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Thèse Année : 2004

Modélisation thermo-mécanique de l'extension continentale : développements théoriques et applications au golfe de Corinthe (Grèce)

Laetitia Le Pourhiet

Résumé

How to characterize and model the parameters that control the vertical movement, heat flow, the kinematics and geometry of neoformed faults during episodes of continental rifting? To answer this question, a 2D thermomechanical explicit code was used. Derive the algorithm Flac, it can take into account the complex rheological behavior (visco-elasto-plastic) and is very effective to model the nonlinear deformation has short and medium time scales and space. However, to deal with incompressible flows, such code becomes less efficient. To overcome this problem, a finite element code (FEM 2/3D) thermomechanically couple has been developed. The impact of the inclusion of viscoelastic rheology and a free surface topography on the aplomb of a mantle plume has been able to be quantified. An implicit algorithm to include a viscoelastic rheology consistent elasto-plastic FEM in 2D code is under development. Moreover, Analog experiments were conducted in parallel 2D numerical studies in order to validate the approximation of plane strain and three-dimensional understanding of the implications of the presence of heterogeneities in the pre-rift basement. All these tools have helped to highlight, how, at different scales, the presence of several layers of different lithologies, may cause local acceleration of subsidence, the asymmetry of structures or reversals of direction of migration of deposits Centres . In terms of application, the Gulf of Corinth, an active continental rift that splits the string of Hellenides has received particular attention. Comparison of 2D numerical model (Flac) and analog 3D shows that the structural evolution from east to west and kinematics of faults in the Gulf can be explained by the presence of the slick phyllites in the series of ante-rift of the Gulf .
Comment caractériser et modéliser les paramètres qui contrôlent les mouvements verticaux, le flux thermique, la cinématique et la géométrie des failles néoformées durant les épisodes de rifting continental ? Pour répondre à cette question, un code explicite thermomécanique 2D a été utilisé. Dérivé de l'algorithme Flac, il permet de prendre en compte des comportements rhéologiques complexes (visco- élasto-plastique) et s'avère très efficace pour modéliser les déformations non-linéaires à courtes et moyennes échelles de temps et d'espace. Cependant, pour traiter des écoulements incompressibles, ce type de code devient moins performant. Pour palier à ce problème, un code éléments finis (FEM, 2/3D) thermomécaniquement couplé, a été développé. L'impact de la prise en compte de rhéologie viscoélastique et d'une surface libre sur la topographie à l'aplomb d'un panache mantellique a ainsi pu être quantifié. Un algorithme implicite permettant d'inclure une rhéologie visco-élasto-plastique consistante dans le code FEM 2D est en cours de développement. Par ailleurs, des expériences analogiques ont été menées en parallèle des études numériques 2D dans le but de valider l'approximation de déformation plane et de comprendre les implications tridimensionnelles de la présence d'hétérogénéités dans le socle pré-rift. Tous ces outils ont permis de mettre en évidence, comment, à différentes échelles, la présence de plusieurs couches de lithologies différentes, peut entraîner des accélérations locales de la subsidence, l'asymétrie des structures ou des inversions du sens de migration des dépôts-centres. En terme d'application, le golfe de Corinthe, un rift continental actif qui découpe la chaîne des Hellénides a reçu une attention particulière. La comparaison de modèles numériques 2D (Flac) et analogiques 3D a montré que l'évolution structurale d'est en ouest et la cinématique des failles du golfe peuvent être expliquées par la présence de la nappe des Phyllades dans les séries anté-rift du golfe.

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Citer

Laetitia Le Pourhiet. Modélisation thermo-mécanique de l'extension continentale : développements théoriques et applications au golfe de Corinthe (Grèce). Sciences de la Terre. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00589848⟩
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