Devenir d'une lithosphère en subduction dans le manteau terrestre : Etude de sa déformation et des flux mantelliques associés - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Devenir d'une lithosphère en subduction dans le manteau terrestre : Etude de sa déformation et des flux mantelliques associés

Résumé

In this thesis, I provide a tighter constraint on the range of possible viscosity ratio between the slab and the surrounding mantle that mainly controls slab deformation and mantle flow associated. To quantify the viscosity contrast between the slab and surrounding mantle, I used the rheological dependence of the geometrical response of a viscous subducting slab, subjected to mantle flow induced by slab motion. By combining results from analogue experiments, semi-analytic solutions and 3D numerical methods, I was able to quantify the fate of a subducting slab in the mantle. The comparison of these model results, with geophysical data (mainly seismic tomography and earthquake distributions on a selection of subduction zones) indicated that the viscosity contrast between the slab and upper mantle is small and should not exceed 100. According to this weak slab prediction, the geometry of a subducting slab was observed to ultimately evolve into a "jellyfish" like shape. The weak slab prediction also provides a new explanation of the seismic anomalies observed in the deep mantle. Additionally, in order to support the observed slab penetration into the lower mantle, combined with the assumption of a weak slab, it was also possible to constrain the density contrast and the viscosity structure of the mantle, in particular, the ratio of upper to lower mantle viscosity.
L'approche scientifique a consisté en la combinaison de trois différentes méthodes de modélisation (analogique, semi analytique et numérique) afin de contraindre la rhéologie qui régit la déformation de la lithosphère et les flux mantelliques associés au niveau des zones de subduction. Par l'étroite confrontation des prédictions (modèles) et les observations disponibles (données sismologiques pour l'essentiel), j'apporte de nouvelles contraintes sur le devenir d'une lithosphère en subduction dans le manteau, couplées avec une précision sur la structuration du manteau. Les résultats des modèles au regard des données géophysiques prédisent une lithosphère faiblement visqueuse (le rapport de viscosité entre la lithosphère et le manteau ne saurait excéder 100) qui atteint lors de sa descente dans le manteau la forme spécifique d'une méduse. Ce résultat majeur apporte une nouvelle interprétation sur l'origine des épanchements de lithosphère dans le manteau profond et une précision sur la stratification entre le manteau supérieur et le manteau inférieur faible pour permettre ainsi la pénétration de la lithosphère dans le manteau inférieur. Cette étude apporte de nouvelles données sur la compréhension de l'interaction entre le flux mantellique et la lithosphère.
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Dates et versions

tel-00583031 , version 1 (04-04-2011)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00583031 , version 1

Citer

Christelle Loiselet. Devenir d'une lithosphère en subduction dans le manteau terrestre : Etude de sa déformation et des flux mantelliques associés. Géologie appliquée. Université Rennes 1, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00583031⟩
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