{"id":2419,"date":"2016-11-11T14:10:41","date_gmt":"2016-11-11T13:10:41","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=2419"},"modified":"2018-07-30T14:03:29","modified_gmt":"2018-07-30T12:03:29","slug":"towards-a-self-consistent-dynamic-orogenic-wedge-model-for-the-western-alps","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2016\/11\/towards-a-self-consistent-dynamic-orogenic-wedge-model-for-the-western-alps\/","title":{"rendered":"Towards a Self-Consistent Dynamic Orogenic Wedge Model for the Western Alps"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Yoann Jaquet, le 11 novembre 2016, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n

Sur Terre, la cro\u00fbte terrestre est divis\u00e9e en plaques tectoniques \u00ab flottant \u00bb sur une couche appel\u00e9e manteau, \u00e0 l\u2019instar de radeaux sur un oc\u00e9an. Ces plaques ne sont pas fixes et bougent continuellement \u00e0 un rythme de quelques millim\u00e8tres \u00e0 plusieurs centim\u00e8tres par an. Cependant, malgr\u00e9 ces faibles vitesses, le mouvement des plaques tectoniques une fois rapport\u00e9 \u00e0 l\u2019\u00e9chelle g\u00e9ologique est tr\u00e8s important. Pour donner un exemple \u00e0 taille humaine, en 2017 l\u2019Australie va mettre \u00e0 jour son syst\u00e8me de coordonn\u00e9es, le continent ayant boug\u00e9 d\u2019environ 1.5 m ces 20 derni\u00e8res ann\u00e9es. Ceci peut sembler minime mais si on le rapporte \u00e0 une \u00e9chelle g\u00e9ologique, \u00e7a repr\u00e9sente 75 km par million d\u2019ann\u00e9es.<\/p>\n

Lorsque les plaques bougent, elles peuvent glisser l\u2019une contre l\u2019autre (p.ex. la faille de San Andreas), s\u2019\u00e9loigner l\u2019une de l\u2019autre pour cr\u00e9er des oc\u00e9ans (p.ex. Rift Est-Africain, graben du Rhin, Islande) ou converger l\u2019une vers l\u2019autre et produire une cha\u00eene de montagnes (p.ex. Alpes, Andes, Himalaya).<\/p>\n

C\u2019est ce dernier ph\u00e9nom\u00e8ne qui va nous int\u00e9resser. Lorsque deux plaques entrent en collision, elles vont former de grandes structures que l\u2019on retrouve dans toutes les chaines de montagnes \u00e0 travers le monde. L\u2019\u00e9volution tectonique de ces cha\u00eenes montagneuses est d\u00e9crite \u00e0 l\u2019aide du mod\u00e8le de prisme orog\u00e9nique. Les premiers mod\u00e8les utilis\u00e8rent du sable comme analogie aux roches, cela impose de consid\u00e9rer que les roches se d\u00e9forment de mani\u00e8re cassante ou frictionnelle.<\/p>\n

Des \u00e9tudes plus r\u00e9centes utilisent des mod\u00e8les num\u00e9riques pour quantifier la d\u00e9formation des roches et la formation des prismes d\u2019accr\u00e9tions. Cependant ces mod\u00e8les num\u00e9riques sont, pour la plupart, physiquement inconsistant c.-\u00e0-d. que la localisation de la d\u00e9formation est contrainte ou que l\u2019\u00e9lasticit\u00e9 est ignor\u00e9e.<\/p>\n

Les m\u00e9canismes \u00e0 l\u2019origine de la formation des prismes, et en particulier ceux permettant la localisation de la d\u00e9formation, sont toujours d\u00e9battus. Des m\u00e9canismes tels que la r\u00e9duction de la taille des min\u00e9raux, la pr\u00e9sence de fluides, les r\u00e9actions entre min\u00e9raux ou encore l\u2019\u00e9chauffement par cisaillement sont invoqu\u00e9s pour la g\u00e9n\u00e9ration d\u2019une zone de d\u00e9formation localis\u00e9e. Naturellement, tous ces m\u00e9canismes agissent probablement ensemble et la question est de savoir dans quelle proportion.<\/p>\n

