Blog

Ethnographie de la construction sociale et politique de deux problèmes publics environnementaux dans la haute Vallée de l’Arve : des changements climatiques à la pollution de l’air

Thèse soutenue par Alexandre Savioz, le 23 septembre 2021, Institut de géographie et durabilité (IGD)

La Vallée de l’Arve est un territoire qui s’étend des hauteurs de la Vallée de Chamonix à la ville de Genève, et se situe dans le département de la Haute-Savoie (74). Séparée en différents secteurs, mon enquête s’est focalisée sur la haute Vallée de l’Arve, composée de deux collectivités territoriales, la Communauté de Communes du Pays du Mont-Blanc, et la Communauté de Communes de la Vallée de Chamonix-Mont-Blanc.

Suivant une approche socio-anthropologique, les premiers pas de cette recherche ambitionnaient d’interroger l’appréhension des habitants d’un territoire touristique de montagne confronté aux changements climatiques. Cependant, cette enquête a ensuite été réorientée par l’épreuve du terrain vers des questionnements intégrant la thématique de la qualité de l’air.

Cette thèse propose ainsi de s’intéresser à la manière dont deux enjeux environnementaux sont appréhendés dans la région en tant que problème de société, les changements climatiques et la pollution de l’air. Son objectif est de rendre compte de la complexité de ces thématiques à travers l’expérience des populations locales en suivant leur itinéraire respectif et leur appropriation ou non par des mouvements sociaux.

Bien que les controverses liées aux changements climatiques soient omniprésentes à l’échelle nationale et internationale, le phénomène demeure difficile à appréhender à l’échelle locale, même lorsqu’il renvoie à des réalités pourtant bien tangibles, comme c’est le cas dans la région étudiée avec notamment le recul des glaciers. En effet, les sensibilités environnementales se polarisent davantage autour des problématiques liées à qualité de l’air, qui constituent un enjeu majeur de santé publique et qui relèvent d’un ancrage historique de plusieurs décennies de luttes collectives, préexistant aux débats liés aux enjeux climatiques dans la région. Les nombreux liens, amalgames, rapprochements, glissements et confusions rencontrés au cours de l’enquête entre ces deux thématiques témoignent d’une compréhension des enjeux climatiques à partir de référentiels connus, qui s’inscrivent dans l’histoire collective des acteurs investis.

Afin d’aborder ces enjeux, cette recherche emprunte à la perspective sociologique constructiviste des « problèmes publics », qui postule que ceux-ci sont construits à travers un processus de problématisation de la réalité. Dans ce processus, les mobilisations citoyennes jouent un rôle fondamental. De fait, cette recherche se focalise sur la genèse et sur les motivations de mouvements sociaux qui sont apparus dès la fin des années 1980 dans la haute Vallée de l’Arve, reformulant leurs revendications à travers différentes formes argumentatives et différentes stratégies.

Thèse soutenue par Matteo Scarponi, le 2 septembre 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

La chaîne des montagnes alpine présente une structure très complexe à de nombreuses échelles spatiales : des morceaux de roches étudiés en laboratoire aux grandes structures régionales situées sous la surface de la Terre. Une longue histoire d’enquêtes géophysiques et géologiques a fourni de plus en plus d’informations pour mieux comprendre la structure crustale des Alpes ; cependant, une lacune de résolution persiste entre les différents domaines.

Dans le cadre de cette thèse, j’ai récolté de nouvelles données gravimétriques et de sismologie passive dans deux régions d’intérêt : le Corps d’Ivrée dans la région du Piémont en Italie, et le long du Tunnel de Base du Saint-Gothard en Suisse. Dans les deux régions, j’ai traité ces données et je les ai combinées avec des observations géologiques à la surface et des analyses de laboratoire d’échantillons de roches pour imager la structure du sous-sol.

