{"id":12465,"date":"2025-02-26T11:45:02","date_gmt":"2025-02-26T10:45:02","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=12465"},"modified":"2025-02-26T11:47:02","modified_gmt":"2025-02-26T10:47:02","slug":"disequilibrium-processes-in-the-fast-cooling-contact-aureole-of-the-torres-del-paine-patagonia-chile","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2025\/02\/disequilibrium-processes-in-the-fast-cooling-contact-aureole-of-the-torres-del-paine-patagonia-chile\/","title":{"rendered":"Disequilibrium processes in the fast cooling contact aureole of the Torres del Paine, Patagonia, Chile"},"content":{"rendered":"
\"\"<\/figure>\n\n\n

Th\u00e8se en sciences de la Terre, soutenue le 17 mars 2025 par Maria Acero Ariza, rattach\u00e9e \u00e0 l’Institut des sciences la Terre (ISTE) de la FGSE.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Cette th\u00e8se se focalise sur les processus m\u00e9tamorphiques qui se produisent dans l’aur\u00e9ole de contact du complexe intrusif de Torres del Paine (TPIC) dans le sud de la Patagonie. Le TPIC, mis en place dans la cro\u00fbte sup\u00e9rieure (~750 bars) entre 12,59 et 12,43 Ma, consiste en une intrusion bimodale :<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. un laccolithe granitique felsique<\/li>\n\n\n\n
  2. une s\u00e9rie de sills mafiques sous-jacente.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Ces unit\u00e9s ont intrud\u00e9 les m\u00e9tas\u00e9diments des formations de Cerro Toro et de Punta Barrosa, qui ont pr\u00e9c\u00e9demment subi un m\u00e9tamorphisme r\u00e9gional de faci\u00e8s anchizonal \u00e0 schiste vert. Les m\u00e9tas\u00e9diments consistent en des s\u00e9quences turbiditiques compos\u00e9es de p\u00e9lites, de gr\u00e8s, de conglom\u00e9rats et de couches carbonat\u00e9es mineures.<\/p>\n\n\n\n

    La mise en place du TPIC a g\u00e9n\u00e9r\u00e9 une fine aur\u00e9ole de contact, dont l’\u00e9paisseur varie de 400 m \u00e0 la base \u00e0 150-200 m au sommet, qui est marqu\u00e9e par l’apparition de cordi\u00e9rite et de biotite produites par la d\u00e9composition de la chlorite. En allant vers l\u2019intrusion granitique, du feldspath alcalin se forme, ainsi qu\u2019une seconde g\u00e9n\u00e9ration de cordi\u00e9rite, alors que la muscovite dispara\u00eet. Les calculs d\u2019\u00e9quilibre de phases, bas\u00e9s sur les compositions en roche totale des m\u00e9tap\u00e9lites, pr\u00e9disent une d\u00e9composition de la chlorite et de la muscovite \u00e0 490\u00baC et 545\u00baC respectivement, pour une pression de 750 bars. L’apparence de ces r\u00e9actions min\u00e9rales par rapport au contact varie dans l’espace autour de l’aur\u00e9ole, influenc\u00e9e par l’\u00e9paisseur de l’intrusion granitique \u00e0 diff\u00e9rents endroits.<\/p>\n\n\n\n

