Modélisation d’une zone de subduction. Etude de l’arc de subduction.
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Les plaques tectoniques
Les plaques tectoniques Frontière transformante
Les plaques tectoniques Frontière divergente
Les plaques tectoniques Frontière convergente
Les plaques tectoniques Collision Subduction Frontière convergente
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Premier modèle en 2D Domaine rectangulaire Plaque Manteau supérieur
Premier modèle en 2D Longueurs du domaine Plaque 660 km 100 km Manteau supérieur Manteau inférieur 3120 km
Premier modèle en 2D Conditions aux limites Plaque Manteau supérieur Fixé Manteau inférieur
Premier modèle en 2D Conditions aux limites Plaque Libre Manteau supérieur Fixé Manteau inférieur
Premier modèle en 2D Conditions aux limites Plaque Libre Manteau supérieur Libre Fixé Libre Manteau inférieur
Premier modèle en 2D Conditions aux limites Plaque Libre Fixé Manteau supérieur Libre Fixé Libre Manteau inférieur
Equations comportementales Instabilité de Rayleigh-Taylor: la plaque plonge dans le manteau car il est moins dense. Conservation de la masse : Stokes :
Rhéologie Manteau visqueux Plaque viscoplastique Visqueux Plastique
Résultats de la simulation
Limites du modèle en 2D
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Modèle en 3D Mêmes paramètres. Mêmes équations comportementales. Mêmes conditions aux limites. + Géométrie en 3D. + Interactions avec une plaque voisine.
Modèle en 3D Plaque plongeante Plan de symétrie Manteau supérieur Plaque voisine
Modèle 1 : sans interactions avec la plaque voisine Bas de la plaque voisine libre Glissement libre
Résultats de la simulation
Initiation
Réorganisation du flux dans le manteau
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Arc de subduction Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Arc de subduction Arc de subduction Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Modèle 2 : avec interactions entre la plaque voisine et le manteau Glissement libre
Retrait de la plaque plongeante Sans interactions plaque voisine/manteau Avec interactions plaque voisine/manteau 5,5mm/an 5,4mm/an Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Retrait de la plaque plongeante Sans interactions plaque voisine/manteau Avec interactions plaque voisine/manteau 5,5mm/an 5,4mm/an Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Retrait de la plaque plongeante Sans interactions plaque voisine/manteau Avec interactions plaque voisine/manteau Réorganisation du flux induit 5,5mm/an 5,4mm/an Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Pourquoi des arcs de subduction? Arc de subduction Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Pourquoi des arcs de subduction? Hypothèse de la balle de ping pong Arc de subduction concave Balle de ping pong Bosselure « Plaque » sur la surface de la balle
Arc de subduction vu du dessus 20 M ans 40 M ans 60 M ans Plaque fixe Plaque plongeante
Modèle 3 : interactions complètes avec la plaque voisine
Influence de la plaque voisine
Courbure de l’arc de subduction Plaque voisine Plan de symétrie Interactions avec la plaque voisine Rc=1280km Sans interactions avec la plaque voisine Rc=1400km
Importance de l’arc de subduction Un des marqueurs de subduction observables en surface. La vitesse de son retrait nous renseigne sur la dynamique de la subduction. Sa forme permet d’apprécier l’influence des effets de bords sur la subduction.
Un grand merci à mes tuteurs ! Hans Mülhaus Laurent Bourgouin Klaus Gottschaldt