Pour ces études, j’ai développé de nouveaux outils pour le traitement des données gravimétriques et sismologiques. Ceux-ci m’ont permis d’effectuer une meilleure approximation des anomalies de gravité en 3D et en 2D, une meilleure exploration des modèles possibles ainsi que de leurs propriétés physiques, et d’expliquer plusieurs types de données de manière simultanée. Autour du Corps d’Ivrée j’ai mesuré 207 nouveaux points gravimétriques et j’ai installé 10 stations sismologiques pour plus de 2 ans. La modélisation gravimétrique 3D confirme que le Corps d’Ivrée, composé de roches typiquement proche de la limite croûte–manteau (environs 30-35 km de profondeur), se situe à une faible profondeur (1-3 km sous la surface) sur une zone étendue.

L’étude conjointe gravimétrique-sismologique en 2D le long du Val Sesia confirme ces résultats, et montre qu’ils sont compatibles avec des observations géologiques faites à la surface en terme de densités et de vitesses sismiques. Pour l’étude centrée sur le Tunnel de Base du Saint-Gothard j’ai mesuré 80 nouveaux points gravimétriques et j’ai bénéficié de 77 points mesurés dans le tunnel.

Ces données, et la prise en compte des variations 3D dans un modèle 2D aussi bien que possible, ont permis de montrer que le profil géologique établi lors de la construction du tunnel est raisonnable en terme de densité de roches mesurés sur place. L’ensemble de mes résultats de thèse indiquent que les informations géologiques locales sont très utiles pour l’imagerie et la modélisation des enquêtes géophysiques passives, qui, à leurs tour, permettent de mieux contraindre la structure de la Terre à l’échelle kilométrique, ainsi réduisant la lacune de résolution.

Thèse soutenue par Ellina Mourtazina, le 30 août 2021, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Cette thèse doctorale explore le phénomène du tourisme de retraites dites spirituelles qui a vu une expansion considérable depuis les années 1980. À travers une anthropologie inspirée de la pensée phénoménologique, elle se base sur une étude ethnographique des pratiques de retraites bouddhistes dans l’Himalaya indien. 

L’échantillon est composé de personnes rencontrées initialement lors de retraites bouddhistes dans le Centre de méditation Tushita, situé dans la station touristique de Dharamsala et faisant partie du réseau international La Fondation pour la préservation de la tradition du Mahayana (FPMT). Il s’agit d’une ethnographie des huis clos des retraites, d’une analyse fine des impressions vécues, d’entretiens auprès de 65 participants, puis du suivi sur un plus long terme et de la collecte des récits de vie de cinq personnes qui permettent d’approfondir l’analyse au-delà des périodes de retraites. En suivant les trajectoires de ces cinq participants, l’enquête a été menée en Inde durant leurs voyages touristiques et dans leurs quotidiens une fois de retour dans un chez soi, en France, Espagne, Suisse.

À l’intersection de l’anthropologie du tourisme et du religieux, l’étude interroge les discours de transformation de soi, les quêtes de sens et les logiques d’isolement qui animent ces participants inscrits dans des modes de vie globalisés. Ce travail montre comment ces dimensions sont vécues, appropriées et négociées à travers une expérience sensible et incorporée aussi bien pendant qu’après le voyage. 

L’observation participante et l’examen des récits de vie recueillis témoignent de trajectoires multiples, dépendantes de pendants biographiques, mais qui s’inscrivent tout de même dans des quêtes dont il est possible de dresser de grandes typologies. Cette diversité de vécus est rendue possible grâce aux cadres sociaux et moraux prescrits par les centres bouddhistes et grâce aux différentes couches d’interprétations avec lesquelles le Bouddhisme moderne et ses pratiques, l’imaginaire sur l’Himalaya et le Tibet ont été investis.

L’analyse a permis de dégager trois grandes logiques d’actions qui orientent ces vécus.

Thèse soutenue par Silvia Wojczewski, le 30 août 2021, Institut de géographie et durabilité (IGD)

Ce travail explore la construction d’identités diasporiques africaines des femmes issues de classe moyenne, nées et socialisées à Francfort, en Allemagne. Il aborde ce thème en considérant les pratiques de voyage, de soins, d’activisme et de narration et en explorant différentes échelles spatiales : locale (Francfort), nationale (Allemagne) et mondiale.

