– LFO in orogens

L'objectif de ce projet est de développer un nouveau concept de tectonique continentale dans les orogènes chauds. En effet, des observations récentes réalisées sur des systèmes orogéniques larges et chauds, comme le système Himalaya-Tibet ou la chaîne Paléozoïque d'Europe, confirment l'existence d'important transferts de matière, effectifs loin des limites de plaques, et qui sont incompatibles avec les concepts classiques de la collision continentale. Nous proposons de tester un mécanisme de transfert de matière et de chaleur nommé « laterally forced overturns » (LFO) qui devient efficace, dans la croûte orogénique profonde (OLC), en relation avec un adoucissement lié à présence de liquides silicatés (MIS). Ce dernier processus est la cause de la chute significative de la résistance de l'OLC. Nous suggérons que le mécanisme de LFO implique : - l'extrusion verticale de l'OLC depuis la base de la racine orogénique le long de chenaux verticaux de dimensions variables contrôlés par la structure thermique des orogènes considérés suivi par, - un étalement visqueux latéral de l'OLC partiellement fondu dans les niveaux crustaux supérieurs de l'orogène. Nous reconnaissons deux cas limites du point de vue thermique et rhéologique : Le premier est caractérisé par un manteau sous-continental rigide et découplé de l'OLC (cas de la chaîne Varisque Européenne) qui conduit à des transferts de matière hétérogènes. Le second cas, plus chaud, est caractérisé par un couplage mécanique entre l'OLC et un manteau sous-continental faiblement résistant (cas de la chaîne Néoprotérozoïque d'Afrique de l'est) qui conduit à des extrusions verticales homogènes à l'échelle de l'orogène et de faibles gradients de déplacements. Dans ces deux cibles que nous retenons dans notre projet, nos investigations préliminaires ont montré que présence de liquides silicatés intergranulaire contrôle de façon significative le développement du champ de déformation fini à l'échelle régionale. Ce projet est focalisé sur cinq activités de recherche majeures : (1) la caractérisation structurale et géophysique des marqueurs du processus de LFO (les chenaux des flux verticaux et horizontaux) le long de coupes complètes au travers des deux orogènes thermiquement contrastés, (2) la modélisation thermodynamique (Thermocal, Perplex) des évolutions PTt afin de déterminer l'évolution thermique continue des racines orogéniques. La modélisation thermodynamique sera aussi appliquée à l'évaluation des processus de fusion partielle et à la caractérisation des équilibres entre liquides silicatés et la roche hôte, (3) la datation des différentes phases de LFO (4) l'étude microstructurale des roches de l'OLC basée sur l'analyse quantitative des textures à l'aide du logiciel PolyLx et des techniques de diffraction des électrons rétrodiffusés. Ces analyses conduiront à la modélisation numérique des mécanismes de déformation et d'adoucissement par présence des liquides silicatés (MIS). La rhéologie de l'OLC sera quantifiée en utilisant le logiciel ELLE dans lequel les paramètres microstructuraux seront injectés, (5) la simulation numérique et la modélisation analogique de la tectonique continentale dirigée par le mécanisme de LFO. Les principaux résultats attendus sont une révision significative des concepts actuels de la collision continentale et en particulier : 1) la réévaluation de l'importance des niveaux de découplages horizontaux dans la lithosphère orogénique et de l'amplitude des déplacements des nappes crustales, 2) la modification profonde de nos concepts sur la rhéologie de la croûte orogénique avec la prise en compte de nouveaux processus d'adoucissement très différents de ceux déduits des expériences menées en laboratoire.