    Cette th\u00e8se emploie les isogrades bien caract\u00e9ris\u00e9s de l’aur\u00e9ole de contact ainsi que les conditions thermiques connues de l’intrusion pour \u00e9tudier trois processus m\u00e9tamorphiques cl\u00e9s :<\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. l’incorporation du Ti dans la biotite,<\/li>\n\n\n\n
    2. la maturation des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s,<\/li>\n\n\n\n
    3. la cin\u00e9tique de croissance de la cordi\u00e9rite.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      Des \u00e9chantillons pr\u00e9lev\u00e9s le long de transects perpendiculaires \u00e0 l’intrusion ont \u00e9t\u00e9 analys\u00e9s afin d’\u00e9valuer l’impact des diff\u00e9rentes histoires thermiques sur ces processus.Les estimations de temp\u00e9rature bas\u00e9es sur les calculs d\u2019\u00e9quilibre de phases, en particulier les r\u00e9actions de formation de la cordi\u00e9rite et du feldspath alcalin, ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9es pour calculer la temp\u00e9rature minimale \u00e0 diff\u00e9rentes distances de l’intrusion par interpolation entre les isogrades. Une variation significative de la teneur en Ti dans la biotite a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9e au sein de m\u00eames \u00e9chantillons, ce qui sugg\u00e8re que l’\u00e9quilibre n’a \u00e9t\u00e9 atteint que localement. La variation de la teneur en Ti covarie avec la teneur en Al et augmente vers l’intrusion, d\u00e9montrant une corr\u00e9lation directe avec l’augmentation de la temp\u00e9rature, comme observ\u00e9e dans des \u00e9tudes pr\u00e9c\u00e9dentes, et la diminution de la pression, la biotite plus proche du sommet de l’intrusion s’\u00e9tant form\u00e9e \u00e0 des pressions inf\u00e9rieures d’environ 200 bars \u00e0 celles de la biotite situ\u00e9e \u00e0 la base de l’intrusion. La d\u00e9pendance de la solubilit\u00e9 du Ti en fonction de la pression, g\u00e9n\u00e9ralement observ\u00e9e \u00e0 des pressions plus \u00e9lev\u00e9es (>6 kbar), a \u00e9t\u00e9 document\u00e9e \u00e0 des pressions inf\u00e9rieures \u00e0 1 kbar dans cette \u00e9tude. Le m\u00e9canisme de substitution du Ti est pass\u00e9 d’un \u00e9change Ti-spinel \u00e0 basse pression \u00e0 des \u00e9changes Ti-oxy et de lacune ponctuelle \u00e0 des pressions plus \u00e9lev\u00e9es. Un mod\u00e8le int\u00e9grant la temp\u00e9rature, la pression et la teneur totale en Al a permis de reproduire avec succ\u00e8s les tendances observ\u00e9es de la concentration en Ti dans la biotite, mettant en \u00e9vidence le comportement complexe de la solubilit\u00e9 du Ti dans des conditions de basse pression.<\/p>\n\n\n\n

      Pour \u00e9tudier l’influence de l’histoire thermique sur la maturation des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s, un mod\u00e8le thermique 2D de l’intrusion a \u00e9t\u00e9 construit. Le mod\u00e8le incorpore des histoires thermiques d\u00e9taill\u00e9es pour diff\u00e9rentes zones, bas\u00e9es sur des isogrades et des estimations d\u2019\u00e9quilibre de phase. Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que les temp\u00e9ratures pr\u00e9dites par le mod\u00e8le correspondaient \u00e0 celles attendues \u00e0 partir des changements min\u00e9ralogiques observ\u00e9s. La spectroscopie Raman des mati\u00e8res carbon\u00e9es (RSCM) a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e comme g\u00e9othermom\u00e8tre en raison de sa corr\u00e9lation avec la temp\u00e9rature et de sa nature irr\u00e9versible. Des spectres Raman ont \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9s pour des \u00e9chantillons pr\u00e9lev\u00e9s \u00e0 diff\u00e9rentes distances de l’intrusion, et le rapport des bandes $R2=D1\/D1+G$ a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour estimer les temp\u00e9ratures.<\/p>\n\n\n\n