Avec des méthodes ethnographiques d’observation participante, d’analyse des récits de vie et d’ethnographie de famille, employées lors d’un travail de terrain réalisé en 2017 et 2018, l’étude interroge la vie de cinq femmes afrodescendantes, faisant partie de la deuxième génération d’enfants né d’un parent migrant. L’auteure, élevée dans les mêmes quartiers de Francfort que ses participantes, présente une connaissance intime des contextes d’étude et un accès privilégié aux interlocutrices de l’étude. La formation d’identifications diasporiques est étudiée par le biais de la parenté à deux niveaux:

1. la formation individuelle et intime de l’identité diasporique en s’engageant dans une vie et une histoire familiale transnationale, y compris les voyages vers les « origines »,
2. la création collective de la diaspora et de la « famille choisie » par le biais de coalitions dans les communautés politiques (féministes) noires. 

L’étude est structurée en trois dimensions.

La première s’appuie sur des données bibliographiques et une analyse historique qui situent l’étude de cas dans le contexte plus général, depuis le début du vingtième siècle, de la diaspora africaine en Allemagne et à Francfort.

La deuxième, qui s’appuie sur des récits de vie  et des observations participantes, explore les relations entre habiter et voyage. Elle analyse les expériences ainsi que les stratégies et les pratiques appliquées, sur une période de plus de 30 ans, par les femmes pour former une identité Afrodiasporique. Il s’agit de la recherche d’une identification dans la production culturelle noire américaine lors de l’adolescence à Francfort, de l’engagement actif dans l’activisme antiraciste, de l’éducation et la littérature antiracistes pour elles-mêmes et leurs enfants ainsi que de l’effort de construire une relation positive avec les lieux d’origine ancestrale en tant que femmes adultes.

La troisième dimension concerne le voyage comme pratique de construction d’identité afrodiasporique. L’expérience vécue de la mobilité est particulièrement importante pour la construction de relations de parenté transnationales et de communautés diasporiques.

Ces voyages vont d’un séjour de trois semaines pour rencontrer des membres de la famille (inconnus jusqu’alors) à une année de stage à l’étranger. Ces voyages diasporiques diffèrent à la fois du tourisme de racines et de visites familiales transnationales. La création de liens de parenté n’est qu’une des nombreuses motivations qui animent les femmes. La possibilité d’apprendre et de mettre en pratique certaines dimensions de leur vie, d’incarner l’identité afrodiasporique dans des lieux qu’elles considèrent comme des origines, ainsi que le souhait de se connecter à des communautés (politiques) noires transnationales motivent également ces mobilités. Le voyage change les perspectives sur les récits identitaires et permet aux sujets de construire de nouvelles formes de relations, de réseaux et d’actions. Enfin, l’étude analyse les récits de passage à l’âge adulte et les récits de voyage en tant que récits de soi. 

Par ses résultats, l’étude contribue à des discussions théoriques plus larges sur les relations entre pratique diasporique et conscience générationnelle; entre la classe, le genre et les expériences de racisme/racialisation en Allemagne ; et entre la pratique du voyage et la renégociation de la parenté.

Thèse soutenue par Thibaut Verdenal, le 26 août 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

En tant qu’élément essentiel au développement des plantes, l’azote a été utilisé de manière intensive au cours du XX^e siècle, afin d’augmenter la production agricole. Cependant, les cultures n’utilisent que 30 à 40% de l’engrais, le reste étant généralement perdu dans l’environnement. Il est donc essentiel d’améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’azote par la plante pour minimiser notre empreinte écologique.

Dans le cadre de la production de vin, l’azote du raisin intervient dans le déroulement de la fermentation alcoolique et dans le développement des arômes du vin. Pour prévenir la carence en azote du raisin, une fertilisation est généralement réalisée au début de la maturation des fruits sous la forme d’urée foliaire. Le cycle de l’azote dans la plante est fondamentalement affecté par les conditions environnementales et par nos pratiques culturales, telles que le choix de la variété cultivée, l’entretien du sol, la taille, la gestion du feuillage ou la fertilisation. Comprendre l’impact de ces facteurs d’influence sur le métabolisme de l’azote dans la plante permettrait d’optimiser nos choix techniques dans un objectif de qualité et de durabilité. 

