Academic literature on the topic 'Tectonique des plaques – Djibouti – Modèles mathématiques'

La partie centrale de la dépression Afar (Sud Mer Rouge) est bordée de blocs sans déformation récente (Danakil et d'Aysha). En raison du climat désertique, la morphologie des structures récentes et/ou actives est très bien conservée. Dans le cadre du programme TECTOSCOPE Afar financé par l'INSU/CNRS et pour la partie sud de la dépression, l'analyse détaillée de 8 couples d'images stéréoscopiques SPOT a permis non seulement de cartographier et d'interpréter le champ de failles mais aussi de mesurer le rejet vertical des failles. Cette interprétation a été réalisée d'une part sur des tirages photographiques Vizir réalisés à l'INSU, d'autre part sur station de travail par images "anaglyphes". Il a ainsi été possible de définir la géométrie et la cinématique du champ de déformation finie post-stratoïde (4Ma). Les caractéristiques du champ de failles ont été déterminées en utilisant des critères structuraux (intersection de failles, segmentation de coulées volcaniques, etc ... ) et l'analyse statistique de la distribution spatiale des orientations, rejets, et densités de la fracturation. Deux domaines de déformations (blocs basculés et horst-grabens) sont caractérisés et des zones de transfert entre ces domaines et les zones non déformées accommodent les variations latérales de la déformation. Cette étude met en évidence une direction/ moyenne d'extension N020° dans le centre de la dépression, s'orientant N040° en bordure du bloc danakil. Cette configuration structurale résulte d'une déformation progressive du domaine central de l'Afar et les hétérogénéités du champ de déformations sont interprétables en termes d'effets de bordure le long des blocs non déformés Dankaly et Aysha. Les implications cinématiques en sont déduites et comparées avec des expériences sur modèles réduits fragilesductiles inspirés du modèle de la "Biellette" Danakil (Sichler 1980). La rotation senestre de 10° du bloc Danakil offre une explication cohérente de la geométrie du champ de failles, des rotations dextres des blocs basculés du Sud de la dépression et de l'extension oblique du golfe de Tadjoura.

La partie centrale de la depression afar (sud mer rouge) est bordee de blocs sans deformation recente. Dans le cadre du programme tectoscope afar finance par l'insu/cnrs, l'analyse detaillee de 8 couples d'images stereoscopiques spot a permi de cartographier et d'interpreter le champs de failles. Il a ainsi ete possible de definir la geometrie et la cinematique du champ de deformation finie post-stratoide (4 ma). Les caracteristiques du champ de faille ont ete determine en utilisant des criteres structuraux et l'analyse statistique de la distribution spatial des orientations, rejet, et densite de la fracturation. Deux domaines de deformations sont caracterises. Des zones de transfert entre ces domaines et les zones non deformees accommodent les variations laterales de la deformation. Cette etude met en evidence une direction moyenne d'extension n020 dans le centre de la depression, s'orientant n040 en bordure du bloc danakil. Cette configuration resulte d'une deformation progressive du domaine central de l'afar et les heterogeneites du champ de deformation sont interpretables en termes d'effets de bordure le long des blocs non deformes. Les implications cinematiques en sont deduites et comparees avec des experiences sur modeles reduits fragiles-ductiles inspires du modele de la biellette danakil (sichler 1980). La rotation senestre de 10 du bloc danakil offre une explication coherente de la geometrie du champ de faille, des rotations dextres des blocs bascules du sud de la depression et de l'extension oblique du golfe de tadjoura

Ce mémoire est dédié à la caractérisation multi échelle de la géométrie de la fracturation. Les données sont d'origine naturelle et échantillonnées à plusieurs échelles (du terrain jusqu'à l'image satellite) sur la couverture sédimentaire de l’Arabie saoudite. L'évolution de la densité de fracturation en fonction de la résolution de l'observation est assurée à l'aide de l'analyse multi fractale. La dimension fractale des divers réseaux étudies est toujours égale à 2. La fracturation affectant uniquement le bassin sédimentaire est distribuée de manière uniforme, alors que la distribution des accidents pénétrant dans le socle est hétérogène. La dimension fractale locale des zones les plus fracturées est d'environ 1,75, valeur proche de celles obtenues dans les processus DLA. Ces résultats sont obtenus à l'aide de la mise au point d'une méthode d'analyse corrigeant des effets de bord et de taille finie. L'évolution de l'anisotropie des réseaux en fonction de l'échelle est abordée par l'intermédiaire d'une méthode nouvelle, baptisée méthode du coefficient d'ondelette anisotrope optimal. Ces deux analyses permettent d'évaluer les échelles caractéristiques influençant l'organisation des fractures. Ces échelles de coupure sont parfaitement corrélées avec diverses épaisseurs d'unités structurales connues: unités sédimentaires, profondeurs de plasticité du quartz et du feldspath, épaisseur de la croute terrestre. La fracturation visible en surface dépend de la lithologie crustale et du degré de couplage entre les diverses couches, et sans doute de l’héritage tectonique

