Contribution à la modélisation et à l'interprétation multi-échelle du champ magnétique de la lithosphère terrestre

• Auteur / Autrice : Foteini Vervelidou
• Direction : Gauthier Hulot, Erwan Thébault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites

Théorie spectrale (mathématiques)

Lithosphère

Géomagnétisme

Résumé

Le champ magnétique de la Terre résulte de la superposition de différentes sources dont l'une est générée par les roches aimantées de la lithosphère et contribue de 1% à 2% au champ magnétique total à la surface de la Terre. Ici, nous nous focalisons sur l'étude de cette contribution et insistons sur la difficulté d'isoler ce signal avec précision. Dans un premier temps, nous étudions différentes méthodes du traitement des données magnétiques satellitaires et nous proposons un jeu de données qui nous semble décrire au mieux les échelles régionales du signal lithosphérique. Nous choisissons comme champ d'application la partie Sud du continent Africain et à l'aide de la méthode de modélisation régionale Revised-Spherical Cap Harmonic Analysis (R-SCHA), dont le choix nous justifions, nous combinons ces données satellitaires à des données aéromagnétiques et à des données de surface dans une inversion jointe et obtenons un modèle lithosphérique pour des longueurs d'ondes spatiales comprises entre 2500 km à 30 km à peu près. Nous nous concentrons sur ses caractéristiques spectrales. Nous présentons un nouvel outil spectral régional que nous avons développé à partir des fonctions de base de R-SCHA. Nous relions ce spectre, calculé à partir de notre modèle régional, à une nouvelle forme théorique, exprimée en termes d'aimantation et de profondeur moyenne. Ceci nous permet d'estimer l'épaisseur magnétique et l'aimantation moyenne sur la région sud-africaine. Dans une étude prospective, nous montrons que cette approche peut être appliquée à l'échelle globale pour nous renseigner sur les variations spatiales de l'épaisseur magnétique aux échelles plus grandes que 2500 kilomètres.

The Earth' s magnetic field results from the superposition of various sources, one of which consists of the magnetized minerais of the Earth's lithosphere. They contribute between 1% to 2% to the total magnetic field at the Earth's surface. Here, we focus on the study of this contribution and the difficulties related to the isolation of this contribution with precision. Firstly, we study different magnetic satellite data processing techniques and we propose a set of satellite data that we find to better describe the regional scales of the lithospheric signal. We choose as a case study the southern part of the African continent and with the aid of the regional modelling technique Revised-Spherical Cap Harmonic Analysis (R-SCHA), we join this satellite data set together with aeromagnetic and surface data and we obtain a lithospheric field model of this region that contains ail wavelengths between 2500 km down to 30 km approximately. We then focus on its characteristics in the spectral domain. We present a new regional spectral tool that we developed based on the basis functions of the R-SCHA. We combine this spectrum based on our regional model with a new theoretical form expressed in terms of mean magnetization and mean magnetic thickness. This allows us to estimate the mean magnetic thickness and the mean magnetization over the southern African region. By means of a preliminary study, we show that this approach can be applied on a global scale in order to inform us about the spatial variations of the magnetic thickness with spatial scales larger than 2500 kilometres.