Impact des transformations métamorphiques sur la rhéologie des roches – METROLOGY

Toute association de minéraux (dans un alliage, une batterie solide, ou une roche) amenée hors de son champ d’équilibre tend à réagir pour retrouver une stabilité. Les changements de résistance, de volume et de chaleur latente associés à de telles transformations peuvent avoir un impact significatif sur les propriétés du matériau et son comportement mécanique (i.e. sa rhéologie). En géosciences, des études récentes commencent à pointer du doigt le rôle majeur des transformations (métamorphiques ou hydrothermales) sur la dynamique de la lithosphère à court (sismicité) et long terme (géodynamique). Pourtant, quantifier l'impact de ces réactions sur les bilans de force et d'énergie à de grandes échelles de temps et d’espace reste un défi faute d'outil de modélisation adéquat. La majorité des modèles thermo-mécaniques actuels ne permettent pas encore de prendre en compte correctement ces processus car ils sont basés sur deux hypothèses fortes : (1) ils incorporent les changements de densité en utilisant l'approximation de Boussinesq qui ignore la compressibilité des roches et (2) les changements de phase ne sont pas implémentés dans le calcul des résistances.
Le but de METROLOGY est de développer une nouvelle génération de modèles thermo-mécaniques incorporant les changements de volume, de propriétés mécaniques et de chaleur latente liés à ces transformations.
Ces modèles seront confrontés à une série test d'expériences de laboratoire réalisées dans une presse de Griggs qui permet d'étudier des systèmes réactifs dans des conditions choisies. Les deux réactions clés en Sciences de la Terre sur lesquelles sera focalisé ce projet sont la réaction quartz-coesite et celle de serpentinisation d’une péridotite. Avec ce nouvel outil numérique, il sera alors possible d'élucider les rétroactions entre les réactions métamorphiques et les processus thermomécaniques, et d'identifier les mécanismes qui ont réellement un impact sur la mécanique des roches en cours de transformation.