Mémoire d`habilitation à diriger les recherches

Mémoire d'habilitation à diriger les recherches
Etudes comparatives et apport des planètes telluriques à la
compréhension de la déformation des grandes provinces magmatiques
Daniel MEGE
Laboratoire de tectonique
18 décembre 2001 Université Pierre et Marie Curie

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Remerciements
De nombreux collègues ont joué un rôle crucial à l'un ou l'autre moment de l'élaboration de ce travail par leur
avis, leurs encouragements, leur enthousiasme, ou encore par leur aide amicale et parfois matérielle : en premier
lieu Richard Ernst, Tesfaye Korme, Yves Lagabrielle, et Steve Reidel. Egalement Philippe Agard, Nicolas Arnaud,
Charly Aubourg, Valérie Cayol, Dominique Chardon, Tony Cook, François Costard, Catherine Deniel, Hervé Diot,
Erwan Garel, Laurent Geoffroy, Becky Ghent, Eric Grosfils, Ernst Hauber, Olivier Merle, Laurent Montési, Daniel
Ohnenstetter, Jean-Pierre Peulvast, Bob Anderson, Bruce Banerdt, Andrea Borgia, Milène Cormier, Ian Dalziel,
Tom Watters, Lionel Wilson, et au Laboratoire de tectonique Eric Barrier, Françoise Bergerat, Marie-Françoise
Brunet, Evgenii Burov, Benoît Deffontaines, Sandrine Gay, Frédéric Gueydan, Catherine Homberg, Laurent
Jolivet, Olivier Lacombe, Erwan Pathier, et mes autres collègues. Je suis honoré que des personnes pour qui j'ai
la plus haute estime aient accepté de juger ce mémoire : Jacques Angelier, Vicki L. Hansen, Albert Jambon,
Philippe Masson, Olivier Merle, et Richard A. Schultz.

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plan
Parcours scientifique
I. Curriculum Vitae 4
II. Approche scientifique 5
III. Publications 11
IV. Participation aux programmes nationaux et internationaux 14
V. Activités d'encadrement 15
VI. Activités d'enseignement 17
VII. Responsabilités administratives 19
Etudes comparatives et apport de l'étude des planètes telluriques à la
compréhension de la déformation des grandes provinces magmatiques
Introduction 20
1. Les déformations des grandes provinces volcaniques : état des lieux 20
2. Les déformations des grandes provinces volcaniques : contribution 23
I. Caractérisation tectonique des points chauds en domaine continental 25
1. Similitudes volcano-tectoniques entre points chauds terrestres, martiens et vénusiens 25
2. Identification et signification rhéologique d'une tectonique compressive associée à certaines
provinces ignées géantes 31
II. Mécanismes structuraux 37
1. Infrastructure des rifts volcaniques 37
2. Modélisation du raccourcissement des
wrinkle ridges 47
Conclusion 51
1. Apports de ce travail dans la connaissance de la tectonique et de la mise en place des trapps 51
2. Apports méthodologiques 52
Références citées 52
Perspectives
I. Projets de recherche 57
II. Projet pédagogique 60

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Première partie
Parcours scientifique
Daniel MEGE e-mail [email protected]
Né le 9 février 1968 à Laxou (54)
Adresse personnelle
43 rue Jules Lagaisse, 94400 Vitry-sur-Seine, tél./fax [phone]
Adresse professionnelle
Laboratoire de tectonique, Université Pierre et Marie Curie, ESA CNRS 7072, boîte 129, T26-16, E1,
tél. [phone]
I. Curriculum Vitae
1. Formation universitaire1
1986 – 1988 DEUG de géographie, ULP, Strasbourg, mention AB
1988 – 1989 Licence de géologie fondamentale et appliquée, UPS, Orsay, mention AB
1989 – 1990 Maîtrise de géologie fondamentale et appliquée, UPS, Orsay, mention B
1990 – 1991 DEA
Géodynamique et physique de la Terre , UPS/ENS/UPMC, rang : 3
1991 – 1994 Thèse de doctorat, UPS, mention très honorable et félicitations du jury
Titre : Aspects structuraux du complexe magmato-tectonique de Tharsis sur Mars
Jury : Jacques-Louis Mercier (Président), Dan McKenzie (rapporteur), Jean-Pierre Peulvast
(rapporteur), Jean-Pierre Brun (examinateur), Pierre Vergely (examinateur), Philippe Masson
(directeur de thèse)
1992 – 1994 Moniteur, Université de Versailles – Saint-Quentin-en-Yvelines
2. Parcours post-doctoral et professionnel
1994 – 1996 Data Manager , NASA Regional Planetary Image Facility, Orsay (financement : CNRS)
1995 – 1996 Séjours postdoc (financements : Fondation Singer-Polignac, Société de secours des amis des
sciences) :
Institut für Planetenerkundung, DLR (Agence aérospatiale allemande), Berlin (5 mois)
Geomechanics—Rock Fracture Group , Université du Nevada, Reno (2 mois)
1996 – 1997 ATER, Université Blaise-Pascal, Clermont-Ferrand
1997 – 2001 Maître de conférence, UPMC
1 Dans cette partie les noms des universités dans lesquelles je suis intervenu sont abrégés par des sigles :
UBP :
Université Blaise Pascal, Clermont-Ferrand ;
ULP : Université Louis-Pasteur, Strasbourg ; UPMC : Université Pierre
et Marie Curie, Paris ;
UPS : Université Paris-Sud, Orsay ; UVSQ : Université de Versailles-Saint Quentin en
Yvelines.

