Modèle numérique de différenciation des planétésimaux et étude expérimentale de stabilité des continents

Numerical model of planetesimals differentiation and experimental study on the stability of continents

• Auteur / Autrice : Laura Milelli
• Direction : Stéphane Labrosse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Instabilités hydrodynamiques

Géodynamique

Thermodynamique

Continents

Résumé

La formation précoce des noyaux dans les petits corps du système solaire est étudiée en adoptant une démarche à trois stades. Premièrement, les conditions nécessaires à la fusion de la phase de fer sont étudiées en suivant l'évolution thermique d'un corps pouvant s'accréter. Deuxièmement, la ségrégation gravitationnelle du fer dans une matrice de silicates est adressée à l'aide d'une physique biphasique. Troisièmement, la fusion de la phase de fer associée à sa ségrégation est prise en compte à l'aide d'un système triphasique. Les résultats de ce modèle sont classés sous la forme d'un diagramme qui délimite les régimes différencié et non différencié. Pour les petits corps, les résultats montrent une transition diffuse entre le noyau et la zone d'extraction du fer qui pourrait permettre d'expliquer les pallasites. La lithosphère continentale est compositionnellement stable vis à vis du manteau mais son refroidissement peut la conduire à se déstabiliser. La caractérisation des instabilités des continents est explorée de manière expérimentale. Les résultats montrent que les régimes sont contrôlés par trois nombres sans dimension : le nombre de Rayleigh, le nombre de flottabilité et le rapport d'aspect. La géométrie radiale des déstabilisations conduit à proposer une explication alternative à la ligne volcanique du Cameroun.

Early core formation in the solar System is addressed using a three steps approach. First, a thermal evolution model of an accreting planetesimal is built to constrain the conditions needed for the iron phase to melt. Second, gravitational segregation of the iron phase in a silicate matrix is studied using a two-phase physics. Third, the coupled melting and segregation of the iron phase is reproduced with a three-phase model. The results are shown on a diagram which delimits homogeneous and differentiated regimes. For small bodies, the transition between the core and the feeding iron zone could be a source for pallasites. Continental lithosphere is chemically stable in regard to the underlying mantle but it could become unstable dut to cooling. The unstable regime is characterized experimentally. The results show that three non dimensional numbers control the regimes : the Rayleigh number, the buoyancy number and the aspect ratio. The radial pattern leads to propose an alternative explanation to the Cameroon volcanic line.