addition, we concluded that a mixture of
channelized and porous flow was the dominant fluid flow mechanism along the subduction interface.
Interestingly, mafic lithologies exhibit brecciated lawsonite veins hosted in a variably foliated (ultra)
cataclastic host. Characterization of the host-vein system reveals that brittle creep and pressure
solution processes were the dominant deformation mechanisms at blueschist-facies depths. Thus,
supporting a scenario where external fluids accompanied and predated brittle creep in the slow
earthquakes window. Consequently, episodic injection of fluid «pulses» weakened the megathrust
and triggered subsequent slow slip and low frequency earthquakes. Further investigations led to a
first report of blueschist-facies seismic fault-related rocks including breccias and foliated (ultra)
cataclasites. In the cataclastic materials, the occurrence of newly-formed lower lawsonite-blueschistfacies
(20-35 km depth) minerals point to conditions representative of the seismogenic zone.
Crosscutting relationships among fluidized ultracataclasites, breccias and veins suggest that episodic
faulting and hydrofracturing were contemporaneous processes. Mechanical modelling confirms that
these fault-related structures can only have formed in a critically unstable regime at near lithostatic
fluid pressure conditions, promoting recurrent seismic faulting as monitored in active margins. Last,
we propose a large-scale scenario, where fluids expulsed near the blueschist-to-eclogite transition
travelled upwards along the subduction interface producing massive, tremor-genic hydrofracturing,
vein breccias (associated with slow slips) and ultracataclasites, representing a potential record of
some of the slow and regular earthquakes phenomena.},
organization = {Tesis Univ. Granada.},
publisher = {Universidad de Granada},
keywords = {Impulsions fluides},
keywords = {Interface de subduction},
keywords = {Pétrogéochimie},
keywords = {Pulsos fluidos},
keywords = {Interfaz de subducción},
keywords = {Petrogeoquímica},
keywords = {Fluid pulses},
keywords = {Subduction interface},
keywords = {Petrogeochemistry},
title = {Fluid pulses along the subduction interface: Integrated field and petro-geochemical approaches},
author = {Muñoz Montecinos, Jesús},
}