Cette thèse se concentre sur une pratique courante en viticulture : la limitation du rendement. Elle consiste à enlever des raisins avant la véraison pour favoriser la maturation des fruits restants. Nous avons évalué l’impact de cette pratique sur la distribution de l’azote dans la vigne et sur l’efficacité de la fertilisation. L’utilisation de la méthode du marquage isotopique a permis de suivre les mouvements de l’azote dans la plante en fonction du rendement pendant deux années consécutives.

La relation étroite entre les fruits et les racines a été mise en évidence. Quelle que soit la quantité de fruit sur la vigne, la concentration en azote des fruits est restée inchangée au détriment de la croissance et de la teneur en azote des racines. La composition en éléments azotés du moût a, quant à elle, changé, avec de potentielles conséquences sur les arômes des fruits et du vin.

L’efficacité de la fertilisation a été réduite par la limitation du rendement, avec des taux d’assimilation moins élevés dans des conditions de bas rendement. Une quantité importante d’azote a été libérée par la plante dans le sol avant le repos hivernal, puis assimilée à nouveau l’année suivante. La distribution de l’azote a varié en fonction de son espèce et de son origine, soit des réserves pérennes (principalement acides aminés), soit de l’assimilation saisonnière (principalement nitrate et ammonium).

Ces résultats démontrent l’impact de l’équilibre des plantes sur l’efficacité de la fertilisation et contribueront à l’amélioration des pratiques agronomiques dans les cultures pérennes. 

Thèse soutenue par Antoine Guérin, le 24 juin 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

L’évolution naturelle des versants rocheux engendre des chutes de blocs et des éboulements qui menacent directement les communautés montagnardes et leurs réseaux de transports. Pour évaluer le risque représenté par ces phénomènes, il est nécessaire de connaître leur fréquence.

Bien que des inventaires historiques existent, la fréquence des chutes de blocs n’est pas aussi bien connue que celle des séismes ou des inondations, pour lesquels les spécialistes définissent couramment, par exemple, une crue décennale. Cela est dû au fait que de nombreux évènements ne sont pas observés et que les éboulements ne sont pas répertoriés aussi systématiquement que les autres risques naturels. L’analyse des inventaires historiques révèle que de nombreux évènements se produisent en été, lors de périodes ensoleillés et aux heures les plus chaudes de la journée. Ainsi, au même titre que les précipitations ou les cycles gel-dégel, on peut penser que les effets thermiques (température/ensoleillement) sont impliqués dans le déclenchement des éboulements.

Afin de surmonter les limites associées aux inventaires historiques et étudier l’impact des effets thermiques sur le comportement de la roche, une approche innovante combinant différentes techniques de mesures instrumentales et in-situ a été développée au cours de ce travail de doctorat. Son objectif principal est de quantifier l’activité pluri-décennale des éboulements et de caractériser la déformation rocheuse induite par les effets thermiques. Pour l’atteindre, plusieurs parois granitiques ont été investiguées dans le massif du Mont-Blanc (France) et dans la vallée du Yosemite (U.S.A.) à l’aide du scanner laser terrestre, de la photogrammétrie et de l’imagerie thermique infrarouge.

La première partie de cette étude présente un inventaire unique de plus de 500 chutes de blocs détectées entre 1976 et 2017. Les 11 années de surveillance réalisées dans le massif du Mont-Blanc ont permis de caractériser très précisément l’activité érosive d’une paroi rocheuse affectée par un éboulement majeur de près de 300’000 m³ en juin 2005.

