Dynamique interne des planetes : apport de la modelisation 3d pour un fluide a rheologie complexe

Dynamics of planets interiors : numerical model for 3d convection of a fluid with a complex rheology

• Auteur / Autrice : Gaël Choblet
• Direction : Christophe Sotin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SCiences de la terre
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Rennes 1

Résumé

L'evolution des interieurs planetaires est decrite par la mecanique des fluides pour des temps geologiques. Cette these se propose de reenvisager certains aspects dynamiques de plusieurs objets en tenant compte de leur rheologie complexe. Un outil numerique est elabore pour la modelisation d'une convection 3d avec de forts gradients de viscosite. Le programme repond a deux contraintes : traitement correct de ces fortes variations et efficacite en terme de duree du calcul 3d (fonctionnement multiprocesseurs). La premiere application de notre modele est de simuler le refroidissement transitoire d'un fluide dont la viscosite depend de la temperature. Comparer avec une experience de laboratoire permet a la fois de valider le programme et de reproduire l'analyse du regime asymptotique de couvercle stagnant. Nous procedons ensuite a des calculs stationnaires avec chauffage interne afin d'obtenir une loi de parametrisation qui decrit le transfert de chaleur dans le cadre de ce regime. Notre travail montre qu'un tel equilibre predit correctement le refroidissement transitoire apres une periode d'ajustement initial. La brievete de cette phase (< 100 ma) justifie les modeles classiques d'evolution des planetes telluriques. Cependant, l'attention est portee sur l'epaisseur de la lithosphere, mal decrite par ces modeles. L'etablissement d'un diagramme des regimes convectifs pour une viscosite variable permet enfin d'eclairer d'un jour nouveau l'histoire des planetes telluriques en terme de transition d'un regime a l'autre. La seconde etude concerne l'accretion oceanique. Le programme est modifie pour inclure l'interaction des ecoulements du manteau ascendant solide et du produit de sa fusion. La mise a jour recente du role decisif de l'assechement de la matrice residuelle est etudiee par notre modele et permet notamment la description des mecanismes de segmentation de l'axe d'une dorsale lente ainsi que des considerations inedites sur la stabilite des segments.