Modélisation multi-échelle de l’effet de la structure héritée sur la déformation des plaques continentales

Multi-Scale modeling of the effect of structural heritage on the deformation of continental plates

• Auteur / Autrice : Mickaël Knoll
• Direction : Andréa Tommasi, Roland Logé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et évolution de la Terre et des autres planètes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tectonique des plaques

Structures géologiques, Petites

Rhéologie

Anisotropie

Mots clés libres

Anisotropie

Rhéologie

Orientation préférentielle du réseau (OPR)

Microstructure

Modélisation Numérique

Éléments Finis

Remaillage

Résumé

Afin de comprendre l'effet des structures préexistantes sur la déformation des plaques continentales, nous avons développé une méthode de modélisation mécanique multi-échelle utilisant une viscosité anisotrope induite par les Orientations Préférentielles du Réseau (OPR) des cristaux d'olivine présent dans le manteau en couplant un calcul viscoplastique autocohérente de la déformation de l'agrégat d'olivine à un code éléments finis 3D. La méthode ainsi mise en place a été utilisée pour le calcul du comportement mécanique d'une plaque continentale soumise à une sollicitation d'extension. Une première série d'expériences numériques sur l'extension de plaque lithosphérique présentant des OPR initiales d'olivine homogène a permis de montré que l'anisotropie mécanique macroscopique est fortement dépendante des OPR initiales et de leur évolution. La seconde série de simulation a permis la modélisation de l'extension d'une plaque continentale présentant une zone héritée. Les résultats de ces calculs multi-domaines permettent une meilleure compréhension du phénomène de réactivation des zones de cisaillement héritées.

To understand the effect of inherited lithospheric structures on the continental plates deformation process, we have developed a multi scale model that explicitly takes into account an anisotropic viscosity due to the Crystal Preferred Orientation (CPO) of olivine in the mantle by coupling a viscoplastic self-consistent simulation of the deformation at the polycrystalline aggregate to a 3D Finite Element code. Using this tool, we calculate the mechanical behaviour of a continental lithosphere submitted to extension for various initial structures. The first set of experiments investigates the deformation of a plate with a homogeneous initial olivine CPO. Results show that the macroscopic anisotropy is strongly dependent on the initial CPO and its evolution. The second set of experiments aims to analyse the deformation of a continental plate containing pre-existing lithospheric scale shear zones. These multi-domain models allow us to better understand the mode of reactivation of pre-existing lithospheric scale shear zones.