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Thèse Année : 2005

SEISMIC ANISOTROPY AND ATTENUATION IN OCEANIC DOMAIN: APPLICATION TO HOTSPOTS IN FRENCH POLYNESIA AND GALAPAGOS ARCHIPELAGO

Anisotropie et atténuation sismique en domaine océanique: application aux panaches mantelliques de la Polynésie française et des Galápagos

Résumé

Melt phase influence on seismic properties in partially molten systems, here at magmatic chambers of mid-oceanic-ridge and at hotspots, is poorly constrained. This study brings new seismological observations of seismic anisotropy beneath French Polynesia and Galápagos archipelago. Measurements of shear-wave splitting and P waves polarization beneath French Polynesia show the involvement of two contributions: asthenospheric and lithospheric. The presence of melt in the upper mantle beneath the center of the Galápagos archipelago may result in the absence of anisotropy. We measure Q-1 of multiple ScS waves and the results confirm the existence of a higher attenuation zone beneath French Polynesian region than in the remainder of the South Pacific. Moreover, torsion oscillatory deformation experiments have been realized at high temperatures (600-1170°C) and at seismic frequencies in partially molten gabbronorites. Above the melting temperature, attenuation increases significantly with a stronger dependence to frequency. It is shown that the melt-related attenuation mechanism could be melt squirt flow. The dissipation mechanism due to melt squirt flow between grain boundaries may be superimposed on an attenuation mechanism associated with diffusion controlled grain boundary sliding. In addition, new viscosity measurements of two basaltic silicates and one andesitic silicate were realized. The temperature dependence of the viscosity is determined through the configurational entropy theory of relaxation process.
L'influence de la présence de liquide sur les propriétés sismiques des systèmes partiellement fondus, ici les chambres magmatiques des dorsales océaniques et les panaches mantelliques, est mal contrainte. Cette étude apporte de nouvelles observations sismologiques sur l'anisotropie sismique sous la Polynésie française et les Galápagos. Les mesures du déphasage des ondes SKS et l'analyse de la polarisation des ondes P en Polynésie française montrent la participation de deux contributions: asthénosphérique et lithosphérique. La présence de liquide dans le manteau supérieur sous l'archipel des Galápagos pourrait se traduire par une absence d'anisotropie au centre de l'archipel. Les mesures d'atténuation des ondes ScS multiples confirment l'existence d'une zone plus atténuée au niveau de la Polynésie française que dans le reste du Pacifique sud. En outre, des mesures d'atténuation ont été réalisées dans des gabbronorites partiellement fondues aux fréquences sismiques, entre 500 et 1200°C. Au-dessus de la température de fusion, l'atténuation augmente significativement avec une dépendance plus forte à la fréquence. Il est montré que le mécanisme d'atténuation associé à l'écoulement localisé de liquide pourrait se superposer à un mécanisme d'atténuation associé à une diffusion au niveau des joints de grains. D'autre part, de nouvelles mesures expérimentales de la viscosité de deux silicates basaltiques et d'un silicate andésitique ont été effectuées. Des lois expérimentales de fluage décrivant les variations de viscosité dans une large gamme de températures sont proposées, ainsi que les paramètres thermodynamiques des échantillons analysés.
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tel-00438717 , version 1 (04-12-2009)

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  • HAL Id : tel-00438717 , version 1

Citer

Fabrice R. R. Fontaine. Anisotropie et atténuation sismique en domaine océanique: application aux panaches mantelliques de la Polynésie française et des Galápagos. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Montpellier II-Sciences et Techniques du Languedoc, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00438717⟩
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