Surface-derived fluid percolation along detachment systems enhanced by syn-kinematic granites: uranium mineralization as an application

Detachment zones are privileged areas for the interaction between surface-derived fluids and rocks, potentially leading to ore deposition. However, the hydrodynamics of detachments and specifically the way by which surface-derived fluids reach crustal depths, remain enigmatic. This question is even more puzzling when the heating caused by the emplacement of a syn-kinematic granite increases the buoyancy of fluids, thus impeding their descent. Here, 2D hydrothermal numerical models are performed. The geometry comprises a detachment and secondary normal faults in the hanging wall. Sensitivity tests were carried out to assess the impact of topographic gradients, syn-tectonic magmatic activity and the depth-dependent permeability contrast between the detachment and the crust. Several flow indicators, integrated over time and combined with particle tracking, enable us to highlight the main controls of fluid circulations. Our study reveals that the infiltration of surface-derived fluids into detachment zones is enhanced by the presence of a heat source at depth, such as a syn-kinematic pluton. Secondary faults are the main percolation path for surface-derived fluids infiltrating the detachment. Plume-like thermal anomalies have been spotted between these faults. The dynamic permeabilities of magmatic intrusions, which depend on sub-solidus temperatures, spatially and temporally reproduce the conceptual model of uranium mineralization in the South Armorican Variscan Domain, which is used as an example. Les zones de d & eacute;tachement sont des zones privil & eacute;gi & eacute;es pour l'interaction entre les fluides de surface et les roches, ce qui peut conduire & agrave; des min & eacute;ralisations. Cependant, l'hydrodynamique des d & eacute;tachements et plus particuli & egrave;rement la mani & egrave;re dont les fluides m & eacute;t & eacute;oriques atteignent des profondeurs crustales restent & eacute;nigmatiques. Cette question est d'autant plus pr & eacute;gnante lorsque la chaleur & eacute;mise par la mise en place d'un granite syn-cin & eacute;matique peut augmenter la flottabilit & eacute; des fluides, limitant ainsi leur descente. Des mod & egrave;les num & eacute;riques hydrothermaux en 2D sont donc r & eacute;alis & eacute;s dans cette & eacute;tude. La g & eacute;om & eacute;trie comprend un d & eacute;tachement et des failles normales secondaires localis & eacute;es & agrave; son toit. Des tests de sensibilit & eacute; ont & eacute;t & eacute; men & eacute;s pour & eacute;valuer les effets du gradient topographique, de l'activit & eacute; magmatique syntectonique, ainsi que du contraste de perm & eacute;abilit & eacute; entre le syst & egrave;me du d & eacute;tachement et la cro & ucirc;te, avec une perm & eacute;abilit & eacute; qui varie avec la profondeur. Plusieurs indicateurs de flux, int & eacute;gr & eacute;s dans le temps et combin & eacute;s au suivi des particules, nous permettent de mettre en & eacute;vidence les principaux contr & ocirc;les sur la circulation des fluides. Cette & eacute;tude r & eacute;v & egrave;le que l'infiltration des fluides m & eacute;t & eacute;oriques dans les zones de d & eacute;tachement est favoris & eacute;e par la pr & eacute;sence d'une source de chaleur en profondeur, telle qu'un pluton syn-cin & eacute;matique. Les failles secondaires constituent la principale voie de percolation des fluides m & eacute;t & eacute;oriques qui s'infiltrent dans le d & eacute;tachement. Des anomalies thermiques en forme de panache ont & eacute;t & eacute; rep & eacute;r & eacute;es entre ces failles. Les perm & eacute;abilit & eacute;s dynamiques des intrusions magmatiques, qui d & eacute;pendent des temp & eacute;ratures sub-solidus, reproduisent spatialement et temporellement le mod & egrave;le conceptuel de la min & eacute;ralisation de l'uranium dans le domaine varisque sud-armoricain, qui est utilis & eacute; comme cas d'application.