Déformation et cicatrisation des roches de la lithosphère
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Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences Proposition de Sujet de Thèse pour Contrat Doctoral UCA Adresse e-mail à utiliser pout toute correspondance : [email protected] Titre de la thèse Déformation et cicatrisation des roches de la lithosphère: approche numérique Thesis Title Deformation and Healing of lithosphere rocks: a numerical approach Directeur de Thèse (HDR ou assimilé) Nom : Petit Prénom : Carole Téléphone : 0483618754 Courriel : [email protected] Laboratoire d'accueil GEOAZUR Co-directeur Nom : Ganino Prénom : Clément HDR : Non Unité de recherche : Geoazur Téléphone : Courriel : [email protected] Domaine Scientifique DS3 - Sciences de la Terre et de l'Univers, Espace Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences Description du sujet La persistance ou l’effacement des zones de faiblesse dans la lithosphère au cours des temps géologiques dépend des cinétiques des mécanismes de cicatrisation et de déformation. Si ces mécanismes sont bien connus et désormais modélisés en sciences des matériaux, notamment dans les alliages métalliques, il est encore difficile de bien les comprendre à l’échelle des roches terrestres et surtout du manteau, essentiellement parce qu’ils se produisent à très faible vitesse et à grande profondeur, et sont donc peu accessibles à l’observation. Pourtant, il est largement admis que ces zones de faiblesse contrôlent la localisation des déformations géologiques. Une étude récente a en effet montré que des zones de faiblesse persistantes dans le manteau terrestre contrôlaient les contours des plaques tectoniques sur le très long-terme. Pourtant, la croissance des grains à haute température dans les roches du manteau devrait permettre une cicatrisation rapide et un effacement de ces structures. Contraindre les temps caractéristiques de cicatrisation des péridotites dans différentes conditions est donc un enjeu important pour comprendre la localisation des déformations à l’échelle des plaques. Le laboratoire des Mines ParisTech développe des codes 3D très performants pour modéliser les processus de déformation et recristallisation dans les métaux qui présentent un grand intérêt pour les industriels. Ce sujet de thèse vise à appliquer les codes 3D de recristallisation statique et dynamique des métaux les plus actuels aux matériaux géologiques et en particulier aux péridotites. Il se déroulera dans le cadre d'une collaboration entre Géoazur et le CEMEF (Mines ParisTech). Techniquement, il faudra injecter les données d’expérience de recristallisation des péridotites dans les modèles numériques. Une première simplification sera de travailler avec un modèle mono-minéral (dunite), mais un objectif important sera d’adapter le code à des matériaux comprenant plusieurs phases comme les péridotites (olivine+pyroxènes). Les résultats seront confrontés à l’analyse de lames minces d’échantillons naturels. L’objectif ultime serait de proposer de nouvelles lois constitutives permettant de prendre en compte le phénomène de cicatrisation dans les modèles numériques thermo-mécaniques de grande échelle (x100 km). Description of the thesis Whether weak zones in the lithosphere persist or not through long periods of time depends on the kinetics of rock deformation and healing. In material sciences and especially in metallic alloys, these mechanisms of deformation and healing are well known and can be monitored and modelled. However, in earth sciences they are much more difficult to quantify, mostly because they take place at depth and at very low rates (this is particularly true for rocks of the mantle lithosphere). Yet, several studies have shown that inherited weak zones in the mantle and/or in the crust strongly controls strain localization ; for instance, weak zones in the mantle can control tectonic plate boundaries over extremely long periods of time. Yet, rapid grain growth in the mantle lithosphere at high temperature should permit fast Healing and erasing of such weak zones. Under which conditions can they still persist over several hundreds of million years ? Constraining characteristic timescales of mantle rocks healing in different conditions will help understanding the process of strain localization and the impact of structural inheritance. The CEMEF laboratory (Mines ParisTech) develops high performance 3D codes in order to Ecole Doctorale Sciences Fondamentales et Appliquées Université Côte d'Azur UFR Sciences model deformation and grain growth in metallic alloys for industrial purposes. This thesis aims at using these dynamic and static recristallization 3D codes on geological materials, in particular on peridotites. It will take place in the framework of a starting collaboration between the CEMEF and Geoazur. Technically, it will necessitate to input experimental data on peridotite deformation and grain growth into the numerical model parameters. A first approach will be to work on a single mineral rock (i.e., a dunite) but a more important objective will be to work on a polymineral material (olivine + pyroxene). Results will be compared to natural rock thin sections. The ultimate goal of this research will be to define new constitutive laws that will better take into account the healing process in large-scale thermomechanical models. Informations complémentaires Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
