Intraplate strain localization due to olivine viscous anisotropy in the lithospheric mantle - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Intraplate strain localization due to olivine viscous anisotropy in the lithospheric mantle

Localisation de la déformation intraplaque due à l'anisotropie visqueuse de l'olivine dans le manteau lithosphèrique

Lucan Mameri
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1077812

Résumé

The generation of earth-like plates implies efficient strain localization in the lithosphere for long times-spans. In this thesis, I quantified the contribution of viscous anisotropy due to crystal preferred orientations (CPO) of olivine in the lithospheric mantle on strain localization at the plate-scale. First, I performed numerical experiments using polycrystal plasticity models (e.g., VPSC) to evaluate the magnitude and controlling parameters of olivine-induced viscous anisotropy at the rock-scale and compared their predictions to experimental data to validate the model results. Then, a parameterization based on these models has been developed and implemented in a 3D finite-element geodynamical code to study structural reactivation and deformation regime associated with fossil lithospheric shear zones. The aim is to investigate the role of intrinsic (olivine CPO) viscous anisotropy on the development old lithospheric shear zones and its possible relation with the onset of linear seismicity in intraplate settings. The results show that activation of 2nd mechanisms at the rock scale greatly contributes to reducing the magnitude of viscous anisotropy in mantle rocks, resulting in maximum contrast of <6 in stress (for a constant strain rate). Imposed boundary conditions regulate the CPO-induced viscous anisotropy at both rock- and plate scale, mainly due to the 3D (out-of-plain) strain and stress components that develops. The presence of olivine CPO in the lithospheric mantle lead to strong directional dependence of the strain localization within the mantle shear zone, which, if well oriented to be reactivated, induces strain localization in the entire lithosphere. Deformation regime in the crust follows the one in the mantle. The mechanical feedbacks between both rheological layers, which are affect by the isotropic (composition) and anisotropic (CPO) parts, greatly affect strain localization in continental plates.
La génération de plaques tectoniques implique une localisation efficace de la déformation dans la lithosphère sur de longues périodes géologiques. Dans cette thèse, j'ai quantifié la contribution de l'anisotropie visqueuse due aux Orientations Préférentielles du Réseau (OPR ou texture) cristallin de l'olivine dans le manteau lithosphérique sur la déformation continentale à l'échelle de la plaque. Tout d'abord, j'ai réalisé des expériences numériques en utilisant des modèles de plasticité polycristalline (e.g., ViscoPlastic Self-Consistent – VPSC - models) pour évaluer la magnitude et les paramètres de contrôle de l'anisotropie visqueuse induite par OPR d'olivine, et j'ai comparé les prédictions de modèles aux données expérimentales pour valider les résultats du modèle VPSC. Ensuite, une paramétrisation de l'anisotropie visqueuse a été développée et implémentée dans un code géodynamique 3D à éléments-finis pour étudier la réactivation structurale et le régime de déformation associé aux zones de cisaillement lithosphériques fossiles. L'objectif est d'étudier le rôle de l'anisotropie visqueuse intrinsèque à l'échelle de la roche (i.e., OPR d’olivine) sur le développement des anciennes zones de cisaillement et sa relation avec la sismicité linéaire dans les domaines continentaux intraplaques et la formation de nouvelles limites de plaque. Les résultats montrent que l'activation de mécanismes secondaires à l'échelle de la roche contribue considérablement à réduire la magnitude de l'anisotropie visqueuse dans les principales roches du manteau, les péridotites, ce qui se traduit par un contraste maximal d’un facteur 6 en contrainte pour un taux de déformation constant (viscosité anisotrope entre cisaillement simple suivi par extension normale). Les conditions aux limites, que dans le cas anisotrope représentent le dégrée de liberté de la déformation cisaillant induite par la texture, régulent l'anisotropie visqueuse à l'échelle de la roche et de la plaque, principalement en raison des développements à composantes 3-D de contrainte et de déformation. La présence d’OPR d’olivine dans le manteau lithosphérique produit une dépendance non négligeable de la localisation de la déformation en fonction du champ de contrainte, qui, s’il est bien orienté, peut produire une localisation de la déformation dans toute la lithosphère. Le régime de déformation dans la croûte suit celui du manteau. Les interactions mécaniques entre ces deux couches rhéologiques, qui sont en fonction des parties isotropes (compositions) et anisotropes (OPRs) de la lithosphère, affectent considérablement la localisation des déformations dans les plaques continentales.
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Dates et versions

tel-03136979 , version 1 (23-09-2020)
tel-03136979 , version 2 (10-02-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03136979 , version 1

Citer

Lucan Mameri. Intraplate strain localization due to olivine viscous anisotropy in the lithospheric mantle. Geophysics [physics.geo-ph]. Université de Montpellier, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03136979v1⟩
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