Intéraction fluide-roche et déformation du coin mantellique à toutes les échelles de temps et d'espace – COLDNOSE

Je propose ici de mener un projet multidisciplinaire original dédié à l'imagerie et à la modélisation des processus géologiques dans la région du Cold Nose. Des échantillons provenant de deux laboratoires naturels (dans l'Oural et les Antilles), où de tels Cold Nose fossiles sont visibles à la surface, seront utilisés pour documenter les mécanismes de déformation multi-échelles et les processus d'interaction fluide-roche. Des outils analytiques de pointe seront combinés avec des données de terrain et structurales sur ces affleurements pour déchiffrer les propriétés géochimiques et microstructurales des roches hydratées du manteau (serpentinites). Cet ensemble de données servira de guide pour conduire des modèles numériques thermomécaniques à haute résolution visant à quantifier les paramètres critiques tels que la vitesse de migration des fluides, la viscosité effective et les contraintes de cisaillement à la base du cold nose. L'ajustement des paramètres sera réalisé via des itérations auto-cohérentes basées sur nos observations géologiques, petro-géochimiques ainsi que sur des données sismologiques et sur la modélisation des déplacements GPS en post-sismique.

Les premiers résultats sont attendus pour 2026.

Les implications de cette recherche incluent : (i) L'impact sur la mobilité des fluides à haute pression, influençant les bilans de volatiles à l’échelle mondiale et leur recyclage dans les magmas de l'arc. (ii) Le débat sur la quantité et la distribution des serpentinites dans le cold nose et (iii) La déformation du cold nose serpentinisé à différentes échelles de temps, affectant la structure thermique modélisée des zones de subduction, avec des conséquences sur les modèles rhéologiques de l'interface. Le projet COLDNOSE apportera un nouvel éclairage sur les mécanismes enracinés dans cette région mal connue des zones de subduction et fournira ainsi des contraintes critiques pour (i) les mécanismes à la source des événements de glissement rapide et lent (ii) les cartes de couplage et d'aléa sismique et finalement (iii) augmenter nos capacités d'identification des zones susceptibles de générer des méga-ruptures dans les subduction actives.

La compréhension de la distribution des contraintes et des instabilités sismiques dans les zones de subduction est essentielle pour documenter les mécanismes de couplage tectonique. Pourtant, les processus physiques et mécaniques enracinés dans le manteau hydraté et serpentinisé au-dessus des zones de subduction (le «cold nose») restent débattus et mal compris, malgré les implications sur le chargement élastique de l'interface sismogène. Je propose ici de mener un projet multidisciplinaire original dédié à l'imagerie et à la modélisation des processus géologiques dans la région du Cold Nose. Des échantillons provenant de deux laboratoires naturels (dans l'Oural polaire et en République Dominicaine), où de tels Cold Nose fossiles sont visibles à la surface, seront utilisés pour documenter les mécanismes de déformation multi-échelles et les processus d'interaction fluide-roche. Des outils analytiques de pointe seront combinés avec des données de terrain et structurales sur ces affleurements pour déchiffrer les propriétés géochimiques et microstructurales des roches hydratées du manteau (serpentinites). Cet ensemble de données servira de guide pour conduire des modèles numériques thermomécaniques à haute résolution visant à quantifier les paramètres critiques tels que la vitesse de migration des fluides, la viscosité effective et les contraintes de cisaillement à la base du cold nose. L'ajustement des paramètres sera réalisé via des itérations auto-cohérentes basées sur nos observations géologiques, petro-géochimiques ainsi que sur des données sismologiques et sur la modélisation des déplacements GPS en post-sismique. Le projet COLDNOSE apportera un nouvel éclairage sur les mécanismes enracinés dans cette région mal connue des zones de subduction et fournira ainsi des contraintes critiques pour (i) les mécanismes à la source des événements de glissement rapide et lent (ii) les cartes de couplage et d'aléa sismique et finalement (iii) augmenter nos capacités d'identification des zones susceptibles de générer des méga-ruptures dans les subduction actives.