Modélisation d’unezone de subduction.
Etude de l’arc de subduction.
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Les plaques tectoniques
Frontièretransformante
Les plaques tectoniques
Les plaques tectoniquesFrontière
divergente
Les plaques tectoniquesFrontièreconvergente
Les plaques tectoniques Collision
Subduction
Frontièreconvergente
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Premier modèle en 2D
Domaine rectangulaire
Plaque
Manteau supérieur
Premier modèle en 2D
Longueurs du domaine
3120 km
660 kmPlaque
Manteau supérieur
Manteau inférieur
100 km
Premier modèle en 2D
Conditions aux limites
Fixé
Plaque
Manteau supérieur
Manteau inférieur
Premier modèle en 2D
Conditions aux limites
Fixé
Plaque
Manteau supérieur
Manteau inférieur
Libre
Conditions aux limites
Fixé
Plaque
Manteau supérieur
Manteau inférieur
Libre
Libre Libre
Premier modèle en 2D
Conditions aux limites
Fixé
Plaque
Manteau supérieur
Manteau inférieur
Libre
Libre Libre
Fixé
Premier modèle en 2D
Equations comportementales
Instabilité de Rayleigh-Taylor: la plaque plonge dans le manteau car il est moins dense.
Conservation de la masse : Stokes :
Rhéologie
Manteau visqueux
Plaque viscoplastique
.constmantle
Visqueux Plastique
Résultats de la simulation
Limites du modèle en 2D
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Modèle en 3D
Mêmes paramètres. Mêmes équations comportementales. Mêmes conditions aux limites.
+ Géométrie en 3D. + Interactions avec une plaque voisine.
Modèle en 3D
Plaque voisine
Plaque plongeante
Manteausupérieur
Plan desymétrie
Modèle 1 : sans interactions avec la plaque voisine
Bas de la plaquevoisine libre
Glissementlibre
Résultats de la simulation
Initiation
Réorganisation du flux dans le manteau
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Arc de subduction
Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Arc de subduction
Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Arc de subduction
Modèle 2 : avec interactions entre la plaque voisine et le manteau
Glissementlibre
Retrait de la plaque plongeanteSans interactions
plaque voisine/manteau
Avec interactions
plaque voisine/manteau
5,5mm/an 5,4mm/an
Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Retrait de la plaque plongeanteSans interactions
plaque voisine/manteau
Avec interactions
plaque voisine/manteau
5,5mm/an 5,4mm/an
Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Retrait de la plaque plongeanteSans interactions
plaque voisine/manteau
Avec interactions
plaque voisine/manteau
5,5mm/an 5,4mm/an
Position de l’arc de subduction (km) en fonction du temps (Millions années).
Réorganisation du flux induit
Modélisation d’une zone de subduction A propos des plaques tectoniques Modèle en 2D Modèle en 3D Retrait de l’arc de subduction Forme de l’arc de subduction
Pourquoi des arcs de subduction?
Subduction de la plaque Atlantique sous la plaque Caraïbe.
Arc de subduction
Pourquoi des arcs de subduction?
Hypothèse de la balle de ping pong
Balle de ping pong
« Plaque » sur la surface de la balle
Arc de subduction concave
Bosselure
Arc de subductionvu du dessus
20 M ans 40 M ans 60 M ans
Pla
que
fixe
Pla
que
plon
gean
te
Modèle 3 : interactions complètes avec la plaque voisine
Influence de la plaque voisine
Courbure de l’arc de subduction
Interactions avec la plaque voisine
Sans interactions avec la plaque voisine
Rc=1280km
Rc=1400kmPla
n de
sym
étrie
Pla
que
vois
ine
Importance de l’arc de subduction
Un des marqueurs de subduction observables en surface.
La vitesse de son retrait nous renseigne sur la dynamique de la subduction.
Sa forme permet d’apprécier l’influence des effets de bords sur la subduction.
Un grand merci à mes tuteurs !
Hans Mülhaus Laurent Bourgouin Klaus Gottschaldt