Дисертації з теми "Interaction fluides-Roche"

L’éclogitisation est un processus emblématique des zones de subduction continentales. Elle fait intervenir aussi bien la transformation de l’assemblage minéralogique, une modification de rhéologie et de perméabilité, une interaction entre fluides et roche, et une déformation tantôt visqueuse, tantôt cassante, susceptible de causer des séismes. L’étude des couplages entre réactions métamorphiques, déformation et fluides est donc cruciale pour comprendre la nature et la rhéologie de la croûte continentale inférieure lorsque celle-ci atteint des conditions de haute pression. Cette thèse a pour objet l’étude de ces couplages, à travers un cas de terrain précis : l’éclogitisation de la granulite de l’île d’Holsnøy, une partie aujourd’hui exhumée de l’ancienne croûte inférieure de la chaîne de montagnes calédonienne, dans les Arcs de Bergen à l’ouest de la Norvège. L’observation des structures sur le terrain révèle que la déformation et la circulation de fluides sont les moteurs de l’éclogitisation de la croûte inférieure. Cependant, l’évolution temporelle et les conditions de pression des zones éclogitiques sont toujours énigmatiques. Au cours de cette thèse, je me suis donc appliqué à comprendre comment les rétroactions entre transformation métamorphique, transport de fluides et déformation peuvent expliquer l’évolution spatio-temporelle des zones éclogitiques d’Holsnøy. Cette thèse est structurée en trois chapitres principaux, qui correspondent à deux articles scientifiques déjà publiés, et un troisième en préparation. Dans un premier temps, j’ai réalisé une étude pétrologique détaillée d’une bande de cisaillement éclogitique de Holsnøy, afin de déterminer les changements minéralogiques et texturaux qui transforment la granulite en éclogite au cours des réactions métamorphiques successives. Ces observations révèlent que les premières réactions affaiblissent la granulite, et les dernières réactions restaurent en partie la résistance de la roche. J’ai élaboré un modèle numérique qui illustre que ce mécanisme d’affaiblissement transitoire, associé à la circulation de fluides, contribue à l’élargissement des bandes de cisaillement au cours du temps.Dans un deuxième temps, j’ai élaboré un modèle numérique pour étudier comment l’apport épisodique de fluides pressurisés peut propager l’éclogitisation dans la granulite, même si elle est imperméable. Je montre qu’il existe une rétroaction positive entre circulation de fluides et éclogitisation : un apport de fluides provoque l’éclogitisation, et cette réaction densifie la roche, ce qui génère de la porosité, favorisant ainsi la circulation de fluides. Un front hydro-réactif peut donc se propager rapidement dans la granulite imperméable et causer son éclogitisation. Le couplage fluides-réaction est donc un processus plausible d’évolution des zones éclogitiques de Holsnøy. Afin de réunir les résultats des deux premiers articles, j’ai pour finir complété le modèle précédent afin de prendre en compte la déformation ainsi que les effets rhéologiques de l’éclogitisation. Cette étude montre que la déformation dans un milieu rhéologiquement hétérogène peut générer des variations locales de pression de plusieurs kbar. Celles-ci peuvent expliquer la juxtaposition de roches de faciès métamorphiques différents au même niveau crustal. La circulations de fluides peut toutefois affecter ces variations de pression
Eclogitisation is an emblematic process of continental subduction zones. It involves transformation of the mineralogical assemblage, changes in rheology and permeability, fluid-rock interactions, and deformation that is either viscous or brittle, with the potential to cause earthquakes. The study of the coupling between metamorphic reactions, deformation and fluids is therefore crucial to understand the nature and rheology of the lower continental crust when it reaches high-pressure conditions. The aim of this thesis is to study this coupling, focusing on a specific field case: the eclogitisation of granulite on Holsnøy Island, a now-exhumed part of the ancient lower crust of the Caledonian mountain range, in the Bergen Arcs in western Norway. Observation of field relations shows that deformation and fluid circulation are the forces that drive eclogitisation of the lower crust. However, the temporal evolution and pressure conditions of eclogitic zones are still enigmatic. During this thesis, I therefore set out to understand how feedbacks between metamorphic transformation, fluid transport and deformation can explain the spatio-temporal evolution of the Holsnøy eclogite zones. This thesis is structured into three main chapters that correspond to two previously published scientific articles, and a third in preparation. As a first step, I carried out a detailed petrological study of an eclogite shear zone at Holsnøy, in order to determine the mineralogical and textural changes during the successive metamorphic reactions that transform granulite into eclogite. These observations reveal that the first reactions weaken the granulite, and the last ones partially restore the strength of the rock. I developed a numerical model that illustrates that this transient weakening mechanism, associated with fluid circulation, contributes to the widening of the shear zones over time. Secondly, I developed a numerical model to study how episodic high pressure pulses can propagate eclogitisation into the granulite, even if it is impermeable. I show that there is a positive feedback between fluid circulation and eclogitisation: a fluid influx causes eclogitisation, which increases the rock density, generating porosity and thus promoting fluid flow. A hydroreactive front can propagate rapidly into the impermeable granulite and cause its eclogitisation. Therefore, fluid-reaction coupling is a plausible process for the evolution of Holsnøy eclogite zones. In order to bring together the results of the first two articles, I finally extended the previous model to include deformation and the rheological effects of eclogitisation. This study shows that deformation in a rheologically heterogeneous medium can generate local pressure variations of several kbar, which can explain the juxtaposition of rocks with different metamorphic facies at the same crustal level. Fluid circulation, however, may affect these pressure variations

Dans le massif de Rocroi (Ardenne, France), des filons de dolérite et leur encaissant gréso-pélitique ont subi un métamorphisme varisque en faciès schistes verts (450-300°C, 250-100 MPa). Les filons les plus épais comme celui de la "Grande Commune" montrent une différenciation chimique, minéralogique et texturale progressive et continue entre coeur et bordure. Le premier assemblage métamorphique, à actinote, oligoclase, épidote, chlorite et ilménite est préservé uniquement au coeur. Il a été remplacé dans les bordures par un assemblage synchrone de la schistosité, à quartz, calcite, chlorite, albite et rutile. Les inclusions fluides de veines synschisteuses à quartz-calcite-chlorite ont enregistré le piégeage successif de trois familles de fluides appartenant aux systèmes de composition H2O~sels~N2-CH4-C02, N2-CH4( -C02) et H2O-NaCI. Le premier fluide est responsable des transformations chimiques et minéralogiques de la diabase. Les quantités de CO2 et de H2O consommées par les réactions et quantifiées par des bilans de matières impliquent l'infiltration de l'éponte par un volume de fluide qui vaut au moins 1,8 fois celui de la roche. Malgré ce flux important, les différences de XC02 entre les inclusions primaires des veines et celles des quartz de l'encaissant du filon montrent que la composition du fluide dans le filon est resté largement contrôlée par le pouvoir tampon des réactions. Les constituants volatils des inclusions (N2, CH4 et CO2) proviennent de la déstabilisation de micas riches en ammonium et de graphite présents dans les schistes encaissant. La déformation est le principal moteur de la mobilisation des fluides au cours de l'évolution rétrograde.

