Interaction des différentes échelles de convection dans le manteau terrestre

Interaction of different convective scales in the earth's mantle

• Auteur / Autrice : Valérie Vidal
• Direction : Alain Bonneville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique interne
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, Institut de physique du globe

Mots clés

Mots clés libres

Manteau terrestre, convection

Lithosphère océanique

Instabilités à petite échelle

Point chaud d' Hawaii

Panache mantellique

Résumé

Deux approches nous ont permis d'améliorer la compréhension des modes de convection dans le manteau terrestre. Nous avons étudié expérimentalement les mouvements de fluides visqueux dans une cuve chauffée latéralement et refroidie par le dessus. La convection à petite échelle qui se développe par séstabilisation de la couche limite thermique froide, analogue de la lithosphère océanique, s'organise en présence de l'écoulement cisaillant de la tectonique des plaques. Elle prend alors la forme de rouleaux stationnaires ou de panaches, deux régimes possibles dans le cas de la Terre. L'interaction d'un panache avec la lithosphère a quant à elle été étudiée grâce à une analyse précise des observables géophysiques associées au point chaud d'Hawaï. L'évolution temporelle des volumes du bombement et des édifices volcaniques met en évidence une importante augmentation de l'activité de ce dernier depuis 30 Ma. Le taux de production magmatique en est le meilleur indicateur

Two analysis have been used to characterize the interaction of different convective scales in the Earth's mantle. First, the experimental study of viscous fluid convective motions in a tank heated by one side and cooled from above makes it possible to describe smal-scale convection morphology at the bottom of the oceanic lithosphere, where instabilities from the upper cold boundary layer are sheared by plate tectonics flow. We show that these instabilities can be organized in stationary rolls or in plumes. Second, a precise analysis of geophysical data leads to characterization of the Hawaiian hot spot signature resulting from the interaction of a plume with the oceanic lithosphere. Time evolutions of the swell and volcanic edifices volumes show an important increase since 30 Ma, and point out the magma production rate as the best relevant parameter to describe the hot spot temporal evolution