La reconstruction 3-D d’anciennes topographies à l’aide d’images d’archive a permis de « remonter dans le temps » et de quantifier 40 années d’activité de chutes de blocs dans deux falaises de la vallée du Yosemite. Cette recherche nous a donné la possibilité de relier plus précisément les activités passées et récentes des chutes de blocs, de détecter les cicatrices d’éboulements encore actives et de déterminer les zones de faiblesse des falaises étudiées. Un système d’érosion impliquant des volumes de plus en plus importants et une progression de l’instabilité vers le haut a notamment été identifié à deux reprises. Ces résultats fournissent de nouvelles connaissances sur les fréquences de chutes de blocs et les taux d’érosion qui façonnent les parois rocheuses granitiques de moyenne et haute altitudes.

La deuxième partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation thermique des écailles rocheuses partiellement détachées. Intégralement réalisé au Yosemite, ce travail a permis d’imager 24 heures de dilatation rocheuse induite par les effets thermiques. Ainsi, pour la première fois, des images 3-D de déformations millimétriques ont pu être comparées aux images 2-D des températures de surface du rocher. Nos analyses montrent que la portion de l’écaille qui se déforme le plus correspond non seulement avec la zone où l’ouverture de la fracture est la plus grande, mais également avec celle où les variations de température du rocher sont les plus importantes. De plus, les images thermiques révèlent que les écailles partiellement détachées présentent des températures nocturnes plus froides que la roche environnante non fracturée. Cette découverte inédite, indépendante de la dimension des écailles, apporte une nouvelle méthode de détection à distance des compartiments partiellement détachées, et donc, potentiellement instables.

La recherche menée dans le cadre de cette thèse de doctorat démontre que la reconstruction topographique, dérivée de l’imagerie d’archives, permet de réévaluer le volume des grands éboulements survenus au XX^e siècle. Combinée à une surveillance actuelle, cette approche permet de corriger et de compléter les inventaires historiques, et de déterminer des fréquences de chutes de blocs plus représentatives. La détection à distance des écailles rocheuses partiellement détachées par imagerie thermique représente une avancée significative; elle ouvre de nouvelles perspectives pour améliorer les analyses de susceptibilité aux éboulements et les études de risque dans les territoires montagneux.

Thèse soutenue par Fabian Guignard, le 21 juin 2021, Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST)

Les observations référencées dans l’espace et le temps surviennent dans de nombreux domaines. Malgré l’intérêt croissant pour ce type de données, la boîte à outils permettant leur exploration, leur compréhension et leur modélisation est incomplète. Traitant des dépendances non-linéaire, les algorithmes d’apprentissage automatique (Machine Learning, ML) sont bien adaptés pour prédire des phénomènes complexes. Cependant, l’interpolation d’observations spatio-temporelles avec du ML est encore peu étudiée. De plus, la quantification de l’incertitude, qui permet d’évaluer la confiance de chacune des prédictions de l’algorithme, est souvent insatisfaisante, voir même inexistante.

Ce travail porte sur l’exploration et l’interpolation de telles données. Il propose un cadre aux algorithmes de ML afin de les modéliser, ainsi que des méthodes de quantification de l’incertitude pour un type particulier de réseaux de neurones. De plus, il propose également l’utilisation de mesures provenant de la théorie de l’information comme outils d’investigation.

Les contributions méthodologiques de cette thèse peuvent trouver une vaste quantité d’applications dans plusieurs domaines de recherche où l’exploration, la compréhension, l’interpolation et la prévision de phénomènes spatio-temporels complexes sont de la plus haute importance. Dans ce travail, elles sont appliquées à diverses données environnementales telles que la vitesse du vent, la température et la pollution urbaine, ceci à diverses échelles spatiales (de l’échelle urbaine à l’échelle mondiale) et fréquence temporelles (de 1Hz à une fréquence journalière).

Une attention particulière est portée à la vitesse du vent en Suisse. L’interpolation est effectuée avec plusieurs type de réseaux neuronaux à l’aide de variables explicatives tirées de la topographie du terrain, fournissant pour chaque heure sur dix ans une carte de vitesse du vent à une résolution spatiale de 250 mètres. Ce type de modélisation est crucial pour procéder à des estimations de potentiels d’énergies renouvelables, ainsi que des évaluations des risques et des dangers naturels. La connaissance de son incertitude à chaque point de l’espace et du temps nous permet de quantifier la précision de l’estimation, ce qui est indispensable pour fournir des outils pertinents d’aide à la décision.