Les interactions fluide-roches sont des processus omniprésents sur la planète et notamment dans les environnements de divergence lithosphérique, des marges hyper-étendues jusqu’à l’axe des dorsales océaniques. Dans de tels environnements, les roches de la lithosphère profonde sont exhumées au plancher océanique à la faveur de failles de détachement. Parallèlement, un magmatisme s’instaure suite à la fusion partielle asthénosphérique. Le couplage des processus tectoniques et magmatiques entraîne la circulation d’eau de mer dans les roches du manteau qui s’exhument. Cela conduit à l’altération des roches sous différentes formes telles que : i) la serpentinisation des roches du manteau, ii) la formation de systèmes minéralisés riches en Cu, Zn, Fe, Co, Au, Ag et iii) la carbonatation des roches du manteau. Les minéralisations reconnues dans les environnements océaniques actuels représentent un enjeu technologique, économique et sociétal crucial. Par conséquent, l’étude de ces systèmes est indispensable pour comprendre comment et où ils se forment. Cependant, dans les domaines actuels, la reconnaissance de ces altérations est limitée par les conditions d’observation au plancher océanique. Il devient alors impératif de se tourner vers les systèmes fossiles exposés à terre, dans les chaînes de montagne, pour étudier les processus hydrothermaux à l’origine de la formation des minéralisations. Cette stratégie a été adoptée dans ce travail de thèse à travers l’étude d’’une ophiolite téthysienne préservée dans les Alpes suisses. La déformation et le métamorphisme alpin n’ont eu que peu de conséquences sur les structures et altérations océaniques. Des minéralisations sulfurées similaires à celles reportées aux dorsales océaniques sont présentes dans la nappe là où le budget magmatique a été suffisant pour enclencher des circulations de haute température. Les minéralisations montrent quelques particularités ; présence de Fe-Ca-silicates, association des minéralisations avec des intrusifs mafiques ; diagnostics d’une position structurale profonde. L’évolution des traceurs géochimique (Se, Co/Ni) et minéralogiques de la minéralisation suggèrent qu’elle résulte du mélange entre un fluide hydrothermal et l’eau de mer. Postérieurement, les roches mantelliques et les basaltes ont subi une carbonatation à partir d’un fluide d’origine marine sous des conditions hydrothermales de 90-130°C. Cette carbonatation, se produisant durant une tectonique extensive active, résulte du mélange entre un fluide issu de la serpentinisation et l’eau de mer. Ces différentes altérations des roches du manteau dans la nappe de Platta montrent la richesse des interactions fluides-roches dans les marges hyper-étendues
Fluid-rock interactions are widespread processes on earth including divergent settings from hyper-extended margins to oceanic ridges. There, mantle rocks are exhumedto the seafloor thanks to detachment faults. In the same time, the inception of mafic magmatism occurs during asthenosphere partial melting. Coupling between activemagmatic and tectonic processes triggers hydrothermal circulation in exhuming mantle rocks. This leads to several alterations like: i) the serpentinization of mantle rocks, ii) theformation of Cu-Zn-Fe-Co-Au-Ag-rich hydrothermal mineralized systems and iii) the carbonation of mantle rocks. Mineralization represents critical resources for our technological and societal needs. Hence, studies dealing with ore-forming processes applied to oceanic hydrothermal systems are essential to unravel where and how mineralization forms. However, in present-day oceanic domains, the study of these systems is limited by the bad observation conditions at the seafloor. Hence, one way tofully understand these systems is to turn on fossil analogs preserved on-land. We adopted this strategy here and focused on a Tethyan ophiolite preserved in the Platta nappe where subsequent Alpine metamorphism and deformation had minor effect on oceanic geometries. Sulfide mineralization somewhat similar to this formed in oceanic settings occurred where the magmatic buget was high enough to trigger hydrothermal circulation. The mineralization displays peculiarities (presence of Fe-Ca-silicates, association with mafic intrusions) indicating it corresponds to the root zone of present-day mineralized systems.Geochemical signatures of the mineralization (Co/Ni ratio decrease, Se contentincrease) suggests it formed from hydrothermal fluid mixing with seawater. Subsequently, mantle rocks and basalts recorded a carbonation event under hydrothermal temperatures at about 90-130°C. Syn-tectonic carbonation was the result of serpentinized-derived fluids mixing with seawater at the serpentinite-basalt interface. These alterations reported in mantle rocks from the Platta nappe are the legacy of the diversity of fluid-rock interactions in hyper-extended margins

