Lithosphère thermique 2 modes de transfert de la chaleur: - conduction - convection Cellules de convection dans un liquide visqueux.

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1 Lithosphère thermique 2 modes de transfert de la chaleur: - conduction - convection Cellules de convection dans un liquide visqueux

2 Lithosphère thermique Lithosphère = couche limite thermique conductrice, viscosité élevée Base de la lithosphère thermique = limite entre manteau conductif et le manteau convectif

3 Lithosphère thermique Lithosphère = couche limite thermique conductrice, viscosité élevée Base de la lithosphère thermique = limite entre manteau conductif et le manteau convectif

4 Lithosphère thermique Lithosphère = couche limite thermique conductrice, viscosité élevée Cas de la lithosphère océanique: Refroidissement et épaisseur de la lithosphère thermique fonction du temps Base de la lithosphère thermique ≈ 1000°C

5 Epaisseur de lithosphère élastique calculée pour le bouclier canadien

6 Lithosphère géochimique Manteau convectif homogénéisé / manteau non convectif préserve les anomalies géochimiques

7 Un des modèles actuels de structure du manteau dérivé des observations géochimiques : présence d’un manteau inférieur primitif séparé du manteau convectif appauvri. La lithosphère pouvant se recycler dans ce manteau convectif

8 Compositional structure of the subcontinental lithospheric mantle (SCLM) mapped using major- and trace-element data on Cr-pyrope garnets from ca 100 kimberlites, lamproites and lamprophyres in 26 areas Epaisseur de la lithosphère dérivée des modèles de tomographie sismique

9 Lithosphère sismologique Modèle de vitesse : Anomalie/ PREM

10 Relations entre les différentes définitions Lithosphère thermique et mécanique Lithosphère thermique et mécanique Lithosphère thermique et élastique Lithosphère thermique et élastique Lithosphère thermique et sismologique Lithosphère thermique et sismologique Lithosphère géochimique et sismologique Lithosphère géochimique et sismologique Système à l’équilibre ou en déséquilibre Notion de temps caractéristique et définitions mécaniques de la lithosphère

11 Variations du géotherme

12 Epaisseur de la lithosphère - Age des continents

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14 flux de chaleur aux USA

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16 Points noirs = mesures B

17 Tomographie Australie Ondes de surface Simons 1999, 2002

18 Interactions entre racines cratoniques et convection ? Convection Les racines cratoniques permettent-elles un meilleur couplage entre convection et mouvement des plaque ou au contraire sont elles un frein au mouvement des plaques? Important pour comprendre les forces qui agissent sur les plaques

19 Le manteau sous la lithosphère: Asthénosphère Propriétés - mécaniques - sismologiques - géochimiques

20 Plus la transition lithosphère - asthénosphère est profonde (>P) plus elle se fait à HT T/Tm Température normalisée PREM

21 Weeraratne et al. 2003, JGR Profils de vitesse des ondes de cisaillement sous les cratons

22 Lithosphère cratonique Pourquoi est-elle aussi épaisse?

23 Modal olivine (wt%)

24 O'Reilly & Griffin Effet de la composition sur la densité et sur la vitesse de propagation des ondes

25 Greenstone et Tectonique à l'Archéen Komatiites (Adakites) - >18% Mg - T liquidus >1650°C Diapirs gneissiques - Instabilités gravitaires - T base de croûte élevée

26 Modèle numérique de formation de lithosphère à l'Archéen Stade 0: Champ de T° uniforme, pas de fusion partielle. Stade 1: Convection on, fusion off. Le modèle laisse s'installer un régime de convection stable

27 Stade 2: Convection "on", fusion partielle "on". Lorsque le couple P-T d'un point donné de la grille de calcul recoupe la courbe de solidus, un certain % de fusion est calculé et retiré du manteau. Après un certain temps de fonctionnement, une épaisse couche de manteau appauvri et plus léger se stabilise, simulant une lithosphère. Les conditions thermiques du modèle sont celles évaluées pour l'Archéen. Modèle numérique de formation de lithosphère à l'Archéen

28 La lithosphère continentale en dehors des cratons s'est-elle formée de la même manière que la lithosphère primitive? - Seul les cratons Archéens à mésoprotérozoïques (?) ont une épaisseur de lithosphère élevée. Dans les chaînes qui entourent les cratons, la lithosphère, plus récente (Méso-Néoprotérozoïque => actuel) a une épaisseur d'équilibre (dans les zones stables) équivalente, de l'ordre de 100km. Les processus modernes de formation du manteau lithosphérique sont encore mal connus.