Thèse soutenue par Mayumi Hamada, le 21 mai 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

Le mélange contrôle de multiples phénomènes naturels et industriels. De manière directe, lors du transport intracellulaire ou des échanges de gaz dans les poumons, ou indirectement, dans des processus entraînés par la rencontre de différentes entités : par exemple, les microbes et leurs nutriments ou les espèces impliquées dans une réaction chimique. Lorsque le mélange se produit dans des environnements confinés tel que les systèmes poreux (p. ex les sols, les tissus vivants ou les roches) l’organisation spatiale des espèces diffère de celle observée pour des systèmes non confinés.

En effet ces milieux sont caractérisés par la présence de barrières solides et imperméables : les grains, l’espace entre les grains dans lesquels se déroule les processus de transport et de mélange est appelé les pores.

Cette thèse vise à étudier l’impact du confinement sur le mécanisme du mélange : pour les systèmes poreux, le mélange est contrôlé par l’action combinée de i) l’advection, qui déplace les solutés, et ii) la diffusion moléculaire, qui lisse les gradients de concentration par transfert de masse. Nous allons démontrer que le confinement a un impact sur ces deux processus.

Dans la première partie de cette thèse, nous utilisons la solution analytique de l’équation de diffusion unidimensionnelle afin de quantifier l’impact du confinement sur plusieurs mesures de mélange. Nous montrons que la solution pour un domaine confiné, modélisé ici par un flux de mass nul à l’interface des pores, définit une nouvelle échelle de temps caractéristique du mélange qui est nettement réduite par rapport à l’échelle de temps caractéristique dans un domaine non confiné. Ces observations montrent que le mécanisme d’homogénéisation par diffusion est renforcé par la présence de barrières imperméables et, par conséquent, le mélange se produit beaucoup plus rapidement en milieu confiné.

Dans la seconde partie de la thèse, nous proposons une nouvelle méthode de mesure du coefficient de diffusion d’un traceur (sous forme de colloïdes en suspension ou de substances dissoutes), basée sur l’évolution spatio-temporelle du champ de concentration c(x, t) du traceur considéré. La mesure consiste à ajuster la solution analytique de c(x, t) (dérivée en supposant le transport fickien et la conservation de la masse) au profil mesuré, en utilisant D comme la variable d’ajustement. La méthode proposée fournit une estimation pour D avec une intervalle de confiance de 3%. Finalement, nous avons utilisé la réplique d’un milieux poreux, construit sous la forme d’une puce micro-fluidique, pour étudier le taux et la dynamique du mélange d’un soluté transporté par un écoulement laminaire dans l’espace confiné des pores.

Au sein de la puce micro-fluidique, les grains du milieu poreux sont représentés par des cylindres verticaux, disposés à la manière de colonnes. Les distances qui les séparent, représentant les pores, suivent une distribution prescrite, qui contrôle l’hétérogénéité du flux. Nous avons ensuite utilisé un traceur fluorescent pour visualiser le déplacement d’un soluté dans notre milieu poreux. Nos observations montrent que les modèles récents développés pour décrire le mélange d’un soluté transporté par des champs d’écoulement hétérogènes ne permettent pas de prédire le mélange à l’échelle du pore car ils ne tiennent pas compte du confinement.

Ce résultat démontre la nécessité de développer un modèle de mélange à l’échelle du pore qui tiennent compte à la fois des barrières solides et imperméables (les grains) et des valeurs locales d’étirement. Pour étudier cela, nous combinons nos expériences à des simulations numériques de l’écoulement (solution de Stokes), du suivi des particules (intégrant des équations de mouvement) et de la conservation de la masse (résolution de l’équation de diffusion par advection).