Les roches carbonatées lacustres de la formation de la Barra Velha (BVF), dans le bassin de Santos, présentent des compositions et textures distinctes, avec des hétérogénéités sédimentaires auxquelles se surimposent celles diagenétiques, conduisant à la formation de réservoirs complexes. Pour mieux comprendre et prédire les hétérogénéités latérales/verticales des réservoirs carbonatés du bassin de Santos, nous avons adopté une approche multidisciplinaire, intégrant des analyses sédimentologiques et diagenétiques, des modèles stratigraphiques et de la modélisation géochimique. À partir des données multi-échelles, nous avons (1) caractérisé la distribution spatiale et stratigraphique des différents faciès et phases diagenétiques et leurs principaux facteurs de contrôle, (2) évalué le modèle conceptuel proposé et fourni les conditions initiales pour le modèle d'interaction fluide-roche en utilisant la modélisation stratigraphique (SFM), (3) étudié les conditions physico-chimiques idéales et les schémas de circulation des fluides dans le bassin régissant les altérations diagenétiques observées dans la zone d'étude. L'analyse des données réalisée dans cette étude met en évidence la distribution spatiale et temporelle des différents types d'argiles magnésiennes, les principaux produits diagenétiques et leur association avec les différents faciès. La distribution stratigraphique des argiles magnésiennes indique une influence de la chimie de l'eau du lac. Par ailleurs, le schéma d'altération des argiles magnésiennes et ses caractéristiques diagenétiques suggèrent un contrôle important du cadre structural. Les tendances spatiales et stratigraphiques des caractéristiques sédimentologiques et diagenétiques indiquent, qu’au premier ordre, l’évolution hydrochimique de l'eau du lac contrôle les principaux aspects de dépôt et de diagénèse, étant modulée par des facteurs locaux qui ont renforcé l'empreinte diagenétique. Les données indiquent que trois caractéristiques principales marquent les variations hydrochimiques de l'eau du lac : une phase initiale associée à un apport important de sédiments détritiques, une phase intermédiaire marquée par des conditions d'évaporation plus élevées et une phase finale caractérisée par des fluctuations des conditions d'évaporation avec une contribution détritique plus faible. Dans la deuxième partie de l'étude, nous proposons un modèle numérique stratigraphique basé sur le modèle géologique conceptuel et l'évaluation des contraintes à grande échelle, telles que la subsidence et les variations du niveau du lac. Le modèle aborde également l'évolution des zones hydrologiques. Grâce à ce modèle, nous proposons une grille latérale et verticale de faciès, utilisée pour définir les conditions initiales de la modélisation en transport réactif. Dans la troisième phase de l'étude, une série de calculs géochimiques permet d’estimer le potentiel diagenétique de différentes sources de solutés et les principaux contrôles paléo-environnementaux sur les modifications diagenétiques. Enfin, nous examinons les principaux scénarios diagenétiques à partir de la modélisation de transport réactif, en nous concentrant sur les processus de dolomitisation, de silicification et de dissolution et sur l’impact de la circulation régionale ou locale des fluides sur les altérations diagenétiques. Les hétérogénéités sédimentaires, liées aux caractéristiques intrinsèques des environnements de dépôt, jouent un rôle crucial dans l'évolution des processus diagenétiques. Les résultats démontrent également l’existence de chemins préférentiels de circulation des fluides et d'altérations diagenétiques associés à l’alternance de strates riches en argiles magnésiennes et de faciès présentant une perméabilité plus élevée. L'approche multidisciplinaire fournit une vue spatiale des interactions entre les propriétés des roches et les schémas possibles de circulation des fluides dans le bassin
The lacustrine carbonate rocks of the Barra Velha Formation (BVF), Santos Basin, present distinct composition and texture, with superimposed sedimentary and diagenetic heterogeneities, forming complex reservoirs. To better understand and predict lateral and vertical heterogeneities of the carbonate reservoirs of Santos Basin, we conduct a multidisciplinary approach, integrating sedimentological-diagenetic analyses, stratigraphic forward (process-based) modeling, and geochemical modeling. From a multiscale dataset of a field localized in the Outer High of the Santos Basin, we (1) characterized the spatial and stratigraphic distribution of the different facies and diagenetic phases and their main controlling factors, (2) evaluated the conceptual model proposed and provide the initial conditions for fluid-rock interaction model, using stratigraphic forward modeling (SFM) (3) investigated the ideal physicochemical conditions and basin fluid circulation patterns ruling the diagenetic alterations observed in the study area. The data analysis performed in this study highlights the spatial and temporal distribution of different types of Mg-clay, the main diagenetic products, and their association with different facies. The stratigraphic variations in Mg-clay distribution indicate an influence of the lake water chemistry. Furthermore, the Mg-clay alteration pattern and its diagenetic features suggest a strong control of the structural setting. The spatial and stratigraphic distribution of sedimentological and diagenetic heterogeneities indicate that the lake water’s first-order hydrochemical evolution drove the major depositional and diagenetic aspects, modulated by local factors, which enhanced the diagenetic imprint. Three main characteristics mark the lake water hydrochemical variation: an initial stage associated with a higher input of detrital content, an intermediary phase marked by higher evaporative conditions, and a final stage characterized by fluctuations of the evaporative conditions with a lower detrital contribution. In the second part of the study, we propose a stratigraphic forward model based on the depositional conceptual model and the evaluation of large-scale constraints, like subsidence and lake-level variations. The model also addresses the lake-level variations relying on the hydrologic water balance between precipitation and evaporation rate and provides insights into the evolution of hydrological zones. Through the process-based model, we propose a lateral and vertical grid of facies used to parametrize the reactive transport modeling. In the third part of the study, a series of geochemical calculations were used to estimate the diagenetic potential of different solute sources and the main paleoenvironmental controls on diagenetic modifications. The calculations show that the pH fluctuation is the main factor impacting the Mg-clay preservation, followed by the diagenetic fluids' Mg/Ca and Mg/Si ratios, and emphasize the role of pCO2 in the diagenetic alteration. In addition, the models point out the ability of different Mg-clay types to generate distinctive amounts of diagenetic products. Finally, we explore diagenetic scenarios on the BVF sag phase through reactive transport modeling, focusing on the dolomitization, silicification, and dissolution processes and addressing the impact of regional versus local fluid circulation on diagenetic alteration. The initial facies heterogeneities, intrinsically related to the depositional characteristics, have a crucial role in the evolution of the diagenetic process. The results also highlight the preferential pathways of fluid circulation and diagenetic alteration associated with Mg-clay-rich layers and facies with higher permeability alternation. The multidisciplinary approach provides a spatial view of the interplay between rock properties and possible fluid circulation patterns in the basin

