Proposition de sujet de thèse 2016 Intitulé du sujet Directeur de thèse Co-Directeur de thèse Laboratoire d'accueil Mesure InSAR et modélisation de la déformation liée aux variations de charge en surface - ou comment explorer la structure rhéologique de la lithosphère Nom Prénom Hassani Riad Unité de recherche Géoazur UMR 7329 Téléphone 04.83.61.86.71 Courriel [email protected] HDR OUI Nom Prénom Cavalié Olivier Unité de recherche Géoazur UMR 7329 Téléphone 04.83.61.86.98 Courriel [email protected] HDR NON Géoazur UMR 7329 250 rue Albert Einstein Sophia Antipolis 06560 VALBONNE - France Page1 Proposition de sujet de thèse Géoazur 2016 DESCRIPTION DU SUJET La lithosphère mise sous contrainte se déforme de façon élastique (et poro-élastique), cassante et visqueuse. L’étude de ces propriétés physiques se heurte à notre incapacité à accéder à une mesure directe de ces paramètres (les forages les plus profonds ne dépassant guère la dizaine de kilomètre). Pour surmonter ce problème, deux approches ont été développées : (1) Essayer de reproduire en laboratoire les conditions régnant en profondeur à l'aide de presse hydraulique ou autre enclume à diamant. Cependant, ces expériences se font sur des échantillons de taille réduite et à des taux de déformation supérieur à ceux de la nature (qui sont trop lent pour être reproduit à l’échelle de temps humaine). (2) Une deuxième approche est d'utiliser des données indirectes acquises en surface afin de déduire la structure profonde de la Terre. C’est cette deuxième approche qui sera explorée à travers cette thèse. Une première série d’étude s’est intéressé au rebond postglaciaire. Les calottes, reposant sur des cratons orogéniques (canadien ou scandinave). Ces études révèlent le plus souvent une forte viscosité du manteau et un temps de relaxation long (> 5000 ans). La rhéologie particulière des cratons (lithosphère froide et croute épaissie) ainsi que la large taille de ces objets font qu’il est difficile d’obtenir des résultats précis pour la rhéologie du manteau lithosphérique. A l’inverse, les études du rebond post-sismique, lorsqu'elles invoquent un comportement ductile de la croûte ou de l'asthénosphère, font souvent état d'une viscosité faible. Cette faible viscosité peut représenter une rhéologie long-terme (Maxwell) ou transitoire (Burger). Alternativement, le rebond poro-élastique ou le glissement dans la zone de transition des failles pourraient également expliquer les temps courts du rebond post-sismique. Dans ce débat, l'existence de faibles temps caractéristiques associée à un comportement visqueux ou poro-élastique pourrait être corroborée par l'étude de la déformation associée à des chargements de la surface terrestre anthropiques connus. L'idée est donc de mesurer la déformation engendrée par des chargements connus de la surface terrestre afin de contraindre « in situ » la rhéologie de la croûte et du manteau par le biais de modèles simples stratifiés. Les variations de charge choisies sont celles associées au niveau d'eau des lacs et la méthode de mesure choisie est la géodésie InSAR. L’application de l’InSAR pour mesurer la déformation liée aux variations de niveau de lac a déjà été testée avec succès pour le lac Mead (Nevada, USA) et pour le lac Siling Co (Tibet, Chine). Nous proposons ici de travailler sur le lac Powell, situé sur le plateau du Colorado. Il s’agit d’un lac de barrage dont la mise en eau s’est faite en 1963. En plus de la phase initiale de remplissage du lac (+100 m), des variations du niveau du lac (et donc de charge/décharge) pluri-annuelles provoquent des déformations de la croûte et du manteau. Cette thèse aura deux aspects : (1) Observationnel, avec le traitement de 20 ans d’images SAR pour la période 1992-2012 afin de mesurer la déformation autour du lac et (2) modélisation de la déformation pour contraindre les paramètres rhéologique en dessous du Plateau du Colorado. Les développements méthodologiques développés dans le cadre de l’application au lac Powell (en InSAR et modélisation) pourront ensuite être adaptés à d’autres objets pour l’exploration de la rhéologie (autres lacs, mines ouvertes…), dans un contexte tectonique (mesure et modélisation du cycle sismique), pour les aléas naturels (glissements gravitaires) ou pour la cryosphère (mesure et modélisation de la vitesse et retrait des glaciers). Page 2