Séminaire de Fanny GAREL, Géosciences Montpellier, Université de Montpellier

Rhéologie du manteau lithosphérique et asthénosphérique : des lois de déformation de l'olivine à la tectonique des plaques (via des modèles géodynamiques)

Séminaire de Fanny GAREL, 2018

Résumé

La théorie de la tectonique des plaques a 50 ans ! Cependant, si les limites latérales des plaques sont plutôt bien définies par la répartition des séismes et des volcans à la surface de la Terre, la limite inférieure d'une plaque (la transition lithosphère-asthénosphère = LAB) reste encore mystérieuse.
Cette transition se produit dans les péridotites mantelliques, donc sans discontinuité chimique ou minéralogique. Elle peut être définie d'un point de vue mécanique et rhéologique (cassant et rigide vs. ductile et peu résistant), sismologique (diminution de la vitesse des ondes sismiques à la LVZ ou anisotropie), et thermique (l'isotherme 1300°C est souvent évoquée). Par ailleurs, les expériences de déformation de l'olivine, le principal minéral du manteau supérieur, montrent que les mêmes mécanismes de déformation (fluage par diffusion ou par dislocation) opèrent à toutes les températures.
Nous présentons ici une paramétrisation des lois de fluage par dislocation en terme de viscosité effective. Cette dernière varie avec la température et le taux de déformation, dans une gamme de valeurs compatibles avec les contraintes sur la viscosité du manteau asthénosphérique (rebond post-glaciaire) et sur la vitesses des plaques tectoniques en subduction.
Nous implémentons cette rhéologie effective dans des modèles numériques de subduction et montrons les rétroactions entre viscosité de l'asthénosphère et dynamique des plaques tectoniques. Nous discutons également comment définir la LAB mécaniquement.