Le comportement des roches-réservoirs souterraines est un sujet important pour de nombreuses applications liées à la production d’énergie (extraction d’hydrocarbures, séquestration de CO2, ...). L'une des principales questions posées est celle de l'effet des déformations sur les propriétés de transfert hydraulique de la roche, en particulier en conditions saturées. En effet, la déformation des géomatériaux est rarement homogène en raison de conditions aux limites complexes et de sa tendance intrinsèque à se localiser. Cette non-uniformité spatiale de la déformation produit un champ de perméabilité hétérogène. Cela remet en question la validité (a) des méthodes traditionnelles d'analyse macroscopique et (b) des mesures établies principalement loin des zones de déformation localisée. Ainsi, pour améliorer la caractérisation des géo-matériaux, il est crucial d’avoir des mesures locales de la perméabilité, et de connaître la relation entre la déformation et la perméabilité, qui gouverne leur comportement hydraulique.Cette thèse porte sur l’étude du couplage hydromécanique des roches par tomographie aux neutrons et aux rayons X, ainsi que sur le développement de nouvelles méthodes d'analyse. Même si le recours à l'imagerie par rayons X en géosciences devient de plus en plus accessible, la détection directe des fluides a été très limitée en raison du faible contraste air/eau dans les géomatériaux. Contrairement aux rayons X, les neutrons sont très sensibles à l’hydrogène présent dans l'eau. La radiographie par neutrons permet donc d'obtenir des images où la détection du fluide est bien plus facile. De plus, les neutrons sont sensibles aux isotopes, ce qui veut dire que l’eau lourde et celle normale, qui ont des propriétés physico-chimiques proches, peuvent être distinguées avec une grande précision. Il faut noter que l’imagerie aux neutrons pour les roches est un domaine expérimental qui est essentiellement inexploré, ou limité à des études 2D d'échantillons secs, avec peu ou pas de contrôle sur les conditions aux limites.Dans le cadre de ce travail, nous avons conçu une nouvelle cellule triaxiale, avec un contrôle asservi, pour effectuer des expériences d'écoulement de fluides multiples dans un échantillon de roche saturé et chargé mécaniquement avec acquisition des données neutroniques en 4D. Une autre originalité du projet est l'utilisation d'installations d'imagerie neutroniques à haute performance (CONRAD-2 au Helmholtz Zentrum à Berlin et NeXT à l'Institut Laue-Langevin à Grenoble), profitant de la technologie de pointe et des lignes de faisceaux les plus puissantes du monde. Cela a permis d'acquérir des données à une fréquence optimale pour notre étude.Ce travail présente les résultats de plusieurs campagnes expérimentales couvrant une série de conditions initiales et de conditions aux limites relativement complexes. Pour quantifier le couplage hydromécanique local, nous avons appliqué un certain nombre de procédures de post-traitement standard et nous avons également développé un ensemble de méthodes de mesure, par exemple pour suivre le front d’eau et déterminer les cartes de vitesse 3D. Les résultats montrent que la vitesse du front d’eau entraîné par imbibition dans un échantillon sec est augmentée à l’intérieur d'une bande de cisaillement compactante, tandis que la vitesse d’écoulement entraîné par la pression est réduite dans les échantillons saturés, quelque soit la réponse volumétrique de la bande de cisaillement (compactante / dilatante). La nature des données 3D et des analyses s'est révélée essentielle dans la caractérisation du comportement mécanique complexe des échantillons et de la vitesse d'écoulement qui en résulte.Les résultats expérimentaux obtenus contribuent à la compréhension de l'écoulement dans les matériaux poreux sous chargement, garantissent la pertinence de l'analyse et permettent d’etablir une méthode expérimentale pour d'autres campagnes hydromécaniques in-situ
The behaviour of subsurface-reservoir porous rocks is a central topic in resource engineering industry and has relevant applications for hydrocarbon and water production or CO2 sequestration. One of the key open issues is the effect of deformations on the hydraulic properties of the host rock, specifically in saturated environments. Deformation in geomaterials is rarely homogeneous because of the complex boundary conditions they undergo as well as for their intrinsic tendency to localise. This non uniformity of the deformation yields a non uniform permeability field, meaning that the traditional macroscopic analysis methods are outside their domain of validity. These methods are in fact based on measurements taken at the boundaries of a tested sample, under the assumption of internal homogeneity. At this stage, our understanding is in need of direct measurements of the local fluid permeability and its relationship with localiseddeformation.This doctoral dissertation focuses on the acquisition of such local data about the hydro mechanical properties of porous geomaterials in full-field, adopting neutron and x-ray tomography, as well as on the development of novel analysis methods. While x-ray imaging has been increasingly used in geo-sciences in the last few decades, the direct detection of fluid has been very limited because of the low air/water contrast within geomaterials. Unlike x-rays, neutrons are very sensitive to the hydrogen in the water because of their interaction with matter (neutrons interact with the atoms’ nuclei rather than with the external electron shell as x-rays do). This greater sensitivity to hydrogen provides a high contrast compared to the rock matrix, in neutron tomography images that facilitates the detection of hydrogen-rich fluids. Furthermore, neutrons are isotope-sensitive, meaning that water (H 2 0) and heavy water (D20), while chemically and hydraulically almost identical, can be easily distinguished in neutron imaging.The use of neutron imaging to investigate the hydromechanical properties of rocks is a substantially under-explored experimental area, mostly limited to 2D studies of dry, intact or pre-deformed samples, with little control of the boundary conditions. In thiswork we developed a new servocontrolled triaxial cell to perform multi-fluid flow experiments in saturated porous media, while performing in-situ loading and acquiring 4-dimensional neutron data.Another peculiarity of the project is the use of high-performance neutron imaging facilities (CONRAD-2, in Helmholtz Zentrum Berlin, and NeXT-Grenoble, in Institut Laue-Langevin), taking advantage of the world’s highest flux and cutting edge technology to acquire data at an optimal frequency for the study of this processes. The results of multiple experimental campaigns covering a series of initial and boundary conditions of increasing complexity are presented in this work.To quantify the local hydro-mechanical coupling, we applied a number of standard postprocessing procedures (reconstruction, denoising, Digital Volume Correlation) but also developed an array of bespoke methods, for example to track the water front andcalculate the 3D speed maps.The experimental campaigns performed show that the speed of the water front driven by imbibition in a dry sample is increased within a compactant shear band, while the pressure driven flow speed is decreased in saturated samples, regardless of the volumetric response of the shear band (compactant/dilatant). The 3D nature of the data and analyses has revealed essential in the characterization of the complex mechanical behaviour of the samples and the resultant flow speed.The experimental results obtained contribute to the understanding of flow in porous materials, ensure the suitability of the analysis and set an experimental method for further in-situ hydromechanical campaigns

La thèse est divisée en deux parties. La première partie fait le point sur un certain nombre de phénomènes : - le développement de la fracturation dans les zones de décrochement soumises ou non à des pressions de fluides, - la dynamique de la circulation des fluides dans les zones de failles et le comportement des fluides hydrothermaux soumis à des variations de température et de pression brutales, - le rôle de la fracturation dans la mise en place de magmas granitiques dans l'épizone et les mécanismes de déformation qui gèrent cette mise en place. La deuxième partie concerne l'étude des minéralisations (Zn, Pb, Ag) de Saint-Salvy-de-la Balme (Tarn), adjacentes au granite du Sidobre, dont elles sont contemporaines. Une étude de la cinématique de mise en place du granite du Sidobre est menée par la méthode de l'ASM. Celle-ci met en évidence un cisaillement dextre du magma au moment où celui-ci se met en place à 7 kms de profondeur. L'enregistrement de la déformat1on par les stades successifs de cristallisation du magma permet de suivre l'évolution de la déformation et du comportement du granite au cours de son refroidissement (250 000/500 000 ans). La déformation, concentrée dans le batholite lorsque celui-ci est encore à l'état magmatique, se concentre progressivement sur les bordures du batholite, pour finalement aboutir à la formation du champ filonien de Saint-Salvy. La surface de décollement entre le batholite et les schistes est représentée par le filon de Saint-Salvy. A l'intérieur de celui-ci, les fluides qui circulent à des vitesses pouvant localement atteindre plusieurs m/s, déposent des quantités massives de quartz (pendant environ 60000 ans), aux endroits où des contrastes de compétence importants se présentent. Ceux-ci sont principalement engendrés par la présence de lames d'aplites, emballées dans les schistes. Les masses de quartz jouent à leur tour un rôle d'hétérogénéités lors de la poursuite du décrochement dextre. Les ouvertures ménagées sous l'effet du cisaillement dextre et par la pression des fluides autour de ces masses quartzeuses permettent le dépôt de la sphalérite (< 10000 ans). Quelque soit l'échelle d'observation considérée, la présence d'ouverture importante est liée à la notion d'hétérogénéité.

