{"id":6642,"date":"2021-05-06T09:41:26","date_gmt":"2021-05-06T07:41:26","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=6642"},"modified":"2021-05-12T10:34:59","modified_gmt":"2021-05-12T08:34:59","slug":"contraintes-liees-a-la-genese-des-volcans-de-type-petit-spot-etudes-numeriques-sur-le-processus-de-subduction-des-plaques-oceaniques-et-sur-la-migration-des-magmas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2021\/05\/contraintes-liees-a-la-genese-des-volcans-de-type-petit-spot-etudes-numeriques-sur-le-processus-de-subduction-des-plaques-oceaniques-et-sur-la-migration-des-magmas\/","title":{"rendered":"Contraintes li\u00e9es \u00e0 la gen\u00e8se des volcans de type petit-spot : \u00e9tudes num\u00e9riques sur le processus de subduction des plaques oc\u00e9aniques et sur la migration des magmas"},"content":{"rendered":"\n

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

La d\u00e9couverte par des chercheurs japonais en 1997 de petits volcans sur le plancher oc\u00e9anique de la plaque pacifique a \u00e9t\u00e9 une grande surprise scientifique. En effet, la pr\u00e9sence de volcans au front de la zone de subduction, r\u00e9gion o\u00f9 aucun plume mantellique profond n\u2019est connu, remet en question l\u2019hypoth\u00e8se de formation du volcanisme intra-plaque. L\u2019hypoth\u00e8se propos\u00e9e pour la formation de ces volcans, dits de type petit-spot, est que la lithosph\u00e8re oc\u00e9anique (c.-\u00e0-d., le plancher oc\u00e9anique coupl\u00e9 au manteau lithosph\u00e9rique), va subir une flexion lors de la subduction, produisant une extension \u00e0 sa base, permettant l\u2019extraction de petites quantit\u00e9s de magmas pr\u00e9existants \u00e0 la base de la lithosph\u00e8re. La remont\u00e9e de ces magmas serait associ\u00e9e au d\u00e9veloppement de fractures \u00e0 l\u2019\u00e9chelle lithosph\u00e9rique permettant \u00e0 ces magmas de migrer en surface et de former les volcans sur le plancher oc\u00e9anique. Cette hypoth\u00e8se de formation ne repose que sur des observations g\u00e9n\u00e9rales et aucun mod\u00e8le physique n\u2019a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 pour les tester. <\/p>\n\n\n\n

Le but de cette th\u00e8se est de mieux comprendre la formation de ces volcans en utilisant des mod\u00e8les num\u00e9riques. Un premier mod\u00e8le<\/strong> a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 pour contraindre m\u00e9caniquement la flexure d\u2019une lithosph\u00e8re oc\u00e9anique dans une zone de subduction. Ce mod\u00e8le, r\u00e9alis\u00e9 en 2D, couple les processus m\u00e9caniques et thermiques pour permettre de simuler une zone de subduction. Il permet \u00e9galement d\u2019\u00e9tudier les contraintes et les d\u00e9formations d\u2019une lithosph\u00e8re oc\u00e9anique fl\u00e9chie, ainsi que d\u2019identifier les param\u00e8tres cl\u00e9s qui ont un impact sur la d\u00e9formation d\u2019une zone de subduction. La comparaison entre la topographie et l\u2019anomalie de gravit\u00e9 de notre mod\u00e8le avec des donn\u00e9es naturelles de bathym\u00e9trie et d\u2019anomalie de gravit\u00e9 \u00e0 l\u2019air libre dans la r\u00e9gion de la fosse des Mariannes montrent que les champs de densit\u00e9s choisis et le comportement de la flexure mod\u00e9lis\u00e9e sont compatibles avec des donn\u00e9es naturelles.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure>\n\n\n\n

Les r\u00e9sultats de cette \u00e9tude montrent :<\/p>\n\n\n\n

  1. que dans la partie sup\u00e9rieure de la lithosph\u00e8re, les d\u00e9formations \u00e9lastiques et plastiques (cassantes) sont dominantes;<\/li>
  2. que dans la partie inf\u00e9rieure de la lithosph\u00e8re, les d\u00e9formations visqueuses (ductiles) dominent;<\/li>
  3. La magnitude et la distribution des contraintes d\u00e9viatoriques, qui illustrent les r\u00e9gions en compression ou en extension, montrent que les valeurs maximales se situent dans la partie sup\u00e9rieure de la lithosph\u00e8re et dans la r\u00e9gion de la flexure.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    En revanche, ces valeurs sont proches de z\u00e9ro dans la partie inf\u00e9rieure de la lithosph\u00e8re, ce qui implique qu\u2019il n\u2019y a pas d’extension significative \u00e0 la base de la lithosph\u00e8re.  <\/p>\n\n\n\n

    Le deuxi\u00e8me mod\u00e8le num\u00e9rique<\/strong> est un mod\u00e8le en 1D qui couple les processus m\u00e9caniques hydrologiques, thermiques et chimiques afin de simuler l\u2019extraction de magma \u00e0 la base de la lithosph\u00e8re. Le processus de transport du magma se fait gr\u00e2ce aux vagues de porosit\u00e9 \u00ab porosity waves \u00bb. Ce mod\u00e8le permet d\u2019\u00e9tudier d\u2019une part, les m\u00e9canismes li\u00e9s \u00e0 la percolation et \u00e0 l\u2019extraction de magmas \u00e0 la base de la lithosph\u00e8re dans un milieu o\u00f9 la d\u00e9formation est visqueuse, et d\u2019autre part, d’investiguer l\u2019interaction physico-chimique entre le solide et le magma. Les r\u00e9sultats montrent que la concentration totale en silice et la temp\u00e9rature ont un impact important sur la vitesse de migration du magma. Les r\u00e9sultats d\u2019un mod\u00e8le pr\u00e9liminaire en 2D mettent en \u00e9vidence que la vitesse des magmas varie entre 1 et quelques centaines de m\u00e8tres par an, suivant la viscosit\u00e9 du magma et que ces valeurs sont comparables aux vitesses des magmas estim\u00e9es au niveau des rides m\u00e9dio-oc\u00e9aniques. <\/p>\n\n\n\n

    Les r\u00e9sultats des deux \u00e9tudes num\u00e9riques montrent que la formation des volcans petit-spot est complexe. En particulier, nos \u00e9tudes remettent en question le mod\u00e8le de formation des volcans de type petit-spot li\u00e9 \u00e0 la pr\u00e9sence de fracture se propageant jusqu\u2019\u00e0 la base de la lithosph\u00e8re. En effet nos mod\u00e8les pr\u00e9disent que la partie inf\u00e9rieure est domin\u00e9e par une rh\u00e9ologie ductile, rendant impossible le d\u00e9veloppement de telles fractures. Nos observations sont, au contraire, compatibles avec un mod\u00e8le alternatif proposant une vision dynamique de l\u2019extraction des magmas. Dans ce mod\u00e8le, des magmas pr\u00e9sents initialement \u00e0 la base de la lithosph\u00e8re commencent par percoler et interagir avec la base de la lithosph\u00e8re, processus produisant un enrichissement dit \u00ab m\u00e9tasomatique \u00bb de cette r\u00e9gion. Dans un stade plus avanc\u00e9, de petites quantit\u00e9s de magmas, apr\u00e8s avoir interagi avec la base de la lithosph\u00e8re m\u00e9tasomatis\u00e9e, vont pouvoir atteindre la partie cassante de la lithosph\u00e8re, permettant le d\u00e9veloppement de fractures jusqu\u2019\u00e0 la surface et vont ainsi former les volcans de type petit-spot en surface.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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