THEMES DE RECHERCHE  / RESEARCH TOPICS


      Mes travaux de recherche concernent le domaine de la Tectonique. Ils couvrent un large spectre d’échelles et de processus, depuis la déformation à l’échelle microscopique (macles de la calcite) jusqu’à la déformation à l’échelle crustale, depuis la géométrie et la cinématique des chaînes plissées et l’évolution des bassins d’avant-pays, la quantification et la transmission des paléocontraintes orogéniques, la transition ductile-cassant et le jeu des détachements jusqu’aux micromécanismes de déformation associés au plissement et aux interactions fluides-fractures-roches. J’ai travaillé sur des chantiers régionaux nombreux et variés, des chaînes téthysiennes (Alpes, Pyrénées et Jura en France, Zagros en Iran) jusqu’aux chaînes péri-Pacifique (Taiwan), et récemment dans les Cyclades (Grèce), à l’Albanie et à l’avant-pays des Rocheuses (USA).

    Ma démarche est sous-tendue par un souci permanent (1) de description et de caractérisation géométrique, cinématique et mécanique de la déformation naturelle, (2) de confrontation et de combinaison des données de terrain (morphologie, structure, enregistrement tectono-sédimentaire, cinématique, paléocontraintes, …) avec les données géophysiques et (3) d’intégration géodynamique.



     Sur le plan méthodologique :

Reconstitution  des paléocontraintes par l'analyse de la fracturation et des macles de la calcite. Mise au point d'une méthode de quantification des gandeurs des paléocontraintes par combinaison des données de fracturation, de macles de la calcite et de la mécanique des roches. Quantification des paléocontraintes en contexte orogénique, de l’échelle du pli (Taiwan, Wyoming-USA) jusqu’à l’échelle de la chaîne plissée (Pyrénées, Taiwan, Zagros, Laramides). Mise au point d'une nouvelle méthode d’estimation du paléoenfouissement avec application à l’avant-pays albanais.

    J’ai également montré directement pour la première fois que l’évolution des grandeurs des paléocontraintes avec la profondeur était compatible avec les données de contraintes actuelles en forages et attestait d’un comportement mécanique frictionnel de type Byerlee de la croûte supérieure.
    Une application originale de la quantification des contraintes a été l’estimation des (sur)pressions de fluides lors de la déformation laramienne, un paramètre-clé pour comprendre les migrations de fluides (hydrocarbures) et la réactivation des structures tectoniques.
    La paléopiézométrie calcite est par ailleurs en cours de confrontation à la paléopiézométrie stylolites fondée sur l’analyse de leur rugosité (coll. Univ. Glasgow) ; ces deux méthodes sont appliquées conjointement et indépendamment dans les chaînes apenninique (Italie) et laramienne (USA). La paléopiézométrie stylolites est également en cours d’application dans le Bassin de Paris (coll. IFP-EN et Univ. Glasgow).
    L’amélioration du paléopiézomètre calcite afin de mettre à disposition de la communauté un outil performant pour la reconstitution des paléocontraintes en orientations et en grandeurs dans les bassins sédimentaires et les chaînes plissées est en cours : il s’agit d’améliorer à la fois la technique d’inversion et la collecte des données en adaptant la technique EBSD pour mesurer l'orientation cristallographique des cristaux de calcite. Des essais mécaniques sous MEB pour mieux calibrer la valeur du seuil de maclage en fonction de la taille des cristaux sont en cours. Ces travaux sont financés par le LabEx Matisse-UPMC (thèse C. Parlangeau)(coll. Ecole Polytechnique).

Coll. : Ph. Laurent, Montpellier; F. Roure, J-M. Daniel, J.-P. Callot, M. Gasparrini, IFP-EN; N. Bellahsen, F. Mouthereau, UPMC;
N. Beaudoin, D. Koehn, Univ. Glasgow.
Thèses : M. Rocher, K. Amrouch, N. Beaudoin, C. Parlangeau, B. Bah, A. Labeur

    Sur le plan thématique :

* Structure et cinématique des chaînes plissées et la formation des bassins d’avant-pays des orogènes tertiaires (Taiwan, Zagros, Jura, Alpes, Pyrénées-Provence, Albanie, Laramides, Plaine du Pô).

Coll.  : J. Angelier, F. Mouthereau, N. Bellahsen, UPMC;  C. Aubourg, Pau; F. Roure, J.-M. Daniel, IFP-EN.
Thèses : C. Homberg, F. Mouthereau, M. Rocher, F. Ahmadhadi, K. AmrouchP.-Y. FilleaudeauS. Khadivi, N. Beaudoin, C. Turrini

* Cinématique des décrochements et perturbations de contraintes associées (Iran, Jura).

Coll ; J. Angelier, F. Bergerat, B. Meyer, UPMC
Thèse : C. Homberg
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* Transition ductile-cassant, localisation de la déformation, géométrie et cinématique des failles normales à faible pendage-détachements (Alpes, Cyclades).

Coll. : L. Jolivet, Orléans; P. Agard , UPMC.
Thèses : C. Mehl, E. Lecomte

* Micromécanismes de déformation associés au plissement : Approche multi-scalaire (étude macro-structurale, fracturation, macles de la calcite, physique des roches : Anisotropie de Susceptibilité Magnétique et de Vitesse de Propagation des ondes P).  Image quantitative de la distribution des contraintes et des déformations dans les  plis (Wyoming-USA).

Coll. :  J.-M. Daniel, J.-P. Callot,  IFP-EN; Ph. Robion, Cergy; N. Bellahsen, UPMC
Thèses : K. Amrouch, N. Beaudoin

* Interactions fluides-fractures-roches dans la croûte supérieure. Caractérisation des systèmes paléohydrologiques (origine, chimie et circulation des fluides, interactions fluides-roches) par combinaison de l'analyse tectonique et mécanique des fractures et de l'étude pétrographique et géochimique des minéralisations associées (Albanie, Wyoming-USA, Alpes, Canada).

Coll. : N. Bellahsen, L. Emmanuel, A. Verlaguet, UPMC; J. Pironon, Nancy; A. Bénédicto, AREVA; A. Travé, Barcelone; M. Gasparrini , IFP-EN
Thèses : N. Beaudoin
A. Boutoux, A. Grare

* Déformation du socle et relations socle-couverture dans les zones externes des chaînes de montagnes (Alpes)
 
Coll. : N. Bellahsen, A. Verlaguet, UPMC
Thèse :
A. Boutoux