Dans cette th\u00e8se, nous voulons mod\u00e9liser et comprendre les m\u00e9canismes impliqu\u00e9s dans la localisation de la d\u00e9formation conduisant \u00e0 la formation d\u2019un prisme orog\u00e9nique. Ces prismes sont caract\u00e9ris\u00e9s par :<\/p>\n

    \n
  1. leur forme,<\/li>\n
  2. la pr\u00e9sence d\u2019une zone de cisaillement majeure,<\/li>\n
  3. une s\u00e9quence de zone de cisaillement de 2\u00e8me ordre dans la cro\u00fbte sup\u00e9rieure,<\/li>\n
  4. la distance entre ces zones de cisaillement de 2\u00e8me ordre,<\/li>\n
  5. le temps d\u2019activit\u00e9 des diff\u00e9rentes zones de cisaillement,<\/li>\n
  6. le d\u00e9placement relatif induit par les zones de cisaillement et<\/li>\n
  7. l\u2019\u00e9paisseur des zones de cisaillement.<\/li>\n<\/ol>\n

    Pour y arriver, nous utilisons un mod\u00e8le num\u00e9rique 2D bas\u00e9 sur la m\u00e9thode des \u00e9l\u00e9ments finis. Le mod\u00e8le prend en compte la d\u00e9formation viscoelastoplastique et la r\u00e9troaction thermom\u00e9canique.<\/p>\n

    La th\u00e8se est divis\u00e9e en 3 chapitres, \u00e9crits sous forme de publications scientifiques, accompagn\u00e9s par une introduction g\u00e9n\u00e9rale (chapitre 1) et une conclusion (chapitre 5). Dans le chapitre 2, nous traitons le probl\u00e8me de l\u2019\u00e9lasticit\u00e9 de la lithosph\u00e8re en compression. En effet, la plupart des mod\u00e8les num\u00e9riques utilisent des rh\u00e9ologies visqueuses et, par d\u00e9finition, ignorent l\u2019\u00e9lasticit\u00e9. Nous montrons cependant que lorsque l\u2019on utilise des mod\u00e8les thermom\u00e9caniques, l\u2019\u00e9lasticit\u00e9 joue un r\u00f4le fondamental, car elle permet de stocker une fraction du travail m\u00e9canique sous forme d\u2019\u00e9nergie \u00e9lastique qui peut ensuite \u00eatre rel\u00e2ch\u00e9e lors la localisation de la d\u00e9formation.<\/p>\n

    Dans le chapitre 3, nous d\u00e9montrons qu\u2019un mod\u00e8le thermom\u00e9canique basique peut capter la formation spontan\u00e9e d\u2019un prisme orog\u00e9nique. De plus, les caract\u00e9ristiques de base d\u2019un prisme sont analys\u00e9es.<\/p>\n

    Dans le chapitre 4, nous nous focalisons sur l\u2019\u00e9volution des zones de cisaillement et de leurs param\u00e8tres physiques tels que la temp\u00e9rature, les contraintes ou les taux de d\u00e9formation.<\/p>\n

    Les caract\u00e9ristiques des prismes \u00e9voqu\u00e9es ci-dessus sont toutes g\u00e9n\u00e9r\u00e9es dans nos mod\u00e8les num\u00e9riques. Nous sommes capables de reproduire la forme g\u00e9n\u00e9rale des prismes \u00e0 vergence simple ou double ainsi que leurs structures principales telles que la zone principale de cisaillement et celles de 2\u00e8me ordre. Les donn\u00e9es de temp\u00e9rature, contraintes et taux de d\u00e9formation sont en ad\u00e9quation avec les donn\u00e9es de terrain. L\u2019espacement entre les zones de cisaillement de 2\u00e8me ordre est d\u2019environ 50 km et leur temps d\u2019activit\u00e9 varie de 2 \u00e0 5 Ma. Ces deux aspects sont en accord avec les estimations faites \u00e0 partir des donn\u00e9es de terrain. Par ailleurs, l\u2019\u00e9paisseur des zones de cisaillement, d\u2019environ 5 km, et le d\u00e9placement des nappes se formant dans le prisme, de 40 \u00e0 100 km, sont \u00e9galement en accord avec les observations faites dans les orogen\u00e8ses telles que les Alpes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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