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II. Approche scientifique
Dès la maîtrise (et avant la généralisation des TER), je me suis investi dans la recherche soit dans le cadre
d'un stage de laboratoire [R1]2, ou de terrain (mission de tectonique active dans le Péloponnèse avec J.-L.
Mercier et B. Keraudren), soit dans le cadre de travaux financés par le BRGM [R2] ou le CNES [B1, R3] et
contribuant au financement de mes études. Une cohérence thématique est apparue à partir du DEA et de la
thèse.
1. En thèse
L'objet de la thèse, et en partie, du DEA, était de définir un cadre structural pour la principale région tectonisée
de la planète Mars, le dôme volcanique de Tharsis (Mège, 1991, 1994). Cette région, sans doute le plus vaste
complexe volcano-tectonique du système solaire, comprend autour de plusieurs volcans boucliers géants de
vastes zones de rifts et d'autres structures tectoniques interprétées dans le cadre d'un point chaud. Les
méthodologies suivantes avaient été adoptées :
 Analyse géomorphologique et structurale de l'imagerie
Viking Orbiter 1 et 2
 Analyse et interprétation de modèles numériques de terrain établis par l'USGS à partir de l'orbitographie
Viking et d'aérotriangulation
2. Années postdoctorales
Les années postdoctorales ont permis un perfectionnement méthodologique dans trois domaines, avec des
applications restant dans le domaine de la géologie planétaire.
 Télédétection :
Au DLR , où était alors mise au point la caméra stéréoscopique haute résolution (HRSC)
devant embarquer à bord de la sonde Mars Observer (1996), l'équipe dans laquelle j'ai été intégré travaillait
à la mise au point des logiciels de traitement photogrammétrique de l'imagerie stéréoscopique de l'orbiteur
lunaire Clementine et de la caméra HRSC [C11].
 Géomécanique des fractures :
A l'Université du Nevada (Reno) je me suis familiarisé avec le code de
modélisation mécanique par éléments-frontières
Fault (v. 6a.0) écrit par Richard A. Schultz, pour lequel j'ai
rédigé un manuel pour l'utilisateur [R4].
 En tant que
Data Manager de la Photothèque planétaire d'Orsay ( NASA Regional Planetary Image Facility )
j'ai été amené à prendre la responsabilité des collections d'imagerie de la NASA en France et à guider
le public (essentiellement étudiants, enseignants, journalistes) à travers cette collection.
2 Les références entre crochets renvoient à des publications personnelles numérotées dans la 3e partie de ce
chapitre : A : articles de rang A ; B : article de rang B ; Ci : communications invitées, R : rapport ; C : autres
communications.
Ces activités ont laissé dans l'ensemble peu de
place à la recherche géologique et ont freiné la
rédaction d'articles à comité de lecture. Mais ils ont
été d'une utilité considérable pour consolider certains
des outils les plus utiles à mes activités de recherche
par la suite : les techniques de télédétection
(notamment la fabrication de MNT par couples
stéréoscopiques et altimétrie laser) et la mécanique de
la fracturation.
La partie de la planétologie relevant de la géologie
(par contraste avec l'astronomie) ne peut être
comprise sans une bonne connaissance des processus
magmatiques. Les processus géologiques sur les
planètes telluriques et leurs satellites, comme la Lune,
sont guidés en effet avant tout par le magmatisme,
éventuellement par le biais de la cratérisation. Mon
intégration à l'Equipe de volcanologie du Laboratoire
de géologie de l'Université Blaise-Pascal (Clermont-
Ferrand II) à la rentrée 1996 a ainsi rendu possible de
nombreux échanges scientifiques permettant
d'approfondir ma réflexion sur les relations entre
tectonique et magmatisme, qui sera
vraisemblablement suivie par des collaborations dans
l'avenir. Les discussions avec les équipes de pétrologie
expérimentale et de géochimie au sein de ce
laboratoire ont aussi considérablement contribué à
élargir ma culture géologique et mon intérêt vers des
domaines auxquels j'étais auparavant peu sensibilisé.
Ainsi est déjà effective une collaboration avec l'Equipe
de géochimie (projet actuel sur le point chaud
éthiopien), et à terme une collaboration avec l'Equipe
de pétrologie expérimentale dans le domaine de
l'évolution du manteau et du magmatisme martiens
est-elle probable.