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