      Cependant, les temp\u00e9ratures RSCM \u00e9taient syst\u00e9matiquement inf\u00e9rieures \u00e0 celles pr\u00e9dites par l\u2019\u00e9quilibre des phases et la mod\u00e9lisation thermique. Cet \u00e9cart s’explique par le fait que la maturation des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s est contr\u00f4l\u00e9e cin\u00e9tiquement, en particulier dans les plutons qui refroidissent rapidement o\u00f9 les temps de refroidissement sont $<10^5$ ans. Dans ces conditions, les temp\u00e9ratures RSCM ne refl\u00e8tent pas les conditions m\u00e9tamorphiques maximales. Le mod\u00e8le thermique a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour relier les divergences observ\u00e9es aux histoires thermiques, montrant que dans les plutons avec des taux de refroidissement plus rapides, la maturation est retard\u00e9e par rapport aux augmentations de temp\u00e9rature. Un mod\u00e8le bas\u00e9 sur la r\u00e9flectance de la vitrinite qui d\u00e9crit les premiers stades de maturation a \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9 aux donn\u00e9es et reproduit avec succ\u00e8s les rapports de bande D1\/G observ\u00e9s.Ce mod\u00e8le souligne l’importance de la prise en compte des \u00e9tats de maturation pr\u00e9existants dans l’application de la thermom\u00e9trie RSCM, bien qu’un affinement suppl\u00e9mentaire soit n\u00e9cessaire.<\/p>\n\n\n\n

      Le mod\u00e8le thermique a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9 pour examiner les distributions de taille des porphyroblastes de cordi\u00e9rite (RCSD) dans l’aur\u00e9ole. La comparaison des porphyroblastes de cordi\u00e9rite a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 qu\u2019une augmentation rapide de la temp\u00e9rature favorisait une croissance contr\u00f4l\u00e9e par la diffusion, tandis que les vitesses plus lentes favorisaient une croissance contr\u00f4l\u00e9e par la nucl\u00e9ation.<\/p>\n\n\n\n

      Ces r\u00e9sultats soulignent l’importance des conditions thermiques locales dans la dynamique de croissance des cristaux de cordi\u00e9rite. Un mod\u00e8le int\u00e9grant la nucl\u00e9ation et la croissance contr\u00f4l\u00e9e par la diffusion a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 pour mieux comprendre ces m\u00e9canismes. Les r\u00e9sultats pr\u00e9liminaires sugg\u00e8rent que l’\u00e9quilibre pendant le m\u00e9tamorphisme \u00e9tait limit\u00e9 \u00e0 de petits domaines autour de cristaux individuels, avec une nucl\u00e9ation acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e et des coefficients de diffusion intergranulaires \u00e9lev\u00e9s limitant l’\u00e9quilibre \u00e0 des \u00e9chelles localis\u00e9es.Les trois processus \u00e9tudi\u00e9s dans cette th\u00e8se – l’incorporation de Ti dans la biotite, la maturation des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s et la croissance de la cordi\u00e9rite – d\u00e9montrent que l’aur\u00e9ole de contact du TPIC est marqu\u00e9e par des conditions de d\u00e9s\u00e9quilibre. La solubilit\u00e9 du Ti dans la biotite pr\u00e9sente des conditions localement \u00e0 l\u2019\u00e9quilibre, alors que la maturation des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s est cin\u00e9tiquement contr\u00f4l\u00e9e et la croissance de la cordi\u00e9rite est localement \u00e0 l\u2019\u00e9quilibre en raison d’une nucl\u00e9ation et d’une diffusion rapides. Ces r\u00e9sultats soulignent l’importance des processus de d\u00e9s\u00e9quilibre dans le m\u00e9tamorphisme de contact et mettent en \u00e9vidence la n\u00e9cessit\u00e9 de tenir compte de l’histoire thermique locale et de la cin\u00e9tique des r\u00e9actions lors de l’interpr\u00e9tation des syst\u00e8mes m\u00e9tamorphiques.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      Th\u00e8se en sciences de la Terre, soutenue le 17 mars 2025 par Maria Acero Ariza, rattach\u00e9e \u00e0 l’Institut des sciences la Terre (ISTE) de la FGSE. Cette th\u00e8se se focalise sur les processus m\u00e9tamorphiques qui se produisent dans l’aur\u00e9ole de contact du complexe intrusif de Torres del Paine (TPIC) dans le sud de la Patagonie. […]<\/p>\n","protected":false},"author":47,"featured_media":12466,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[49465],"tags":[],"class_list":{"0":"post-12465","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-theses-soutenues"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12465","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/47"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12465"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12465\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":12470,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12465\/revisions\/12470"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media\/12466"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12465"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=12465"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=12465"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}