{"id":6503,"date":"2021-03-12T16:12:01","date_gmt":"2021-03-12T15:12:01","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=6503"},"modified":"2021-03-12T16:12:56","modified_gmt":"2021-03-12T15:12:56","slug":"mathematical-modelling-of-collision-orogens","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2021\/03\/mathematical-modelling-of-collision-orogens\/","title":{"rendered":"Mathematical Modelling of Collision Orogens"},"content":{"rendered":"\n

Th\u00e8se soutenue par Lorenzo Candioti, le 25 mars 2021, Institut des sciences de la Terre (ISTE)<\/em><\/p>\n\n\n\n

La formation d\u2019orog\u00e8nes, comme les Alpes occidentales et l’Himalaya, est une manifestation impressionnante de la tectonique des plaques. Les processus tectoniques, tels que l’initiation de la subduction, conduisant \u00e0 la formation de cha\u00eenes de collision, s’inscrivent dans des cycles g\u00e9odynamiques \u00e0 long terme ($>160 \\si{\\mega\\ann\u00e9e}) impliquant souvent des phases d’extension, de refroidissement sans d\u00e9formation des plaques et de convergence. Les observations des ceintures orog\u00e9niques indiquent l’enfouissement et l’exhumation de roches crustales continentales et oc\u00e9aniques.<\/p>\n\n\n\n

En fait, des roches de (ultra)haute pression (UHP) ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvertes pour la premi\u00e8re fois dans les Alpes occidentales en 1984 et ont, depuis, \u00e9t\u00e9 observ\u00e9es aux limites des plaques convergentes dans le monde entier. La quantification des m\u00e9canismes physiques conduisant \u00e0 la formation et \u00e0 l’exhumation des unit\u00e9s (U)HP fournit des informations cruciales sur les processus tectoniques formant des cha\u00eenes de montagnes.<\/p>\n\n\n\n

De nombreux aspects g\u00e9odynamiques li\u00e9s aux orogen\u00e8ses restent m\u00e9connus, notamment :<\/p>\n\n\n\n

  1. les h\u00e9ritages structurels et thermiques ayant un impact sur les processus li\u00e9s \u00e0 la subduction,<\/li>
  2. l’ampleur et l’importance relative de la flottabilit\u00e9 et des forces de cisaillement entra\u00eenant la formation de ceintures orog\u00e9niques,<\/li>
  3. les m\u00e9canismes, compatibles avec les donn\u00e9es naturelles, expliquant la formation et l’exhumation des roches (U)HP.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Cette th\u00e8se vise \u00e0 jeter un nouvel \u00e9clairage sur la formation des ceintures orog\u00e9niques int\u00e9gr\u00e9es dans les cycles g\u00e9odynamiques \u00e0 long terme de d\u00e9formation de la lithosph\u00e8re. \u00c0 cette fin, des mod\u00e8les num\u00e9riques en deux dimensions et \u00e0 haute r\u00e9solution en p\u00e9trologie-thermo-m\u00e9canique sont pr\u00e9sent\u00e9s. Les phases de d\u00e9formation suivantes sont mod\u00e9lis\u00e9es :<\/p>\n\n\n\n

    1. formation de marges hyper \u00e9tendues pauvres en magma et ouverture d’un bassin marin dont le sol est constitu\u00e9 de manteau exhum\u00e9,<\/li>
    2. refroidissement sans d\u00e9formation des plaques tectoniques \u00e9tablissant une convection du manteau sup\u00e9rieur,<\/li>
    3. initiation et fermeture du bassin marin par subduction coh\u00e9rente avec le mod\u00e8le,<\/li>
    4. formation et exhumation d\u2019unit\u00e9s (U)HP dans une cha\u00eene de montagne en croissance.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

      Les vitesses de d\u00e9formation appliqu\u00e9es sont limit\u00e9es par les reconstructions du mouvement des plaques europ\u00e9ennes et adriatiques. L’impact de la convection du manteau sup\u00e9rieur sur les diff\u00e9rentes \u00e9tapes, les forces dominantes qui r\u00e9gissent la dynamique au sein des orog\u00e8nes en croissance et les m\u00e9canismes d’exhumation des unit\u00e9s (U)HP sont \u00e9tudi\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

      Il est d\u00e9montr\u00e9 que :<\/p>\n\n\n\n

      1. L’hyper-extension, le refroidissement sans d\u00e9formation des plaques, l’initiation de la subduction et l’\u00e9volution d’une zone de subduction, coupl\u00e9e \u00e0 la convection du manteau sup\u00e9rieur, peuvent \u00eatre pr\u00e9dits par un mod\u00e8le unique. L’emplacement de l’initiation de la subduction et la polarit\u00e9 de la subduction se mettent en place spontan\u00e9ment. L\u2019intensit\u00e9 de la convection du manteau sup\u00e9rieur contr\u00f4le l’\u00e9volution d\u2019une seule ou de deux zones de subduction divergentes.<\/li>
      2. La dynamique des orogen\u00e8ses, domin\u00e9es par la force de cisaillement, forme des prismes de pouss\u00e9e et des grands volumes crustaux de la plaque en subduction s’\u00e9chappent rapidement de la subduction. En revanche, la dynamique des orogen\u00e8ses domin\u00e9es par la force de flottabilit\u00e9 implique un enfouissement profond et soit l’exhumation d\u2019importants volumes crustaux, soit la relamination de zones crustales sous la plaque sup\u00e9rieure.<\/li>
      3. L’exhumation des roches (U)HP s’explique par deux m\u00e9canismes successifs : premi\u00e8rement, le for\u00e7age tectonique induit un plissement dans la cro\u00fbte sup\u00e9rieure de la plaque en subduction. La nappe de plis ainsi exhum\u00e9e d\u00e9clenche une extension de la plaque sup\u00e9rieure. Secondement, sous l’effet des forces de flottabilit\u00e9, des unit\u00e9s crustales profond\u00e9ment subduct\u00e9es s’exhument de mani\u00e8re coh\u00e9rente sous forme de diapirs individuels le long du canal de subduction. Les chemins pressions-temp\u00e9rature pr\u00e9dits et l’historique des d\u00e9formations des unit\u00e9s coh\u00e9rentes de roches (U)HP exhum\u00e9es sont conformes aux donn\u00e9es naturelles et aux observations structurelles des zones contenant des roches (U)HP des Alpes occidentales et de l’Himalaya.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

        Les mod\u00e8les \u00e0 haute r\u00e9solution pr\u00e9sent\u00e9s ici fournissent de nouvelles informations sur les processus de la tectonique des plaques \u00e0 long terme qui conduisent \u00e0 la formation de cha\u00eenes de montagnes.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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