24/09 PV cinématique des plaques, quel apport pour la géodynamique 1/10 PV cinématique des failles, entre recherche fondamentale et estimation du risque 8/10 GB Forces motrices des mouvements des plaques et la 'World Stress Map' 15/10 GB Fonctionnement des failles vu par la sismologie, et introduction en risque sismique en France 22/10 Vacances 5/11 AV Déformation intraplaque - Localisation et causes. (Pourquoi ici et pas là?) 12/11 JC introduction à la modélisation numérique (cours + TP en salle info) 19/11 PV informatique et programmation pour l'analyse d'un champ de vitesse 26/11 AT couplages entre tectonique de plaques et convection mantellique 3/12 AV Les couplages mécaniques aux interfaces dans la lithosphère et le chargement des zones tectoniques actives. 10/12 RC Rôle de l'érosion dans dynamique orogénique 17/12 Vacances 7/01 14/01 Mesurer le mouvement des plaques Les anomalies magnetiques et le modèle NUVEL-1 Carte de anomalies magnétiques des fonds océaniques Les anomalies magnetiques et le modèle NUVEL-1 + Un modèle de limites de plaques le modèle NUVEL-1A-NNR Avant la géodésie : les anomalies magnetiques et le modèle NUVEL-1 Carte de anomalies magnétiques des fonds océaniques Gordon et Jurdy, 1988 Gordon et Jurdy, 1988 Problème : toutes les plaques ne sont pas prises en compte dans modèle NUVEL-1A-NNR Bird 2003 Et les nouvelles technologies ??? Le VLBI • Première mesure directe de l’ouverture de l’Atlantique : 1986 par VLBI • 5 ans de mesure entre Westford (EU) et Wettzel (Allemagne) VLBI Communication T. Herring Nécessité de faire des mesures directes des mouvements des plaques tectoniques La description du mouvement d’une plaque est le vecteur rotation de la plaque est le vecteur position du point considéré est le vecteur de la vitesse au point considéré La description du mouvement d’une plaque est définit par 3 composantes cartésiennes : C'est un vecteur dont l'origine est le centre de la Terre et qui coupe la surface de la Terre en un point donné. Les coordonnées (latitude et longitude ) de ce point ainsi que la vitesse angulaire correspondent vecteur eulérien de rotation : avec La description du mouvement d’une plaque Pole de rotation de l’Eurasie dans ITRF2000 (Altamimi et al., 2005) La description du mouvement d’une plaque Pole de rotation Plaque Position des pôles de rotation, ainsi que les vitesses de rotation autour en degrés par million d'années, déterminés pour les 12 grandes plaques dans le modèle NUVEL-1A-NNR (DeMets et al, 1990, Argus et Gordon, 1991, et DeMets et al., 1994) 1 PACIFIQUE Latitude Longitude vitesse (°/Ma) -63.0 107.4 0.64 2 EURASIE 50.6 -112.4 0.23 3 AFRIQUE 50.6 -74.0 0.29 4 ANTARCTIQUE 63.0 -115.9 0.24 5 INDE-AUSTRALIE 45.5 0.4 0.54 AMERIQUE DU NORD -2.5 -86.0 0.21 -25.4 -124.6 0.11 47.8 -100.2 0.74 -39.0 -36.7 0.90 10 ARABIE 45.2 -4.4 0.54 11 COCO 24.5 -115.8 1.50 12 CARAIBE 25.0 -93.1 0.21 6 7 AMERIQUE DU SUD 8 NAZCA 9 PHILIPPINE La description du mouvement d’une plaque On rappelle que le mouvement en un point de latitude λ et de longitude φ se trouvant sur une plaque dont le mouvement peut être décrit par le vecteur eulérien de coordonnées λp (latitude), φp (longitude) et ω (vitesse de rotation en °/Ma) est donné par la formule suivante : Vitesses absolues NNR (No Net Rotation) ou référentiel à rotation globale nulle Pour des limites de plaques et