[en] Understanding the feedbacks between fluid overpressures and subduction slow and regular earthquake-related processes is critical to constrain the physical nature of the megathrust. Recently, the influence of fluids as weakening agents has been proven as a major factor controlling the rheology of the megathrust and thus the occurrence of a variety of earthquakes. Yet, a significant scientific gap in validating this knowledge from a geological perspective exists. This thesis provides new insights into this issue by investigating blueschist-facies metamorphic complexes that expose rocks representative of the slow and regular earthquakes regions. The first chosen locality is a fragment of the late Paleozoic accretionary wedge exposed in central Chile. This high pressure (400 °C and 0.8 GPa) terrane is composed by a coherent greenschist-blueschist lithological association. The second studied terrane is a late Cretaceous lawsonite-blueschist-facies (480 °C-1.8 GPa) segment of the Zagros suture: the Seghin complex, a well-preserved blueschist block-in-serpentinite matrix paleosubduction channel. We herein combine extensive field observations, structural measurements and petro-geochemical data on vein and host rock materials. In both studied localities, early veins formed after prograde breakdown of low-pressure minerals. These veins, along with newly formed ones, have evolved and re-filled by further high-pressure minerals. Subsequent massive carbonate-bearing hydrofracturing events overprinted all previous structures at near-peak conditions. Petro-geochemical analyses suggest different fluid sources for the veining stages, in most cases, likely associated with a deepseated source near the blueschist-to-eclogite transition. In addition, we concluded that a mixture of channelized and porous flow was the dominant fluid flow mechanism along the subduction interface. Interestingly, mafic lithologies exhibit brecciated lawsonite veins hosted in a variably foliated (ultra) cataclastic host. Characterization of the host-vein system reveals that brittle creep and pressure solution processes were the dominant deformation mechanisms at blueschist-facies depths. Thus, supporting a scenario where external fluids accompanied and predated brittle creep in the slow earthquakes window. Consequently, episodic injection of fluid "pulses" weakened the megathrust and triggered subsequent slow slip and low frequency earthquakes. Further investigations led to a first report of blueschist-facies seismic fault-related rocks including breccias and foliated (ultra) cataclasites. In the cataclastic materials, the occurrence of newly-formed lower lawsonite-blueschistfacies (20-35 km depth) minerals point to conditions representative of the seismogenic zone. Crosscutting relationships among fluidized ultracataclasites, breccias and veins suggest that episodic faulting and hydrofracturing were contemporaneous processes. Mechanical modelling confirms that these fault-related structures can only have formed in a critically unstable regime at near lithostatic fluid pressure conditions, promoting recurrent seismic faulting as monitored in active margins. Last, we propose a large-scale scenario, where fluids expulsed near the blueschist-to-eclogite transition travelled upwards along the subduction interface producing massive, tremor-genic hydrofracturing, vein breccias (associated with slow slips) and ultracataclasites, representing a potential record of some of the slow and regular earthquakes phenomena.

[fr] La relation entre la pression de fluide et les séismes lents et réguliers dans les zones de subduction est essentielle à la compréhension de leurs propriétés mécaniques, puisque les fluides contrôlent la rhéologie, et donc l'occurrence de ces phénomènes sismologiques particuliers. Cependant, les mécanismes à l'origine des glissements lents ne sont que très imparfaitement compris d'un point de vue de l'enregistrement géologique. Cette thèse apporte de nouvelles connaissances sur ce sujet en étudiant des complexes métamorphiques de haute pression formés par roches représentatives des régions où ces séismes se produisent. La première localité étudiée est un fragment du paléo-prisme d'accrétion du centre du Chili. Ce terrain de haute pression (400°C et 0,8GPa) est composé d'une association lithologique cohérente de schistes verts et bleus. Le second terrain étudié, le complexe de Seghin (suture de Zagros) dans le faciès schiste bleu à lawsonite (480°C-1.8GPa, Crétacé supérieur), est un paléochenal de subduction composé de blocs mafiques dans une matrice serpentinitique. Les observations de terrain, les mesures structurales et les données pétro–géochimiques sur les veines et les roches hôtes révèlent que les premières veines ont été formées par des réactions progrades de déshydratation de minéraux de basse pression. Ces veines, ainsi que d'autres formées plus tard, ont évolué et ont été remplies de minéraux de haute pression. Des événements d'hydro-fracturation, caractérisés par la précipitation de carbonates, recoupent toutes les structures précédentes dans des conditions proches du pic métamorphique. Les analyses pétro-géochimiques suggèrent différentes sources de fluides, la plupart pouvant être associées à une source profonde proche de la transition schiste bleu-eclogite. Ainsi, il est suggéré qu'un mélange de fluides chenalisés et poreux soit le mécanisme d'écoulement dominant le long de l'interface de subduction. On note que les lithologies mafiques présentent des veines de lawsonite bréchique contenues dans une matrice (ultra) cataclastique. La caractérisation du système veine-matrice révèle que l'écoulement fragile et l'écoulement par pression-dissolution sont les principaux mécanismes de déformation dans les faciès schistes bleus. Ainsi, un scénario est établi dans lequel des "pulses" de fluides externes affaiblissent la zone de cisaillement et déclenchent un glissement lent et des séismes de basse fréquence. Une étude complémentaire décrit une première occurrence de roches liées à des failles sismiques dans les faciès de schistes bleus, y compris des brèches et des (ultra-) cataclasites. Dans les niveaux cataclastiques, la présence de minéraux de haute pression (20-35 km de profondeur) indique des conditions représentatives de la zone sismogène. Les relations de cisaillement entre les ultracataclasites, les brèches et les veines montrent que les processus de glissement sismique et d'hydrofracturation sont contemporains. Les modèles mécaniques confirment que ces structures ne peuvent s'être formées que dans un régime d'instabilité critique à des pressions de fluides quasi-lithostatique, tel documenté dans les subductions actives. Enfin, un modèle à grande échelle est proposé, dans lequel les fluides expulsés près de la transition schiste bleu-éclogite sont capables de circuler le long de l'interface de subduction en produisant une hydrofracturation trémorgène, des veines bréchiques (associées à un cisaillement lent) et des ultracataclasites, marqueurs de probables évènements sismiques réguliers et de basse fréquence.