Convection dans le manteau terrestre : comment les changements de phase et la viscosite variable peuvent interagir avec la tectonique

Mantle convection : how the phase changes and the variable viscosity could interact with the tectonic

• Auteur / Autrice : David Brunet
• Direction : Philippe Machetel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique interne
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Viscosité

Terre -- Manteau

Tectonique des plaques

Résumé

Pour evacuer l'energie accumulee lors de l'accretion et celle produite par la desintegration des elements radioactifs, le manteau de la terre est anime de mouvements de convection. Il existe differentes methodes pour etudier sa dynamique, dont les modeles numeriques. Ceux-ci sont bases sur la resolution, par un systeme iteratif, des equations de la convection. Un tel modele a haute resolution a ete developpe en geometrie spherique axisymetrique, pour un fluide compressible, chauffe par le bas et par l'interieur, et en tenant compte des deux principaux changements de phase du manteau ainsi que d'une viscosite dependant de la temperature, de la pression et de la phase. Six cas differents ont ete calcules pour etudier de maniere systematique l'espace des parametres : avec un ou deux changements de phase, avec un contraste de viscosite de 10 et 30 entre le manteau superieur et inferieur, avec ou sans viscosite variable. Quel que soit le cas envisage, le regime de convection en une couche et demie est verifie. Les cas isovisqueux montrent un comportement peu realiste pour le manteau. Dans le cas le plus evolue, l'etude globale a montre que la dynamique d'un evenement de melange pouvait etre a l'origine de processus tectoniques aussi varie que l'accretion irreguliere aux dorsales, l'acceleration soudaine d'un continent ou la creation de plateaux oceaniques. Pour le meme cas, l'etude locale a montre que le couplage entre le changement de phase exothermique a 400 km et la viscosite dependant de la temperature cree une region a faible viscosite a l'interieur des plaques lithospheriques en subduction. Cette zone de faiblesse pourrait etre a l'origine du dechirement de certaines plaques, preferentiellement a cette profondeur, comme nous le montre la tomograpie sismique.