La thèse a pour but d’étudier les effets de changements de mouillabilité de roches dans des conditions d’injections d’eau douce en tant que méthode de récupération d’hydrocarbures. Afin d’identifier le ou les mécanismes à l’origine du gain additionnel de récupération nous avons utilisé un microtomographe RX. Nous avons ainsi imagé les états de saturations finales d’un milieu poreux rempli de saumures et d’huiles. Une fois le drainage primaire réalisé nous avons effectué deux phases d’imbibitions : avec une saumure (récupération secondaire) puis une imbibition d’eau douce (récupération tertiaire). L’analyse de la mouillabilité à l’échelle du pore a permis de mettre en évidence l’effet de la température et de la salinité sur la mouillabilité. Nous avons montré que les changements de mouillages des roches n’étaient pas occasionnées par la seule expansion de la couche électrique en revanche des changements de mouillabilité ont été montrés. Ces changements s’expliquant par des transitions de mouillages de second ordre observées non seulement pour des gouttes d’huiles sur de l’eau mais également sur un substrat en verre. Au final, la mouillabilité en milieux poreux doit être mise en évidence à une échelle sous-Micrométrique ce qui est relativement nouveau dans le domaine pétrolier
The aim of the thesis is to study rock wettability change effects caused by Low Salinity brine injection as tertiary recovery method. To identify the underlying mechanism or mechanisms of additional oil recovery X-Ray imaging technology was applied. We have also imaged the end-Point saturations of filled by brine and water core samples. Once the primary drainage is realized we carried out two phases imbibitions: with high salinity brine (waterflooding) and with low salinity brine (tertiary recovery mode). The wettability analysis at pore scale permitted to put in evidence the thermal and saline effects playing a decisive role in rock wettability. We have showed wettability changes are not caused by only electrical double layer expansion, however wettability changes was shown. These changes are explained by wettability transition of second order and observed not only for oil droplet on brine, but also for oil deposited on glass substrate. Finally, the pore space wettability needs to be evidenced at sub-Micrometric scale that is new for the petroleum domain

La localisation de la déformation est un facteur essentiel à l’existence de la tectonique des plaques. Cependant, elle est le résultat d’interactions non-linéaires qui relient entre elles différentes échelles spatiales et temporelles que nous ne savons pas encore capturer dans un modèle rhéologique unique. Ce travail de thèse tente de combler en partie la fracture entre l’échelle pétrologique et celle de la mécanique à l’échelle crustale. Il cherche ainsi à mesurer l’impact des circulations de fluides sur la dynamique et la cinématique des dômes métamorphiques continentaux par le biais de modèles numériques d’échelle crus- tale. Pour répondre à cette question, nous avons cherché à établir un modèle empirique des écoulements de fluide et des interactions fluide-roche valide à l’échelle de la croûte. A cette échelle, il est important de capturer d’une part l’effet des circulations de fluides sur la densité qui détermine les forces de volume disponibles comme moteur de l’exhumation, mais aussi leur capacité à limiter ou accélérer la chute de résistance des bandes de cisaillement qui déterminent les forces de surface ralentissant l’exhumation. Ce modèle empirique est basé sur une observation au premier ordre du comportement métamorphique des roches le long d’un trajet P − T rétrograde : les roches métamorphiques de haut-grade (faciès amphibolite/granulite) sont exhumées vers la surface sans se rétromorphoser, excepté dans les zones où la déformation est localisée. Ce travail consiste donc à paramétrer cette observation de manière à pouvoir l’implémenter dans un code explicite thermomécanique 2D par le biais d’un couplage hydro-thermo-mécanique prenant en compte les échanges d’eau libre/eau liée avec la roche. Il introduit aussi la prise en compte simplifiée de l’hydrothermalisme lors de l’exhumation. Les résultats montrent que cette paramétrisation permet de mieux rendre compte des observations de terrain dans une gamme de paramètres validée par les mesures de laboratoire. Les résultats obtenus en limitant la rétromorphose des roches par la disponibilité de l’eau sont significativement différents de ceux obtenus dans les études publiées qui ne prenaient pas en compte ce paramètre. La thèse démontre notamment qu’il n’y a pas besoin d’hétérogénéités préexistantes pour obtenir des dômes asymétriques. Elle montre aussi que la chimie initiale de la roche peut exacerber ou diminuer la localisation de la déformation liée à la rétromorphose limitée par l’eau et contrôler ainsi la forme des dômes métamorphiques
Strain localization is essential to the existence of plate tectonic on Earth. Yet, it is the result of non-linear interaction across several temporal and spatial scales and to date no unique rheological model exists that captures the effect of all these interactions at crustal scale. The work presented here is an attempt to fill part of the gap between out- crop scale and crustal scale models, between petrological scale and crustal scale. The central question is how to measure the effects of fluids and fluid-rock interactions on the dynamics and the kinematics of continental metamorphic core complexes by the mean of crustal scale numerical models. To answer this question, we have tried to esta- blish an empirical model of fluid flow and fluid-rock interaction, which could be valid at the scale of the crust. At that specific scale, it is important to capture the effects of free fluids both on the density of rocks, because it determines the body forces that are driving the exhumation of the crust, and on the strength of rocks and particularly on shear zones which constitute the ’hand-break’, the surface tractions, which resist this exhumation. This empirical model is based on a first order observation related to the behaviour of metamorphic rocks along the retrograde P − T path of their exhumation. High-grade metamorphic rocks (amphibolite/granulite) are indeed exhumed to the sur- face with very little retromorphose except those located within the shear bands where deformation localises. This works first consisted in parameterising this observation in a manner that could be implemented into a 2D thermo-mechanical code as an hydro- thermo-mechanical coupling which could account for free-water/rock-water exchange. In second part, a simplified scheme is introduced to account for hydrothermal cooling of the crust in the late stage of exhumation. The results show that this parameterization al- lows to better account for field observation in a range of parameters that are compatible with laboratory experiments. Limiting the retromorphose of rocks by the availability of free water is shown to produce significantly different metamorphic domes kinematics as compared to prior studies. We indeed demonstrate that it is not necessary to introduce heterogeneity in crustal composition to form asymmetric structures but that the effect of water is modulated by the chemistry of the protolith rocks which influences strain localization

