Modélisation numérique de la lithosphère en subduction dans le manteau supérieur terrestre

• Auteur / Autrice : Delphine Insergueix
• Direction : Gérard Labrosse, Michel Menvielle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Subduction

Terre -- Manteau supérieur

Modèles mathématiques

Géophysique

Résumé

L'objectif de cette etude numerique 2d est de preciser les interactions entre la dynamique du manteau superieur terrestre et la subduction sous des angles et a des vitesses varies des plaques lithospheriques. Un premier modele, cartesien, en differences finies et integrant des conditions aux limites specifiques dont cinematiques pour une subduction avancee predit le controle de la dynamique interne par la plaque qui va subducter meme a faible vitesse pour des nombres de rayleigh realistes entre 6. 10#4 et 2,5. 10#5. Dans le cas de subductions plus pentues, l'equilibre dynamique entre la meme plaque et le manteau sous-jacent est realise pour une vitesse de subduction d'autant plus elevee que l'intensite de convection est elevee. Pour un nombre de rayleigh superieur a une valeur critique comprise entre 6. 10#4 et 1,2. 10#5, une subduction tres pentue est associee a une petite echelle laterale de convection sous la plaque chevauchante, immobile, au contraire d'une subduction moins pentue. Ce resultat est correle avec l'extension d'arriere-arc observee dans le cas de subductions pentues. Inspire du precedent, un modele d'initiation d'une subduction au niveau d'une dorsale medio-oceanique a ete developpe. Ce modele predit une deviation du panache chaud initial vers le coin asthenospherique superieur, responsable de conditions magmatiques particulieres dont un temoignage sur terre est observe pour la fosse d'izu-bonin. Un troisieme modele a ete developpe en methodes spectrales dans un domaine dont la forme parallelogramme est adaptee a la geometrie de subduction. Les resultats preliminaires de l'etude de subductions avancees et tres pentues suggerent l'existence d'un angle et d'une vitesse de subduction critiques pour l'evolution de la dynamique interne sous une plaque chevauchante immobile. L'usage de conditions aux limites en particulier cinematiques permet de prendre en compte avec succes les caracteristiques d'une plaque en subduction (rigidite, vitesse, pendage et profondeur de subduction) dans un modele convectif et de discuter des implications dynamiques, thermiques, tectoniques et magmatiques au voisinage d'une zone de subduction.