Thèse soutenue par Annelore Bessat, le 25 mai 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)

La découverte par des chercheurs japonais en 1997 de petits volcans sur le plancher océanique de la plaque pacifique a été une grande surprise scientifique. En effet, la présence de volcans au front de la zone de subduction, région où aucun plume mantellique profond n’est connu, remet en question l’hypothèse de formation du volcanisme intra-plaque. L’hypothèse proposée pour la formation de ces volcans, dits de type petit-spot, est que la lithosphère océanique (c.-à-d., le plancher océanique couplé au manteau lithosphérique), va subir une flexion lors de la subduction, produisant une extension à sa base, permettant l’extraction de petites quantités de magmas préexistants à la base de la lithosphère. La remontée de ces magmas serait associée au développement de fractures à l’échelle lithosphérique permettant à ces magmas de migrer en surface et de former les volcans sur le plancher océanique. Cette hypothèse de formation ne repose que sur des observations générales et aucun modèle physique n’a été développé pour les tester. 

Le but de cette thèse est de mieux comprendre la formation de ces volcans en utilisant des modèles numériques. Un premier modèle a été développé pour contraindre mécaniquement la flexure d’une lithosphère océanique dans une zone de subduction. Ce modèle, réalisé en 2D, couple les processus mécaniques et thermiques pour permettre de simuler une zone de subduction. Il permet également d’étudier les contraintes et les déformations d’une lithosphère océanique fléchie, ainsi que d’identifier les paramètres clés qui ont un impact sur la déformation d’une zone de subduction. La comparaison entre la topographie et l’anomalie de gravité de notre modèle avec des données naturelles de bathymétrie et d’anomalie de gravité à l’air libre dans la région de la fosse des Mariannes montrent que les champs de densités choisis et le comportement de la flexure modélisée sont compatibles avec des données naturelles.

Les résultats de cette étude montrent :

1. que dans la partie supérieure de la lithosphère, les déformations élastiques et plastiques (cassantes) sont dominantes;
2. que dans la partie inférieure de la lithosphère, les déformations visqueuses (ductiles) dominent;
3. La magnitude et la distribution des contraintes déviatoriques, qui illustrent les régions en compression ou en extension, montrent que les valeurs maximales se situent dans la partie supérieure de la lithosphère et dans la région de la flexure.

En revanche, ces valeurs sont proches de zéro dans la partie inférieure de la lithosphère, ce qui implique qu’il n’y a pas d’extension significative à la base de la lithosphère.  

Le deuxième modèle numérique est un modèle en 1D qui couple les processus mécaniques hydrologiques, thermiques et chimiques afin de simuler l’extraction de magma à la base de la lithosphère. Le processus de transport du magma se fait grâce aux vagues de porosité « porosity waves ». Ce modèle permet d’étudier d’une part, les mécanismes liés à la percolation et à l’extraction de magmas à la base de la lithosphère dans un milieu où la déformation est visqueuse, et d’autre part, d’investiguer l’interaction physico-chimique entre le solide et le magma. Les résultats montrent que la concentration totale en silice et la température ont un impact important sur la vitesse de migration du magma. Les résultats d’un modèle préliminaire en 2D mettent en évidence que la vitesse des magmas varie entre 1 et quelques centaines de mètres par an, suivant la viscosité du magma et que ces valeurs sont comparables aux vitesses des magmas estimées au niveau des rides médio-océaniques. 

Les résultats des deux études numériques montrent que la formation des volcans petit-spot est complexe. En particulier, nos études remettent en question le modèle de formation des volcans de type petit-spot lié à la présence de fracture se propageant jusqu’à la base de la lithosphère. En effet nos modèles prédisent que la partie inférieure est dominée par une rhéologie ductile, rendant impossible le développement de telles fractures. Nos observations sont, au contraire, compatibles avec un modèle alternatif proposant une vision dynamique de l’extraction des magmas. Dans ce modèle, des magmas présents initialement à la base de la lithosphère commencent par percoler et interagir avec la base de la lithosphère, processus produisant un enrichissement dit « métasomatique » de cette région. Dans un stade plus avancé, de petites quantités de magmas, après avoir interagi avec la base de la lithosphère métasomatisée, vont pouvoir atteindre la partie cassante de la lithosphère, permettant le développement de fractures jusqu’à la surface et vont ainsi former les volcans de type petit-spot en surface.