La localisation de la déformation est un facteur essentiel à l’existence de la tectonique des plaques. Cependant, elle est le résultat d’interactions non-linéaires qui relient entre elles différentes échelles spatiales et temporelles que nous ne savons pas encore capturer dans un modèle rhéologique unique. Ce travail de thèse tente de combler en partie la fracture entre l’échelle pétrologique et celle de la mécanique à l’échelle crustale. Il cherche ainsi à mesurer l’impact des circulations de fluides sur la dynamique et la cinématique des dômes métamorphiques continentaux par le biais de modèles numériques d’échelle crus- tale. Pour répondre à cette question, nous avons cherché à établir un modèle empirique des écoulements de fluide et des interactions fluide-roche valide à l’échelle de la croûte. A cette échelle, il est important de capturer d’une part l’effet des circulations de fluides sur la densité qui détermine les forces de volume disponibles comme moteur de l’exhumation, mais aussi leur capacité à limiter ou accélérer la chute de résistance des bandes de cisaillement qui déterminent les forces de surface ralentissant l’exhumation. Ce modèle empirique est basé sur une observation au premier ordre du comportement métamorphique des roches le long d’un trajet P − T rétrograde : les roches métamorphiques de haut-grade (faciès amphibolite/granulite) sont exhumées vers la surface sans se rétromorphoser, excepté dans les zones où la déformation est localisée. Ce travail consiste donc à paramétrer cette observation de manière à pouvoir l’implémenter dans un code explicite thermomécanique 2D par le biais d’un couplage hydro-thermo-mécanique prenant en compte les échanges d’eau libre/eau liée avec la roche. Il introduit aussi la prise en compte simplifiée de l’hydrothermalisme lors de l’exhumation. Les résultats montrent que cette paramétrisation permet de mieux rendre compte des observations de terrain dans une gamme de paramètres validée par les mesures de laboratoire. Les résultats obtenus en limitant la rétromorphose des roches par la disponibilité de l’eau sont significativement différents de ceux obtenus dans les études publiées qui ne prenaient pas en compte ce paramètre. La thèse démontre notamment qu’il n’y a pas besoin d’hétérogénéités préexistantes pour obtenir des dômes asymétriques. Elle montre aussi que la chimie initiale de la roche peut exacerber ou diminuer la localisation de la déformation liée à la rétromorphose limitée par l’eau et contrôler ainsi la forme des dômes métamorphiques
Strain localization is essential to the existence of plate tectonic on Earth. Yet, it is the result of non-linear interaction across several temporal and spatial scales and to date no unique rheological model exists that captures the effect of all these interactions at crustal scale. The work presented here is an attempt to fill part of the gap between out- crop scale and crustal scale models, between petrological scale and crustal scale. The central question is how to measure the effects of fluids and fluid-rock interactions on the dynamics and the kinematics of continental metamorphic core complexes by the mean of crustal scale numerical models. To answer this question, we have tried to esta- blish an empirical model of fluid flow and fluid-rock interaction, which could be valid at the scale of the crust. At that specific scale, it is important to capture the effects of free fluids both on the density of rocks, because it determines the body forces that are driving the exhumation of the crust, and on the strength of rocks and particularly on shear zones which constitute the ’hand-break’, the surface tractions, which resist this exhumation. This empirical model is based on a first order observation related to the behaviour of metamorphic rocks along the retrograde P − T path of their exhumation. High-grade metamorphic rocks (amphibolite/granulite) are indeed exhumed to the sur- face with very little retromorphose except those located within the shear bands where deformation localises. This works first consisted in parameterising this observation in a manner that could be implemented into a 2D thermo-mechanical code as an hydro- thermo-mechanical coupling which could account for free-water/rock-water exchange. In second part, a simplified scheme is introduced to account for hydrothermal cooling of the crust in the late stage of exhumation. The results show that this parameterization al- lows to better account for field observation in a range of parameters that are compatible with laboratory experiments. Limiting the retromorphose of rocks by the availability of free water is shown to produce significantly different metamorphic domes kinematics as compared to prior studies. We indeed demonstrate that it is not necessary to introduce heterogeneity in crustal composition to form asymmetric structures but that the effect of water is modulated by the chemistry of the protolith rocks which influences strain localization

Les paléo-interactions fluides-roches dans les granites, plus particulièrement la formation des fentes alpines, des épisyénites, des minerais d'U épisyénitiques et leur altération ultérieure, ont été modélisées grâce au code de calcul géochimique EQ3/6. Une version d'EQ3/6 gérant les pressions élevées a servi à modéliser l'évolution des paragenèses dans les fentes alpines intragranitiques en utilisant comme contraintes, la composition chimique détaillée d'inclusions fluides (micro-analyse après écrasement). La minéralogie principale des fentes (quartz-chlorite) a été reproduite après une chute de pression à 370°C de 3 à 1kb, et leur altération ultérieure en sidérite-muscovite par l'ajout de CO₂ et un refroidissement jusqu'à 280°C. Pour les gisements d'uranium intragranitiques hercyniens, les simulations montrent qu'un fluide de bassin à caractère oxydant altérant une source d'U (intragranitique) à 150°C précipite une paragenèse à K-mica et pechblende, fréquemment rencontré dans les gisements. L’association smectite-coffinite se met en place dans des conditions plus spécifiques : température entre 70 et 120°C, teneur en silice élevée (solubilité de la silice amorphe), fluide altérant plus sale. La fO₂ influence peu la formation de coffinite dans ces conditions, mais un fluide oxydant est nécessaire pour former la fluorine et la barytine associées. Les dissolutions et précipitations dans les verses à steriles issues de l'exploitation des minerais d'uranium ont été décrites, simulées expérimentalement et numériquement. Les calculs de spéciation-saturation des fluides naturels et expérimentaux révèlent que les minéraux néoformés dans les verses (hydroxydes de fer, sulfates) contrôlent l'essentiel du stock élémentaire libérable. La chimie des fluides circulants dépend en premier lieu de la solubilité de ces phases, et de la présence de tampons minéraux (carbonates par exemple à Lodève) ce qui conduit à une spéciation de l'uranium distincte d'un site à l'autre.

