Description générale
RheoMan: un projet financé sur cinq ans par l'ERC (Advanced Grant) pour modéliser la rhéologie du manteau terrestre
Le volcanisme et les tremblements de Terre sont les manifestations spectaculaires de l'activité interne de notre planète. Celle-ci, encore très chaude dissipe environ 44 TW. Le manteau terrestre étant isolant, les transferts thermiques ne peuvent être assurés que par de vastes mouvements de convection qiu brassent le manteau. Les développements récents de tomographie sismique montrent les flux descendants (subduction) et ascendants (panaches) associés à cette convection. Modéliser la convection mantellique est donc essentiel si l'on veut comprendre l'évolution thermique et chimique de la Terre et si l'on veut contraindre les forces qui animent la tectonique des plaques. Les propriétés rhéologiques du manteau sont habituellement obtenues par inversion de données géophysiques obtenues à la surface (rebond post-glaciaire, anomalies du géoïde). Ces données permettent de déduire des profils de viscosité en fonction de la profondeur. De nombreuses incertitudes persistent cependant.
Le manteau est constitué de roches solides. Les écoulements observés sur de longues échelles de temps résultent de la plasticité de ces roches cristallines. La réalisation d'expériences de déformation dans les conditions extrêmes de pression et de température du manteau représente un formidable défi technologique. De plus, les vitesses de déformation usuelles des expériences de laboratoire sont un million de fois plus rapide que celles à l'œuvre dans le manteau.
Le projet RheoMan financé par l'ERC propose une approche nouvelle de cette problématique basée sur la modélisation multiéchelles de la plasticité. La modélisation multiéchelles vise à passer de la compréhension de quelques mécanismes élémentaires décrits à l'échelle microscopique, à la description d'un comportement macroscopique qui peut être bien connu, mais mal compris. dans les solides cristallins, la plasticité résulte du mouvement de défauts: défauts ponctuels, dislocations, joints de grains,... Dans cette étude, nous concentrons nos efforts sur la plasticité par dislocations qui représente un des mécanisme de plasticité les plus efficaces. RheoMan met en place une procédure qui combine trois niveaux de modélisation:
- Modélisation des cœurs de dislocations à l'échelle atomique
- Modélisation de la mobilité des dislocations
- Etablissement de lois de comportement
Les minéraux modélisés sont parmi les phases majeures du manteau terrestre (wadsleyite, ringwoodite, perovskite et post-perovskite MgSiO3). Le projet RheoMan permettra donc d'apporter les premières informations sur la rhéologie de la zone de transition et du manteau inférieur à partir de la physique des minéraux. Ces données seront transférées au cours du projet vers les modéles géodynamiques de convection mantellique. Il permettra également de mettre en place une nouvelle grille de description de la rhéologie des minéraux du manteau qui ne soit plus limitée à une description phénoménologique, mais qui s'appuiera sur les mécanismes physiques à l'œuvre dans la plasticité.
Début du projet: 1er Mai 2012, Durée initiale 60 mois, étendue à 72 mois
Financement ERC: 2 165 723 €
Le projet est hébergé par l'Université Lille 1 - Sciences et Technologies.
Fin du projet: 30 Avril 2018