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Dynamique du coin mantellique et migration des magmas de subduction

Participants : Diane Arcay, Delphine Bosch, Arnaud Heuret, Serge Lallemand. Collaboration avec l’équipe Manteau & interfaces.

Chantiers : Méditerranée, Nouvelle-Calédonie.
Projets : Projet VINCI, ANR RheRes.


D’un point de vue purement "mécanique des fluides", il est évident que l’avancée ou le recul d’un panneau plongeant par rapport au manteau modifie la circulation mantellique, notamment dans le coin situé sous l’arc (Quilichini, 2007).

Nous nous attachons actuellement à mieux comprendre l’influence des migrations de fosse et de panneau plongeant sur la circulation mantellique sous l’arc par le biais de 3 approches : analogique, cinématique et sismologique.

Lignes de fluage du manteau associé au retrait d'un panneau plongeant.
Lignes de fluage du manteau associé au retrait d’un panneau plongeant.
© S. Lallemand

Nous pensons ainsi être en mesure de mieux interpréter l’anisotropie sismique sous les arcs et les pulsations magmatiques décrites dans certains contextes de subduction (Faccenna et al., 2010).


Nous savons par ailleurs que la dynamique du coin mantellique, qui contrôle en partie le processus de régulation de la convergence, dépend de la distribution des fluides dans le manteau. L’eau expulsée par la déshydratation de la plaque en subduction déclenche la fusion partielle des roches asthénosphériques situées à la surface de la plaque plongeante. L’eau se concentrant dans le magma formé, la distribution de fluide dans le coin mantellique devient dépendante de la migration magmatique.


Pour simuler correctement ce phénomène, il est nécessaire d’intégrer les interactions thermiques, mécaniques et chimiques (échanges d’eau et d’oxydes) entre liquide magmatique et matrice solide qui se déroulent tout au long de l’ascension. Nous avons développé en collaboration avec T. Gerya et P. Tackley (ETH-Zürich) un modèle numérique d’écoulement poreux du magma, simulant également la déformation solide du coin mantellique induite par la subduction d’une plaque océanique, actuellement en phase finale de validation.


L’objectif de l’étude qui débute est de tester l’influence du rapport densité/viscosité du magma sur la capacité du liquide à s’extraire du courant asthénosphérique (descendant là où le magma se forme). Nous espérons ainsi pouvoir préciser les conditions qui favorisent la concentration des magmas ascendants vers un front volcanique unique.