de vitesses de rotation relatives fixées, on peut chercher le référentiel qui minimise l’intégrale suivante : Ce qui équivaut à : où Vitesses poloïdale et toroïdale Tout champ de vecteurs définis en tout point M de la surface d’une sphère et tangents en M à la surface peut s’écrire : vitesse poloïdale vitesse toroïdale Vitesses poloïdale et toroïdale Tout champ de vecteurs définis en tout point M de la surface d’une sphère et tangents en M à la surface peut s’écrire : vitesse poloïdale vitesse toroïdale Champ de vitesse du Moyen Orient dans l’ITRF2000 Champ de vitesse du Moyen Orient par rapport au référentiel Eurasie fixe Champ de vitesse du Moyen Orient par rapport au référentiel Eurasie fixe Vérification de l’hypothèse de quasirigidité de la plaque Anatolie Vérification de l’hypothèse de quasirigidité de la plaque Anatolie Vérification de l’hypothèse de quasirigidité de la plaque Arabie Vérification de l’hypothèse de quasirigidité de la plaque Arabie Les pôles de rotation AN/EU, AR/EU, NU/ EU Plaques lon +/- lat +/- vit. +/- NU-EU 23.9 NU-EU 20.6 1.5 0.8 2.3 21.0 1.1 0.059 0.001 6.0 0.12 0.015 Reilinger et al., 2006 NUVEL-1A-NNR AR-EU 18.4 AR-EU 13.7 1.0 5.0 28.4 24.6 0.9 2.3 0.428 0.009 0.5 0.05 Reilinger et al., 2006 NUVEL-1A-NNR AN-EU 32.1 0.7 30.8 0.8 1.231 0.023 Reilinger et al., 2006 Comment calculer la vitesse d’ouverture de la Mer Rouge => Cela implique de calculer le mouvement différentiel Afrique/Arabie Si on connaît le vecteur ωA/B et ωB/C, alors la somme des composantes cartésiennes des vecteurs ωA/B + ωB/C = ωA/C => Uniquement valable avec les composantes cartésiennes du vecteur rotation de la plaque Comment calculer la vitesse d’ouverture de la Mer Rouge Pour passer des composantes eulériennes aux cartésiennes on utilise les formules suivantes : Pour passer des composantes cartésiennes aux eulériennes : Géodésie Géologie ~20 mm/an D’après (McQuarrie et al., 2003) Référentiel HS (Hot Spot) Tout champ de vecteurs définis en tout point M de la surface d’une sphère et tangents en M à la surface peut s’écrire : A FAIRE Avant la géodésie : les anomalies magnetiques et le modèle NUVEL-1 Carte de anomalies magnétiques des fonds océaniques Référentiel HS3-NUVEL1A Référentiel HS (Hot Spot) Plaques continentales moins rapides que plaques océaniques Slab > 28% plus rapides que plaques sans slab Vitesse plus rapide si slab plus vieux A FAIRE 56°S, 70°E, 0.44°/Ma Existence d’un courant tectonique ? Crespi et al., 2007 Existence d’un courant tectonique ? Crespi et al., 2007 Existence d’un courant tectonique ? Crespi et al., 2007 Existence d’un courant tectonique ? Reste de l’espoir pour les aspirants chercheurs …. Comment s’affranchir des référentiels ? => Par le calcul des tenseurs de déformation L L peut être décomposé en deux parties, une symétrique E, correspondant au tenseur des taux de déformation horizontal : Et l’autre antisymétrique W, liée à la vitesse de rotation du triplet de points considéré : Déformation géodésique, déformation sismique Formule de Kostrov (1974) : µ=3.1010Νm-2 rigidity, τ summation interval, V volume, Mij seismic moment tensor components Données : Jackson, Haines and Holt (1995) for 1909-1992 Harvard catalogue (CMT) for 1992-2002 Before 1909 : Ambraseys and Melville (1982) <= déformation GPS vs. sismique (normalisées) Taux de déformation sismique et géodésique =>