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Affaiblir le manteau lithosphérique pour casser les plaques tectoniques par « en-dessous »

En juillet dernier, nous avons reçu la bonne nouvelle du financement par l’Agence Nationale de la Recherche du projet RheoBreak. Ce projet qui s’inscrit dans les thèmes de recherche Déformation et Couplages & transferts du laboratoire, avec une ouverture vers Terre primitive, s’intéresse à la rupture des plaques tectoniques. Plus particuliérement, la formation d’une frontière de plaque "faible" dans une plaque initialement rigide en s’appuyant sur la modélisation numérique pour étudier la dynamique et la déformation du manteau et des plaques au cours du temps.

L’objectif est de contraindre les conditions requises pour générer une localisation de la déformation dans le manteau lithosphérique froid par opposition au manteau asthénosphérique plus chaud. Cette vision dynamique permet de faire un transfert d’échelle spatio-temporel entre les lois rhéologiques (déformation à l’échelle du cristal ou de la roche) et les observations géophysiques ou tectoniques (Terre "actuelle" instantanée, échelle > 10 km).
Lors de travaux récents (Garel et al., EPSL 2021), Fanny Garel et ses collaboratrices ont mis en évidence une extrême sensibilité de la dynamique du manteau et de la localisation, aux lois rhéologiques utilisées dans les modèles. Du fait de rétroactions positives entre déformation et dynamique.

Le projet RheoBreak a pour ambition explorer cette sensibilité en quantifiant la dépendance de la déformation des plaques aux paramètres rhéologiques, pour contraindre en retour la rhéologie mantellique à partir d’observations géologiques et géophysiques grande échelle (e.g. fréquence et contexte de rupture des plaques, proxy de l’affaiblissement intraplaque).
Différents contextes géodynamiques associés à la localisation de la déformation, comme le rifting continental, la subduction et l’ouverture arrière-arc ou le panache mantellique seront modélisés. Des modélisations de convection mantellique globale seront également réalisées pour étudier la fréquence de la rupture de plaques, par exemple en fonction du nombre de Rayleigh qui était plus élevé dans la Terre primitive plus chaude.
Enfin, le projet Rheobreak explorera le potentiel qu’apporte des nouvelles données gravimétriques spatiales pour estimer des affaiblissements intra-plaques de la Terre actuelle, pour in fine contraindre la viscosité effective du manteau sur une longue échelle de temps.

RheoBreak est porté par Fanny Garel, Maîtresse de conférences à Géosciences Montpellier - Équipe Manteau & Interfaces - et au département d’enseignement Terre-Eau-Environnement de la Faculté des sciences de l’Université de Montpellier.
Il bénéficiera de l’implication et de l’expertise de plusieurs membres de Géosciences Montpellier, notamment : Catherine Thoraval, Cécilia Cadio et Diane Arcay. Mais également Sylvie Demouchy, Andrea Tommasi, Frédéric Gueydan, Christel Tibéri et Rodolphe Cattin.




Le bulletin du laboratoire Géosciences Montpellier n°25 - juin/octobre 2021