C’est la faille qui casse l’oeuf ou l’oeuf qui casse la faille ? de failles et volcans au sud Chili

Le sud de la marge Andine comporte de nombreux systèmes volcaniques, géothermaux et minéralisés, témoins d’une migration importante de fluides à travers la croûte. On ne comprend pas bien comment ces migrations fluides fonctionnent en relation avec les failles crustales résultant de la convergence tectonique et les réservoirs magmatiques profonds. C’est pourquoi nous avons construit des modèles thermo-mécaniques 3D, inspirés de la configuration spécifique du complexe volcanique et géothermal Tatara-San Pedro (~36°S), qui comporte une faille active dextre d’environ 10 km et des profils magnétotelluriques suggérant la présence d’un réservoir magmatique.

Exemple de déformations générées par un glissement de faille dans le domaine séparant la zone de faille (parallelelpipede rectangle) et le réservoir magmatique (à droite : domaines en dilatation en rouge, à gauche, domaine de fracturation en orange, favorisant la percolation de géofluides). © M. Gerbault

En tenant compte  d’un comportement «élasto-plastique», nous suivons les champs de contraintes et de déformation résultant de l’imposition soit (1) d’un glissement le long de la faille, soit (2) d’une surpression aux parois de la cavité magmatique. Nous montrons le développement de domaines diffus de dilatation dans le domaine intermédiaire entre faille et réservoir. Cette dilatation augmente la porosité et la perméabilité permettant aux géofluides de circuler. Nos montrons aussi que plusieurs dizaines de mètres de glissement de faille sont nécessaires pour rompre une cavité crustale superficielle, ce qui implique que l’effet cumulé du déplacement répété sur quelques milliers d’années le long de failles crustales peut favoriser le cheminement des fluides vers la surface. D’autre part, l’inflation d’une cavité crustale à 15 km de profondeur peut déclencher plus facilement (à moindre surpression) la rupture de la faille, qu’une cavité moins profonde (6 km). Nos résultats montrent que les réservoirs peu profonds (≤ 5km) doivent être très proches de failles (distants de moins de 1 km) pour s’activer mutuellement. En revanche la tectonique décrochante ainsi que les intrusions magmatiques génèrent de la dilatation diffuse sur plusieurs kilomètres, favorisant la percolation de géofluides vers la surface. Les contraintes transpressives régionales participent aussi à ces circulations fluides transitoires à des échelles de temps apparemment indépendantes, motivant des études complémentaires futures. La combinaison de modèles numériques synthétiques avec des données de terrain s’avère cruciale pour déconvoluer le rôle relatif des failles et des réservoirs magmatiques sur le déclenchement de séismes, d’éruptions volcaniques, et à plus grande échelle la formation de champs géothermaux d’intérêt économique. Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet ECOS-Sud Chili C18U01 mené par M.Gerbault et J.Cembrano (Pontificad Universidad de Chile). Ils résultent du Master de Javiera Ruz Ginouves au CEGA.

Contact GET: Muriel Gerbault (CR IRD)

Sources :

Ruz Ginouves J, Gerbault, M., Cembrano, J., Iturrieta, P., Leiva, F. S., Novoa, C., & Hassani, R. (2021). The interplay of a fault zone and a volcanic reservoir from 3D elasto-plastic models: Rheological conditions for mutual trigger based on a field case from the Andean Southern Volcanic Zone. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 107317.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027321001463?casa_token=0d7yoYvFcG4AAAAA:DWuErMXXCBhwyIiDcgjQ02jLCHtTlmGYbShhVr05UEzjIpTbmEKGbIGlxsqZanOgzvCLXJpkgQ

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