Géodynamique_13 [Mode de compatibilité] - Perso-sdt

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Géodynamique
Pré-requis: Bases en cinématique des plaques, géophysique,
géologie sédimentaire, structure du globe, géochimie
OBJECTIFS: Maîtrise et connaissance quantitative et interdisciplinaire des
différentes approches des Sciences de la Terre (par la géophysique, la
pétrologie-géochimie, et les paléo-environnements) qui éclairent les
mécanismes et les modalités des mouvements de la lithosphère (origine des
forces, transmission de celles-ci au sein de la lithosphère et de
l'asthénosphère)
Unité d’introduction et de socle commun aux 5 UE optionnelles choisies au second semestre de
l'année de Master 1
2014
Géodynamique
IN FINE :
-Connaissance des observables nécessaires pour apprécier
l'évolution dynamique du globe
-Aptitude à reconstituer l’évolution géodynamique d’une région en
faisant la synthèse des données issues d’articles spécialisés
-Développement d’une réflexion sur les domaines de validité des
diverses approches et les limites des modèles qui en sont issus

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Géodynamique
CONTENU:
THEME 1 : Quantification des mouvements lithosphériques : méthodes
d’étude (paléomagnétisme, géodésie, sismologie, paléo-environnements) et
modèles cinématiques globaux et régionaux - Frontières de plaques et leur
évolution
THEME 2: Arguments pétrologiques, géophysiques et géochimiques en faveur
du recyclage de la lithosphère et de la convection mantellique globale;
modèles de convection mantellique et de couplages et interactions entre
subductions, points chauds, rifts continentaux et océaniques
THEME 3: Exemples régionaux d’évolution géodynamique (couples accrétion-
subduction, grands décrochements, convection à différentes échelles):
observations géologiques et géophysiques, modélisation des processus
physiques
Quantification des mouvements
lithosphériques
Méthodes d’étude (paléomagnétisme, géodésie,
sismologie, paléo-environnements) et modèles
cinématiques globaux (géologiques et actuels) et
régionaux
J. Deverchère, 4 h CM, 4h TD, 1h TP ; C. Grigné, 5 h CM, 4h TD
2014

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de Marc FOURNIER
(UPMC)
PLAN
•1. Introduction: rappels de notions de base (lithosphère; hypothèse des plaques
rigides; types de limites; échelles de temps et d’espace…)
•2. Distribution de la déformation aux limites de plaques
•3. Mesures géologiques des mouvements de plaques actuels (rappels)
•4. Mouvements de plaques relatifs et absolus
•5. Mesures géodésiques spatiales: GPS, SLR, VLBI
•6. Comparaison Géodésie / Nuvel 1A: implications – degré de rigidité
•7. Comparaison à d’autres indicateurs:
– Mesures de contraintes: WSM
– Tenseurs de moment sismique
– Glissement sur failles
•8. Contextes géodynamiques particuliers
– Le cas du partage de déformation près des zones de subduction
– Le cas des épaississements lithosphériques: conséquences
– Le cas du roll-back (bassins marginaux) (TD)
•9. Perturbations de vitesse et de contraintes: divers effets transitoires
•(10. Applications: Exemples à l’échelle régionale)

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A. Notion de LITHOSPHERE MECANIQUE et THERMIQUE
-limite lithosphère - asthénosphère
- Lithosphère : partie supérieure crustale (~30-45 km), de composition granitique et de faible
densité (environ 2800 kg/m3) - partie inférieure mantellique (80-100 km), de forte densité
(3300 kg/m3) et de composition péridotitique.
- Limite avec l’asthénosphère sous-jacente : diffuse, ne correspond à aucune différence
chimique; différence réside dans un changement de comportement mécanique lié à
l’augmentation de température en profondeur.
-> Passage lithosphère -asthénosphère : essentiellement thermique , correspond à une
température limite, généralement assimilée à l’isotherme 1350°C
- LITH ~solide élastique, ASTH ~solide déformable à fluage lent
-REMARQUE: COMPARER densité de la lithosphère mantellique (3300 kg/m3) et de l’asthénosphère
(3250 kg/m3): différence infime, cependant suffisante pour faire couler la lithosphère mantellique
dans l’asthénosphère (corps visqueux) si la croûte de faible densité est absente
-> la présence de la croûte permet à la lithosphère de se maintenir au dessus de
l’asthénosphère.
-> Importance du degré de couplage crustal!!!!
1. Introduction: rappels de notions de base (lithosphère mécanique-thermique, hypothèse
des plaques rigides, types de limites, échelles de temps et d’espace)
O. Merle, 2001, http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-erosion-thermique.xml
Limite thermique variable en profondeur: mécanismes,
conséquences
- Erosion thermique (A): point chaud ou remontée de matériel profond à la base de
la lithosphère -> manteau à T° élevé (+ 100 - 200°C) -> isotherme à 1350°C
remonte vers la surface -> partie profonde de lithosphère lentement transformée en
asthénosphère (diffère de l’extension lithosphérique !!!)
1. Introduction: rappels de notions de base (lithosphère mécanique-thermique, hypothèse
des plaques rigides, types de limites, échelles de temps et d’espace)
O. Merle, 2001, http://planet-terre.ens-lyon.fr/planetterre/XML/db/planetterre/metadata/LOM-erosion-thermique.xml
- Conséquences:
(1) Transformation du manteau lithosphérique en
asthénosphère de moindre densité : engendre un
déséquilibre isostatique, à l’origine d’un soulèvement
de la région affectée par cette érosion thermique –
phénomène réversible (ordres de grandeurs de temps:
plusieurs millions d’années);
(2) changement de résistance mécanique (Te baisse)
- Autres sources possible de remontées
asthénosphériques (A) (A)

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-Concept de tectonique des plaques: ACCRETION – PLAQUES
COMPOSITES, RIGIDES au premier ordre
Implications:
Equilibre entre création-destruction - Les plaques transmettent les
contraintes sur de grandes distances sans se déformer -> leurs
mouvements relatifs sont pris en compte à leurs limites
-Trois types de limites (constructives, destructives, conservatives) –
Failles transformantes (6 classes)
-Notion de vitesses relatives entre plusieurs plaques – Triangle
des vitesses
- Sur la sphère: notion de pôles et de vecteurs de rotation
-> mouvement relatif entre 2 plaques adjacentes évolue le long de la
limite de plaques
1. Introduction: rappels de notions de base (lithosphère mécanique, hypothèse des
plaques rigides, types de limites, échelles de temps et d’espace)
Mouvements de plaques à la surface de la Terre:
(a) Lignes de latitude et de longitude de rotation (petits et
grands cercles)
(b) Type de limites entre deux plaques (B fixe)