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Thèse soutenue

Modèles dynamiques de géoïde et structure de la convection mantellique

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Auteur / Autrice : Catherine Thoraval
Direction : Anny Cazenave
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géophysique interne
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

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Le geoide, la topographie en surface a grande echelle et la tectonique des plaques sont lies a la convection thermique dans le manteau. Ces observations sont utilisees depuis une dizaine d'annees dans des modeles de circulation mantellique afin de contraindre les parametres de la convection, en particulier la viscosite. Ces modeles sont bases sur la resolution simultanee des equations de navier-stokes et de l'equation de poisson pour le potentiel gravitationnel. Les termes sources du mouvement sont les anomalies de densite revelees par la tomographie sismique. Un modele dynamique de ce type est developpe, la viscosite varie radialement. La compressibilite est introduite, elle reduit la vigueur de la circulation. Ceci permet de mettre en evidence une gamme de profils de viscosite pour lesquels les tres grandes longueurs d'onde du geoide sont restituees de facon satisfaisante. Le degre 6 fait l'objet d'une etude particuliere car il est caracteristique de la repartition des points chauds et correspond a un pic de correlation entre la topographie, le geoide et les vitesses sismiques. Afin d'ameliorer la restitution du geoide aux grandes longueurs d'ondes, en particulier a l'aplomb des zones de subduction, les interactions entre la circulation convective et les mouvements des plaques lithospheriques sont introduites en termes de couplage des contraintes. Les vitesses de plaques sont alors correctement predites. L'influence du changement de phase endothermique a 670 km est etudie. La topographie de cette discontinuite correspond en effet, par le biais des contrastes de densite entre les deux phases, a des anomalies de masse importantes qui sont mal resolues par les modeles tomographiques globaux. On montre ainsi comment le changement de phase a 670 km pourrait expliquer la faible amplitude de la topographie dynamique de surface observee a grande longueurs d'ondes