– PTECTO

Selon la théorie de la tectonique des plaques, la surface de la Terre est divisée en un certain nombre de plaques quasi-rigides se déplaçant les unes par rapport aux autres, et dont la durée de vie peut atteindre 200 MA depuis leur naissance aux dorsales intra-océaniques jusqu'à leur disparition dans les zones de subduction. Ces mouvements observés en surface sont une des signatures de l?écoulement convectif (thermique ou thermochimique) à l?intérieur du manteau. Néanmoins, la génération de la tectonique des plaques à partir de la convection mantellique demeure l?une des grandes questions non-résolues en Sciences de la Terre, quarante ans après la formulation de la théorie cinétique des plaques. Répondre à cette question permettrait de comprendre plusieurs aspects de la dynamique de la Terre et des autres planètes telluriques, tel que l?apparition de la tectonique des plaques à partir d?un océan de magma primordial, les causes de sa très longue survie sur Terre, et la raison pour laquelle elle n?existe plus aujourd?hui sur les autres planètes telluriques. Nous proposons d?étudier le problème de la génération de la tectonique des plaques à partir de la convection mantellique en conjuguant des expériences en laboratoire avec une modelisation théorique et numérique. L?impulsion pour ce travail est la découverte récente, faite dans notre laboratoire, d?une classe de fluides (suspensions colloidales) qui, sous l?effet de la convection thermique, génèrent en surface une tectonique des plaques. Côté expérimental, nous étudierons de manière systématique la tectonique des plaques dans une suspension colloidale en convection, avec pour but de comprendre l?origine de la subduction asymétrique et de ses modes épisodiques et continus. Dans une deuxième série d?expériences, nous étudierons l?effet de la rhéologie sur la dynamique des suspensions colloidales déchirées, un modèle analogue pour l?accrétion auxdrosales océaniques. Côté théorique, nous mettrons l?accent sur la compréhension de deux aspects de la subduction telle qu?elle apparaît dans nos expériences préliminaires : son initiation, et sa phase « développée » où la plaque se comporte comme une nappe visqueuse qui se déforme dans un fluide ambiant dont la viscosité est plus faible. Pour le premier problème, nous développerons une théorie asymptotique de type « couche mince » qui prend en compte à la fois les aspects visqueux et cassant de la rhéologie. Le deuxieme probleme, lui, sera attaqué avec des simulations numériques utilisant la méthode des éléments aux frontières.