{"id":4689,"date":"2019-09-24T14:25:06","date_gmt":"2019-09-24T12:25:06","guid":{"rendered":"http:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=4689"},"modified":"2019-09-24T14:25:06","modified_gmt":"2019-09-24T12:25:06","slug":"on-the-thermo-mechanics-of-ductile-strain-localization-in-the-lithosphere-and-new-steps-towards-a-nappe-theory-of-the-helvetic-alps","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2019\/09\/on-the-thermo-mechanics-of-ductile-strain-localization-in-the-lithosphere-and-new-steps-towards-a-nappe-theory-of-the-helvetic-alps\/","title":{"rendered":"On the Thermo-Mechanics of Ductile Strain Localization in the Lithosphere and New Steps towards a Nappe Theory of the Helvetic Alps"},"content":{"rendered":"

Th\u00e8se soutenue par Daniel Kiss, le 10 octobre 2019, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n

La d\u00e9formation est souvent observ\u00e9e dans les roches, comme des plis, ou des ruptures avec des d\u00e9placements notables. L’un des exemples les plus spectaculaires \u00e0 grande \u00e9chelle (\u00e0 l’\u00e9chelle des montagnes) est situ\u00e9 le long de la vall\u00e9e du Rh\u00f4ne, proche de Martigny, en Suisse. On y trouve un paquet de roches s\u00e9dimentaires pliss\u00e9es de plusieurs km d’\u00e9paisseur et de dizaines de km de long, appel\u00e9 pli de la nappe de Mordes. Il est facilement observable par exemple sur la Dent de Mordes ou sur les Dents du Midi.<\/p>\n

La nappe du Wildhorn, autre nappe tectonique alpine, se trouve au-dessus de la nappe de Mordes. La nappe du Wildhorn est un paquet de roche qui a \u00e9t\u00e9 transport\u00e9e par-dessus la zone de cisaillement basale ou le chevauchement (une surface de glissement avec une d\u00e9formation de cisaillement intense) de plusieurs dizaines de km de sa place d’origine. Ce d\u00e9placement est observable par exemple sur le Wildhorn ou sur les Diablerets.<\/p>\n

Bien que ces nappes sont observ\u00e9es depuis plus de cent ans, les m\u00e9canismes physiques qui forment ces nappes sont encore mal compris. A l’\u00e9chelle globale, la d\u00e9formation des roches est caract\u00e9ris\u00e9e par des zones de d\u00e9formations intenses et la localisation de la d\u00e9formation est s\u00e9par\u00e9e par des domaines de petites d\u00e9formation ou des domaines sans d\u00e9formation.<\/p>\n

Ce mode de d\u00e9formation est refl\u00e9t\u00e9 par la tectonique des plaques. La couche dure la plus externe de la Terre (la lithosph\u00e8re) est constitu\u00e9e de plusieurs plaques tectoniques, qui flottent sur une couche plus faible (l’asth\u00e9nosph\u00e8re), chacune de ces plaques bougent entre elles en suivant leur propre direction. La d\u00e9formation lithosph\u00e9rique est typiquement localis\u00e9e en bordure de plaque, ou deux plaques se rencontre.<\/p>\n

Ce comportement de localisation de la d\u00e9formation est naturel dans le r\u00e9gime de d\u00e9formation cassant (lorsque des roches se brisent au quotidien). Toutefois, en r\u00e9gime ductile (lorsque les roches s’\u00e9coulent ou fluent lentement, g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 quelques dizaines de km de profondeur), la d\u00e9formation a tendance \u00e0 se r\u00e9partir.<\/p>\n

Comprendre les processus physiques qui favorisent la localisation de la d\u00e9formation ductile par rapport \u00e0 la distribution de la d\u00e9formation ductile est une cl\u00e9 pour mieux comprendre la tectonique des plaques.<\/p>\n

L’objectif de cette th\u00e8se est de formuler et d’appliquer des mod\u00e8les, bas\u00e9s sur la m\u00e9canique des milieux continus, pour comprendre la localisation spontan\u00e9e des contraintes ductiles et la formation des nappes.<\/p>\n

Dans le premier article de cette th\u00e8se nous \u00e9tudions la g\u00e9n\u00e9ration spontan\u00e9e des zones de cisaillement ductiles par ramollissement d\u00fb \u00e0 la temp\u00e9rature (thermal softening) et par chauffe de frottement (shear heating) c’est-\u00e0-dire \u00e0 la conversion du travail dissipatif en chaleur. Sur la base d’un mod\u00e8le simple ID, nous avons d\u00e9termin\u00e9 une nouvelle formule analytique pouvant \u00eatre utilis\u00e9e pour estimer la temp\u00e9rature des zones de cisaillement.<\/p>\n

Dans le deuxi\u00e8me article, nous pr\u00e9sentons les r\u00e9sultats de simulations num\u00e9riques 2D sur l’initiation de la subduction. L’initiation \u00e0 la subduction se produit lorsqu’une nouvelle limite de plaque se forme, ou les deux plaques se rapprochent l’une de l’autre, et ou l’une des deux plaques passe en dessous de l’autre et plonge dans l’asth\u00e9nosph\u00e8re. Nous d\u00e9montrons que la g\u00e9n\u00e9ration spontan\u00e9e des zones de cisaillement ductile est un m\u00e9canisme possible pour l’initiation de la subduction. Nous montrons que la formule analytique pr\u00e9sent\u00e9e dans notre premier article peut s’appliquer aux sc\u00e9narios \u00e0 l’\u00e9chelle lithosph\u00e9rique avec une rh\u00e9ologie et une g\u00e9om\u00e9trie complexe.<\/p>\n

Dans le troisi\u00e8me article de cette th\u00e8se, nous pr\u00e9sentons un nouveau mod\u00e8le m\u00e9canique de d\u00e9tachement, de transport et d’empilement de nappes tectoniques, appliqu\u00e9 au syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques. Les structures mod\u00e9lis\u00e9es et le champ de temp\u00e9rature concordent avec les donn\u00e9es du syst\u00e8me des nappes helv\u00e9tiques, caract\u00e9ris\u00e9 par l’empilement de la nappe de charriage du Wildhorn au-dessus de la nappe pliss\u00e9e de Mordes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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