Le role des fluides dans l'evolution des proprietes mecaniques et de transport des roches est etudie. L'interaction chimique entre un fluide et la matrice rocheuse depend de la propagation lente de fissures et de la deformation des pores par transfert en solution. Un modele permet de comprendre l'evolution de la structure de porosite dans la croute terrestre. De plus dans le cadre de l'interaction mecanique on etudie l'expulsion des hydrocarbures dans les roches sources en mettant en evidence l'effet primordial de la proximite des fissures

L'origine et l'évolution physico-chimiques des fluides carbo-azot2s, et la reconstitution des principaux stades de production et de migration de ces fluides, ainsi que leur rôle dans les processus metallog2niques, au cours du métamorphisme constitue l'objet principal de ce mémoire. Les travaux réalisés sur trois zones métamorphiques, au Maroc (Jebilet centrales, Tichka) et au sud-ouest du massif central français, ont permis de: 1) faire un inventaire des fluides en équilibre avec les schistes noirs et leur phase de production dans des contextes de métamorphisme de contact; 2) d'aborder le rôle de ces fluides dans le contrôle des équilibres entre fluides et minéraux; 3) de proposer une chronologie relative entre les phases de migration des fluides carbo-azotés et des fluides sans espèces volatiles, en relation avec la mise en solution et le dépôt de l'uranium (bondons), de l'or (Tichka) et du graphite (Jebilet). Ce travail basé essentiellement sur l'étude des fluides du système chons, a permis d'obtenir des résultats originaux sur: 1) le calage précis des phases de production et de migration de ces fluides en fonction de l'évolution des conditions p-t-x et des dépôts de minéraux; 2) l'utilisation de plusieurs techniques nouvelles (microspectroscopie infrarouge, microsonde nucléaire) pour la caractérisation des sites de l'azote et la quantification de sa concentration; 3) la présentation d'un modèle de la genèse des minéralisations de graphite

L'étude des colmatages minéraux déposés dans les discontinuités lors des circulations de fluides, anciennes à récentes, est l'unique moyen de reconstituer les comportements paléo-hydrologique et -hydrogéochimique des milieux granitiques ou sédimentaires. Le couplage d'outils pétrographiques, minéralogiques, isotopiques et géochimiques a permis de déterminer la source et la nature des fluides, et les processus physico-chimiques à l'origine des colmatages. 3 contextes distincts ont été ciblés dans le cadre des recherches menées par l'ANDRA pour l'implantation d'un laboratoire souterrain (le granite de la Vienne, les siltites du Gard et les argilites de l'Est du bassin de Paris). Ce travail a montré que le traçage isotopique en C et O des minéraux de discontinuités, couplé aux études pétrographiques, minéralogiques, et thermiques obtenues sur les inclusions fluides, sur les matières organiques et sur les argiles, constitue un outil puissant pour reconstituer les conditions paléo-hydrogéologiques, quel que soit le contexte
The study of minerals sealing the discontinuities and the cavities by past to recent fluid circulations is the only method to assess the paleo ?hydrological and -hydrogeochemical behavior of both sedimentary or granitic systems. Petrographic, mineralogic, isotopic and geochemical tools provide the opportunity to identify the source and the nature of sealing-forming waters and to precise the physical and chemical mechanisms occurring during fluid circulations. This study is focused on 3 sites selected in the framework of a survey managed by ANDRA for the feasibility of an underground laboratory (plutonites of Vienne, Cretaceous siltites of Marcoule, argillites in the Eastern part of the Paris basin). Our methodology, based on the combined use of C-O isotopic tracers, petrographic, mineralogical and thermal (fluid inclusion, organic matter, clay typology) studies, is a promising powerful tool to assess the paleo-hydrogeologic behavior in geological systems

Le comportement des argilites de l'oxfordien argileux de la haute-marne et des siltites de la serie albienne de marcoule (gard) a ete etudie experimentalement dans des conditions physico-chimiques simulant un stockage souterrain de dechets. Les diverses phases recrees sont l'interaction entre les fluides generes par l'oxydation des microsites a pyrites lors de l'entree de l'air dans les galeries et les mineraux constitutifs des sediments, l'alteration liee a une exposition aux intemperies climatiques (cycles d'humectation/dessiccation), des phases de rehydratation a 80 et 200\c simulant l'effet de la mise en place de colis radioactifs exothermiques (type c). Les differents traitements ont mis en evidence une evolution commune des caracteristiques des mineraux des sediments etudies et des solutions en contact. L'etude par diffraction des rayons x des fractions argileuses montre principalement des variations de l'espacement interfoliaire des mineraux argileux. Ces etats d'hydratation modifies sont induits par des echanges entre le sodium des argiles et le calcium en solution issu de la dissolution des carbonates et du gypse. La cristallochimie des mineraux de type i/s montre, generalement, une relativement bonne stabilite des structures cristallines et des occupations des sites octaedriques et tetraedriques. Les solutions experimentales acquierent un caractere sulfate lie a la solubilisation des parageneses d'oxydation des sediments (gypse et jarosite). La dissolution des carbonates, presents en grande quantite dans les echantillons, entraine un effet tampon important sur les solutions experimentales (ph final compris generalement entre 7,5 et 8,5). L'extrapolation des concentrations ioniques en solution pour des rapports liquide sur roche faibles et typiques du milieu geologique conduit a des fluides domines par so 4 2 -, k +, ca 2 + et mg 2 +, ces caracteristiques etant significativement differentes de celles supposees pour les fluides des formations encaissantes.

