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Sujet de thèse: La déformation des phyllosilicates et son effet sur la formation des zones de cisaillement et la circulation des fluides dans la croûte moyenne et supérieure : une étude expérimentale des mécanismes de déformation de l'assemblage mica-quartz

Directeur: Holger STUNITZ; Co-directeur: Laura AIRAGHI; Co-encadrant: Hugues RAIMBOURG

Résumé: Les mécanismes de localisation de la déformation dans les zones de cisaillement ductiles dans la croûte terrestre contrôles fortement les dynamiques des orogènes, la nucléation de séismes et la formation de structures lithosphériques. La percolation de fluides lors de la déformation joue un rôle majeur dans le développement de ces zones de cisaillement par le biais de transformations minéralogiques comme la croissance de phyllosilicates par exemple les micas). L'objectif de ce projet est d'évaluer le rôle des micas dans l'accommodation de la déformation et le développement des zones de cisaillement dans la croûte supérieure à la croûte moyenne, de l'échelle de défauts cristallins aux agrégats polycristallins.

Ce projet combinera une étude microstructurale et pétrologique détaillée d'assemblages synthétiques mica-quartz déformés expérimentalement sous différentes conditions de température et de taux de déformation avec l'observation d'échantillon naturellement déformés. Un composent majeur de ce projet sera la caractérisation des mécanismes de déformation des phyllosilicates (intra-cristallin, polycristallin, agrégat de minéral biphasé), leur dépendance à l'égard de la composition chimique ainsi que le rôle des réactions minérales dans l'accommodation de la déformation. Le projet comprendra l'utilisation de plusieurs techniques, telles que la presse de Griggs de nouvelle génération, le MEB et l'EBSD, la microsonde et le TEM

Ce projet s'inscrit dans le cadre du Labex Voltaire, un programme de recherche interdisciplinaire axé sur les transferts de fluides dans les enveloppes supérieures de la Terre solide. Le programme Voltaire fournira à la fois le salaire du doctorant et le soutien financier pour les activités de recherche du doctorat.

Mots-clés: Déformation Expérimentale – Réactions métamorphiques – Zone de cisaillement – Phyllosilicate.

PhD subject: Phyllosilicate deformation and its effect on shear zone formation and fluid circulation in the upper and middle crust: an experimental study of the deformation mechanisms of mica-quartz assemblage

Supervisors: Holger STUNITZ, Laura AIRAGHI, Hugues RAIMBOURG

Summary: The mechanisms of strain localization within ductile shear zones in the Earth crust strongly control the dynamics of mountain belts, the nucleation of earthquakes and the formation of lithospheric structures. Fluid influxes during deformation play a major role in the development of these shear zones by means of mineralogical transformations such as the growth of phyllosilicates (as micas). The aim of this project is to investigate the role of micas in strain accommodation and development of shear zones within the upper to middle crust, from the scale of crystal defects to the polycrystalline aggregate.

The project will combine detailed microstructural and petrological study of the mica-quartz samples experimentally deformed under different temperature and strain rate conditions with the observation of naturally deformed samples. A major component of the project will be the characterisation of the deformation mechanisms of phyllosilicates (intra-crystalline, polycrystalline, two-phased mineral aggregate), their dependency on chemical composition as well as the role of mineral reactions in strain accommodation. The project will include the use of multiple techniques, such as the new generation Griggs apparatus, SEM and EBSD, microprobe and TEM.

This project is part of the Labex Voltaire, an interdisciplinary research program focused on fluid transfers in the upper envelopes of the solid Earth. The Voltaire program will provide both the salary for the Ph.D. student and the financial support for PhD research activities.

Keywords: Phyllosilicate – Shear zone – Metamorphic reactions – Experimental deformation