Accomodation de la convergence entre plaques tectoniques terrestres: approche numérique

Muriel Gerbault
muriel.gerbault at geoazur.unice.fr
Géoazur - UMR CNRS 7329, Université de Nice, Bât 4, 250 rue Albert Einstein, Les Lucioles 1, Sophia‑Antipolis 06560 Valbonne

La majeure partie de l’intérieur de la Terre se comporte comme un fluide convectif, mais son enveloppe superficielle externe se refroidit de manière conductive et se comporte comme un solide. Les équations de la mécanique du solide s’appliquent en effet à de nombreuses structures observées sur Terre, généralement associées a la “tectonique des plaques”. Au premier ordre ces plaques peuvent être considérées comme des bloques rigides, mais elles endossent aussi de la deformation interne, résultant en la formation de bassins et de montagnes. Les travaux de modélisation présentés ici traitent de processus de convergence, cependant de nombreuses structures sont aussi issues de conditions extensives ou cisaillantes (par exemple la faille de San Andreas). Je citerai d’abord nos connaissances sur le comportement à la fois élastique, visqueux et cassant, de l’échelle expérimentale à l’échelle tectonique. J’illustrerai ensuite comment des scénarios classiques de mécanique tels que le flambage d’une plaque homogène s’applique à l’Ocean Indien Central, ou encore comment un indenteur rigide structure un large domaine tel que l’Himalaya.

cycles

On considère ensuite le processus de subduction en bordure de plaque, qui décrit comment une plaque passe sous l’autre, mûe par son propre excès de poids (selon les connaissances conventionelles). Je présenterai rapidement la structure des Andes Chiliennes, rectiligne sur plus de 3000 km de long. Le relief colossal de l’Altiplano au nord s’oppose au relief du sud, et la subduction est plane par endroits. Je montrerai le rôle des hétéorogeneités de comportement sur cette structuration, alors que l’identification des forces motrices de cette zone de subduction font toujours polémique. Nos travaux récents de modélisation proposent une explication selon laquelle l’enregistrement géologique de périodes de régime compressif ou extensif caracterisant le relief des Andes dépendrait de la manière dont la plaque subductante “tombe” sur la discontinuité de viscosité à 660 km de profondeur. En fonction des conditions aux limites cinématiques, une plaque en subduction peut se déposer en glissant uniformément sur cette barrière à 660 km, ou bien au contraire s’y déposer en se plissant. Dans ce cas un état de contraintes oscillant se transmet jusqu’en surface et modifie le régime des déformations. Je discuterai la validité de ce scénario, fonction de la cohérence de la plaque au fur et à mesure qu’elle s’enfonce dans le manteau et s’échauffe. L’originalité de ce travail consiste à montrer l’existence d’interactions mecaniques en profondeur capables de générer des déformations en surface, en plus de la vision classique de plumes ou point-chauds mantelliques venant percer la surface terrestre.

[slides Muriel Gerbault]