Rapporteurs :M. Philippe MUCHEZ Professeur, Université de Leuven (Belgique)M. Esteve CARDELLACH Professeur, Université de Barcelone (Espagne)Examinateurs :M. Albert GALY Professeur, Université de Lorraine, ENSG, NancyM. Olivier LACOMBE Professeur, Université de Pierre et Marie Curie, Paris 6Invités :M. Alexandre TARANTOLA Maître de Conférences, Université de Lorraine, NancyM. Salvador MORALES RUANO Professeur, Université de Grenade (Espagne)
La thèse cherche à caractériser les types de fluides et les modalités de leur circulation crustale en fonction desniveaux structuraux affectés et des types de déformation. L'exhumation des coeurs métamorphiques du complexe névadofilabridedans le domaine interne du prisme orogénique des Cordillères bétiques a lieu en contexte de métamorphismerétrograde et d'extension. Une fois dans le domaine fragile, les unités les plus orientales (Sierra Almagrera) furent affectéespar un système décrochant majeur créant d'autres possibilités de circulations permettant ainsi de comparer les processus.Ceux-ci sont abordés par la pétrographie, la chimie, les signatures isotopiques (δD) des inclusions fluides, elles-mêmesdéterminées par microthermométrie, spectroscopie Raman, ablation laser couplée à l’analyse spectroscopique (LA-ICP-MS)ou «crush-leach». Les résultats dans la Sierra Bédar indiquent le rôle d'une saumure enrichie en métaux lors des derniersstades de circulation au sein de la croûte ductile. Bien qu'associés à des veines fragiles discordantes sur la foliation d'unleucogneiss, les fluides révèlent des salinités élevées et des données en δD suggérant un domaine encore isolé des fluides desurface. Les données P-T des fluides et la typologie de déformation des quartz indiquent des conditions élevées encorepropices à la déformation encore ductile des schistes et métacarbonates sus-jacents. Ce niveau où peuvent s'enraciner lesfailles drainantes superficielles joue donc le rôle de barrière hydrogéologique vis à vis des fluides de surface. Les halogènesindiquent une origine secondaire des saumures par dissolution des évaporites du Trias. Cette saumure est plus diluée à l'estdans la Sierra Almagrera qui présente moins d'unités triasiques et où l'impact du système décrochant va devenir de plus enplus important. Dans la Sierra Bédar, le niveau de décollement actif au-dessus de ce niveau de leucogneiss fonctionne enfaciès schiste vert associé à une mobilité du fer. Il incorpore des niveaux de métacarbonates sièges de gisements. On distingueune distribution des gisements liée à la présence de ce niveau de décollement et des minéralisations épousant la fabriqueductile mais aussi des mobilités sécantes plus tardives associées à des enrichissements en éléments tels que Ba, Pb, Cu et Zn.Ces gisements semblent accompagner la transition des unités métamorphiques vers le domaine fragile. La fabrique du niveaude décollement est localement recoupée par une structure transtensive à quartz, albite, épidote calcite synchrone dumétamorphisme schistes verts. Sa cinématique apparente est compatible avec un raccourcissement N-S. Le quartz a piégé desfluides aquo-carboniques en immiscibilité qui traduisent une chute de pression de 150 MPa lors du piégeage, ce qui souligne àla fois la transition dans le domaine fragile et un changement drastique du régime de pression. Plus à l'est, la mise en placed'un système décrochant lithosphérique majeur se traduit par du volcanisme et de nombreux gisements métalliques. Au débutde l'entrée des schistes de la Sierra Almagrera dans le domaine fragile, des veines de quartz enregistrent des fluides non saléssuggérant le piégeage des fluides de surface. Suivent des veines de quartz discordantes sur la foliation associées à del'hématite indiquant des conditions oxydantes mais aussi la réapparition des saumures issues du réservoir métamorphiquesous-jacent en mélange avec des fluides de bassin. Des conditions réductrices conduisent à la formation de sidérite et depyrite. D'en suit la formation de galène et de barytine dans des conditions oxydantes. Une plus forte salinité ainsi que lerapport Cl/Br indiquent la contribution d'une autre source de saumures secondaires issues cette fois des évaporitesmessiniennes. La tectonique décrochante a ainsi clairement modifié l’hydrogéologie du réservoir supérieur et le précédentcompartimentage de part et d'autre de la transition fragile-ductile. This thesis aim at characterizing the types of fluids and the way they circulated within the crust according to theconcerned structural levels and associated style of deformation. The nevado-filabride metamorphic cores from the internaldomain of the Betics cordillera orogenic wedge exhumed thanks to tectonic extension under retrograde greenschist faciesconditions. After reaching depths related to brittle conditions, the eastern units (Sierra Almagrera) were affected by a majortranscurrent system potentially creating new conditions for crustal fluid flows and thus, offering possibilities to compare theimpact of different processes. These processes have been tested through petrographical, chemical and isotopic signatures (δD)of fluid inclusions. These inclusions were analysed thanks to microthermometry, Raman spectroscopy, Laser AblationInductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) or crush-leach techniques. Results from Sierra Bedar point outthe role played by metal-rich brines during late stages of fluid flows within the ductile crust. Despite their association withbrittle veins discordant to the metamorphic foliation of a leucogneiss, the high-salinities and δD signatures of the fluidssuggest that this domain was still isolated from surficial fluids. P-T conditions deduced from fluid analysis and quartzdeformation features indicate high conditions still compatible with ongoing ductile deformation of overlying schist andmetacarbonate units. Draining faults from the brittle crust may have rooted within this upper ductile zone acting as anhydrogeological barrier against downward fluid flows. Halogens indicate a secondary brine origin for the fluids resulting fromTriassic evaporites dissolution. Brine concentration drop in the eastern Sierra Almagrera where less Triassic units are presentand which was progressively more impacted by the major transcurrent system. In the Sierra Bedar, the decollement layerabove the leucogneiss unit was active under greenschist facies conditions and was associated with iron mobility. Iron oredeposits are encountered within metacarbonates distributed within this tectonic zone. Iron oxides follow the metamorphicpattern but also frequently developed as more recent discordant features related to elements enrichment such as Ba, Pb, Cuand Zn. These ore deposits may be related to the ductile-brittle transition that experienced this unit during its exhumation. Thedecollement ductile fabric is locally crosscutted by a transtensional feature associated with quartz, albite, epidote and calciterevealing greenschist facies conditions. Its apparent kinematics is coherent with N-S shortening. Fluid inclusion planes in thequartz contain aquo-carbonic immiscible fluids indicating a 150 MPa pressure drop during fluid trapping. This drop points outthe transition towards the brittle domain and a drastic change of the pressure regime. More to the East, the setting of the majorlithospheric transcurrent zone was accompanied with volcanism and metal ore deposits. At reaching the brittle domain, quartzveins from the schists presently outcropping in the Sierra Almagrera trapped non-saline fluids suggesting a surficial origin.Soon after, discordant quartz veins occurred in association with hematite indicating oxidizing conditions. Fluid inclusionsreveal the return of saline conditions related to a mix of basin fluids and secondary brines coming from the underlyingmetamorphic reservoir. Following reducing conditions led to the formation of pyrite and siderite. A return to oxidizingconditions led to the formation of galena and barite. Higher salinities and Cl/Br ratios indicate the contribution of anothersecondary brine coming from early Messinian evaporites. As a conclusion, this major transcurrent tectonics clearly modifiedthe hydrogeology of the upper crustal reservoir and put an end to the previous partitioning on both sides of the brittle-ductiletransition.