Deformation conditions and 40Ar/39Ar dating of fault activity registered by phyllosilicates (clay minerals) in a sedimentary environment : examples of the south-verging thrust faults in the Pyrenees

Conditions de déformation et datation 40Ar/39Ar de l'activité de failles enregistrées par les phyllosilicates (minéraux argileux) en environnement sédimentaire : exemples de failles chevauchantes du versant-sud Pyrénéen La chaîne pyrénéenne présente des structures de déformation bien exposées et des roches sédimentaires syntectoniquesbien conservées qui en font un objet idéal pour étudier les failles. En effet, les textures, structures, compositions chimiques etisotopiques enregistrées par le coeur de la faille chevauchante peuvent renseigner sur les conditions et mécanismes de ladéformation et aussi contraindre dans le temps l’activité de la faille étudiée. Dans la présente thèse, trois chevauchements duversant sud Pyrénéen ont été étudiés pour mieux appréhender le comportement mécanique, chimique et isotopique desphyllosilicates dans des roches sédimentaires déformées. Ces roches sont d'âge éocène à triasique et sont impliquées dans degrand chevauchements (zone cisaillantes) à vergence sud. Ce travail combine observation pétrographique, analyse chimique,modélisation thermodynamique et technique de datation radiométrique 40Ar/39Ar sur des minéraux de moscovite/illite et dechlorite. La première faille étudiée est le chevauchement du Pic de Port Vieux (PPV), chevauchement de second ordre lié auchevauchement majeur de Gavarnie dans le sud-ouest de la Zone Axiale Pyrénéenne. Des mécanismes de pression-dissolutionet recristallisation, accompagnés d’interactions avec un fluide très réducteur sont les principaux paramètres responsables deschangements minéralogiques/chimiques observés dans la zone centrale de la faille. L'indice Kübler de la moscovite et lesdonnées thermométrique sur chlorite suggèrent des températures de 285°C ± 28°C pour l'activité de PPV. De plus, la datation40Ar/39Ar de la moscovite syn-cinématique indique que la faille a fonctionné il y a 36.9 ± 0.2 Ma, ce qui coïncide avec l’âge del'activité du chevauchement de Gavarnie. Les deux autres failles étudiées sont le chevauchement de Lakora qui est situé sur lebord sud de la zone Nord Pyrénéenne et celui de Monte Perdido (au niveau de Torla) situé dans la partie ouest de la zone Sud-Pyrénéenne. Ces deux chevauchements ont été affectés (déformés) par la mise en place de chevauchement de Gavarnie. Lesobservations pétrographiques et les analyses microstructurales ont démontré que la déformation est marquée par du plissement,du boudinage, par le développement d'une schistosité intense, de surfaces de cisaillement, de veines et par un enrichissement enphyllosilicates au coeur de la zone de faille des deux chevauchements. De manière similaire au chevauchement du Pic de PPV,les mécanismes de pression-dissolution et recristallisation sont les principaux mécanismes qui contrôlent la déformation et ilssont à l’origine de l'enrichissement en phyllosilicates néoformés dans les zones de failles des deux chevauchements. En se basantsur les mesures de l'indice de Kübler, il apparait que la déformation de Lakora et Torla s'est produite dans des conditions detempérature plus basse que celles enregistrées pour le chevauchement du PPV. Par ailleurs, es âges les plus jeunes obtenus parla technique 40Ar/39Ar ne peuvent être rattachés à l'âge de la déformation car ils sont plus vieux que les âges des sédimentsimpliqués dans les zones de faille. D'autres hypothèses sont proposées à la fin de cette thèse afin de comprendre les raisons decette incohérence dans les âges et afin de dater la déformation de Lakora et Torla. Ainsi l'ensemble des résultats de cette thèsemontrent que les minéraux phyllosilicatés peuvent être des outils thermochronologiques fiables permettant de dater avecprécision l'activité des failles lorsqu'ils ont été combinés avec des préparations d'échantillons précises et caractérisation détailléedes échantillons.