Le bassin de Jaca (Pyrénées espagnoles) est un exemple classique de bassins d’avant pays, où les grandes lignes du remplissage sédimentaire, ainsi que la chronologie des failles ont été très étudiées. Il reste toutefois à mieux comprendre la paléo-hydrologie et l’histoire thermique du bassin, de manière à proposer un modèle de circulation des fluides pendant sa mise en place et sa déformation (Paléocène-Oligocène). Pour ce faire, ce travail propose d’analyser la répartition de la fracturation, d’étudier les conditions de formation des veines syn-tectoniques et de caractériser la maturité de la matière organique sur l’ensemble du paléobassin d’avant-pays de Jaca, des zones internes vers les zones externes.L’analyse pétrographique, géochimique et microthermométrique des veines montre que la grande majorité des fluides minéralisateurs sont à l’équilibre isotopique et thermique avec l’encaissant. Dans le détail, nous avons identifié 2 événements principaux de formation de veines dans la zone interne du bassin (Sierras Interiores), que nous proposons d’associer au fonctionnement des failles majeures dans le socle. Nous suggérons que les fluides circulent le long des niveaux de décollements et sont expulsés sur de courtes distances (< 10 km), au travers des réseaux de fractures, vers le bassin d’avant-pays. Le reste du bassin enregistre principalement des fluides locaux, parfois associés à l’infiltration d’eau météorique. L’analyse des températures d’enfouissement (50°C à 250°C), qui inclut des données de Δ47, montre une organisation N-S relativement homogène depuis les Sierras Interiores (fenêtre à gaz) jusqu’aux Sierras Exteriores (immature), avec des anomalies longitudinales marquées. Les modélisations thermiques 1D sur 9 puits virtuels suggèrent que les températures maximales vers les Sierras Interiores peuvent résulter d’un enfouissement sédimentaire, dont une grande partie est érodée actuellement. Nous proposons que ces parties érodées correspondent à des dépôts tardi-orogéniques conglomératiques déposés à proximité de la zone axiale. Les données suggèrent une répartition non homogène de ces dépôts selon un axe E-W, impliquant des transferts sédimentaires plus complexes qu’habituellement discutés. Au vu de nos résultats et des précédentes études, le modèle paléohydrologique et thermique du bassin de Jaca, et à plus grande échelle, de la chaîne plissée sud-pyrénéenne, est compartimenté à la fois dans l’espace et dans le temps, en lien avec à la propagation latérale et frontale de la déformation, qui contrôle l’ouverture du système. Le modèle paléohydrologique et thermique de la chaîne plissée sud-pyrénéenne constitue donc un potentiel analogue aux chaînes plissées dont le raccourcissement résulte d’une convergence oblique
The Jaca basin (Spanish Pyrenees) is a classical example of a foreland basin, where the sedimentary filling and the calendar of thrust activation have been extensively studied. It remains to understand the paleohydrology and the thermal history of the basin, so as to provide a fluid flow model related to its formation and deformation (Paleoecene-Oligocene). To do this, this work proposes to analyze the distribution of fracturing, to study the conditions of formation of syn-tectonic veins and to characterize the maturity of organic matter throughout the Jaca foreland basin, from hinterland to external areas.Petrographical, geochemical and microthermometric analysis of veins show that the vast majority of mineralizing fluids are at the isotopic and thermal equilibrium with the host-rock. In detail, we identified two main events of vein precipitation in the inner part of the basin (Sierras Interiores), probably related to major basement thrust activations. We suggest that fluids flow along decollement levels and are expelled over short distances (<10 km), through fracture networks towards the foreland basin. The other part of the basin mainly record local fluids, sometimes associated with the infiltration of meteoric water. Analysis of burial temperatures (50 °C to 250 °C), which includes Δ47 data, shows a relatively homogeneous N-S organization from the Sierras Interiores (gas window) to Sierras Exteriores (immature), with strong longitudinal anomalies. Thermal 1D modelling of 9 virtual wells suggest that the maximum temperatures of Sierras Interiores result from sedimentary accumulation, whose a large amount is now eroded. We propose that this eroded thickness corresponds to late-orogenic conglomeratic deposits near the axial zone. The data suggest an inhomogeneous distribution of the deposits along an E-W axis, involving more complex sedimentary transfers than usually discussed. Given our results and previous studies, the paleohydrological and thermal model of the Jaca basin, and on a larger scale, of the South Pyrenean fold and thrust belt, is compartmentalized both in space and in time, in response to the propagation of and oblique deformational front, which controls the opening of the system. The paleohydrological and thermal model of the South Pyrenean fold and thrust belt is therefore a potential analogue to fold and thrust belt including shortening due to an oblique convergence

Le bassin Francevillien, situé dans le quart Sud-Est du Gabon, est constitué d'une colonne lithostratigraphique composée de cinq ensembles allant du FA au FE. Il a été rendu célèbre dans le monde grâce à ses réacteurs nucléaires naturels (Oklo et Bangombé) et son importance économique en termes de ressources minières présents dans les ensembles FA et FB (Uranium et Manganèse). Les lithofaciès successifs classiquement décrits dans l’ensemble FA traduisent l'évolution des paléoenvironnements de type fluviatile vers un type deltaïque sous influence tidale. Un environnement marin franc (shoreface à offshore supérieur), caractérise l'ensemble FB. Les nouvelles données géochimiques mettent en évidence, une oxygénation de la colonne d'eau pouvant atteindre l'offshore supérieur, et des quantités importantes de matière organique dans l'eau de mer protérozoïque. Ces conditions chimiques dans les milieux de dépôt, étroitement liées avec l'état d'oxygénation de l'atmosphère, ont eu des conséquences majeures sur l'histoire de ce bassin : émergence et diversification de la biomasse (colonies de macro-organismes multicellulaires), néoformation de phyllosilicates (par altération chimique). La minéralogie de la fraction argileuse (< 2μm) dans le FA est caractérisée par la présence d'une phase illitique dominante dont la cristallinité croît vers la base de la série, et l'apparition de minéraux interstratifiés illite/smectite réguliers (type R1) à la transition FA/FB puis irréguliers (type R0) vers le sommet du FB. Cette évolution met en évidence des assemblages minéralogiques différenciés entre le FA et le FB, et ce malgré une faible variation d'épaisseur et un taux d'enfouissement relativement faible. Ces assemblages minéralogiques révèlent une plus forte intensité de la diagenèse dans les faciès grossiers très pauvres en matière organique (typiques de l’ensemble FA) que dans les faciès fins riches en matière organique (caractéristiques du FB). L'ensemble des résultats peut être interprété en termes d'évolution d'un même processus diagénétique contrôlé par les faciès et la nature des fluides interstitiels. Ceci conforte l'hypothèse d'un gradient géothermique relativement faible par rapport à ce qui a été communément décrit dans d'autres bassins à cette période de l'histoire de la terre. Ainsi, la présence de monazite supportant des surcroissances, des chlorites ferrifères ainsi que des berthiérines tardives ont permis l'estimation des températures de cristallisation avoisinant les 300° C, dans la partie supérieure du FA. Ces résultats attestent des circulations tardives de fluides chauds
Francevillien Basin, located in south-eastern Gabon, consists of a column of five lithostratigraphic formations, starting from FA to FE. He is known around the world through these natural fission reactors (Oklo and Bangombé) and to its rich mineral resources in the FA and FB (Uranium and Manganese). The classically described successive lithofacies in FA reflect the evolution of fluvial environment to a tide-influenced delta environment. Marine environment, ranging from shoreface to upper offshore, characterizes the FB. New geochemical data show, oxygenation of the water column up to the upper offshore, large amounts of dissolved organic matter in Proterozoic seawater. These chemical conditions in the depositional environments are closely linked with the state of oxygenation of the atmosphere, will have major consequences in the history of this basin: the emergence of biomass, large colonial organisms; diversification of phyllosilicates (chemical weathering). The mineralogy of the clay fraction (< 2μm) in the FA formation shows a dominant illitic phase whose crystallinity increases towards the base of the series. It is characterized by the appearance of minerals interlayered illite/smectite regular (type R1) at the FA / FB transition, and irregular (type R0) at the top of the series. This trend highlights the different parageneses in the FA and FB formations, despite a low thickness variation and a general rate relatively low landfill. These parageneses indicate a higher intensity of diagenesis in the coarse facies with low organic matter (typical training FA) than for fine facies rich in organic matter (formation characteristic FB). All the results can be interpreted in terms of changes in a same diagenetic process controlled by the facies and the nature of pore fluids. This reinforces the hypothesis of a relatively low geothermal gradient compared to what has been commonly described in other basins of similar age. The presence of monazite overgrowths, late iron-rich chlorites associated with berthierine was used to estimate the temperatures of crystallization around 300° C in the upper FA. These results confirm the late circulation of hot fluids