Pour evacuer l'energie accumulee lors de l'accretion et celle produite par la desintegration des elements radioactifs, le manteau de la terre est anime de mouvements de convection. Il existe differentes methodes pour etudier sa dynamique, dont les modeles numeriques. Ceux-ci sont bases sur la resolution, par un systeme iteratif, des equations de la convection. Un tel modele a haute resolution a ete developpe en geometrie spherique axisymetrique, pour un fluide compressible, chauffe par le bas et par l'interieur, et en tenant compte des deux principaux changements de phase du manteau ainsi que d'une viscosite dependant de la temperature, de la pression et de la phase. Six cas differents ont ete calcules pour etudier de maniere systematique l'espace des parametres : avec un ou deux changements de phase, avec un contraste de viscosite de 10 et 30 entre le manteau superieur et inferieur, avec ou sans viscosite variable. Quel que soit le cas envisage, le regime de convection en une couche et demie est verifie. Les cas isovisqueux montrent un comportement peu realiste pour le manteau. Dans le cas le plus evolue, l'etude globale a montre que la dynamique d'un evenement de melange pouvait etre a l'origine de processus tectoniques aussi varie que l'accretion irreguliere aux dorsales, l'acceleration soudaine d'un continent ou la creation de plateaux oceaniques. Pour le meme cas, l'etude locale a montre que le couplage entre le changement de phase exothermique a 400 km et la viscosite dependant de la temperature cree une region a faible viscosite a l'interieur des plaques lithospheriques en subduction. Cette zone de faiblesse pourrait etre a l'origine du dechirement de certaines plaques, preferentiellement a cette profondeur, comme nous le montre la tomograpie sismique.

Le geoide, la topographie en surface a grande echelle et la tectonique des plaques sont lies a la convection thermique dans le manteau. Ces observations sont utilisees depuis une dizaine d'annees dans des modeles de circulation mantellique afin de contraindre les parametres de la convection, en particulier la viscosite. Ces modeles sont bases sur la resolution simultanee des equations de navier-stokes et de l'equation de poisson pour le potentiel gravitationnel. Les termes sources du mouvement sont les anomalies de densite revelees par la tomographie sismique. Un modele dynamique de ce type est developpe, la viscosite varie radialement. La compressibilite est introduite, elle reduit la vigueur de la circulation. Ceci permet de mettre en evidence une gamme de profils de viscosite pour lesquels les tres grandes longueurs d'onde du geoide sont restituees de facon satisfaisante. Le degre 6 fait l'objet d'une etude particuliere car il est caracteristique de la repartition des points chauds et correspond a un pic de correlation entre la topographie, le geoide et les vitesses sismiques. Afin d'ameliorer la restitution du geoide aux grandes longueurs d'ondes, en particulier a l'aplomb des zones de subduction, les interactions entre la circulation convective et les mouvements des plaques lithospheriques sont introduites en termes de couplage des contraintes. Les vitesses de plaques sont alors correctement predites. L'influence du changement de phase endothermique a 670 km est etudie. La topographie de cette discontinuite correspond en effet, par le biais des contrastes de densite entre les deux phases, a des anomalies de masse importantes qui sont mal resolues par les modeles tomographiques globaux. On montre ainsi comment le changement de phase a 670 km pourrait expliquer la faible amplitude de la topographie dynamique de surface observee a grande longueurs d'ondes

L'objectif de cette these est l'etude de l'evolution thermique de la lithosphere oceanique et de la segmentation regionale des dorsales. L'evolution thermique de la lithosphere oceanique avec l'age est un probleme encore en suspens. Les modeles globaux classiques de refroidissement predisent un enfoncement topographique en racine carree de l'age de la croute a proximite de la dorsale. La profondeur tend ensuite vers une constante. Une etude fine de l'approfondissement du plancher oceanique est ici menee. L'analyse de la subsidence le long de couloirs de 200 km de large met en evidence des resultats importants. La fin de l'enfoncement en racine carree de l'age survient a des moments tres differents d'un couloir a l'autre. L'aplatissement attendu n'est pas la seule cause a la rupture de cette relation lineaire en racine carree. De plus, il n'est pas toujours present. Le taux de subsidence subit d'importantes variations a des echelles a la fois regionale (environ 1000 km) et de l'ordre du bassin oceanique. Ces fluctuations sont parfois correlees avec la profondeur de la dorsale. Les resultats permettent d'etablir que plusieurs phenomenes physiques perturbent le refroidissement conductif de la lithosphere oceanique. Mais l'essentiel des fluctuations observees pourraient s'expliquer par des variations regionales de la temperature du manteau, en particulier sous la dorsale. Ces anomalies thermiques sont par ailleurs suggerees grace a la mise en evidence de variations correlees du geoide et de la profondeur de l'axe. Le present travail met a jour une segmentation regionale (d'une longueur d'onde caracteristique d'environ 1000 km) des dorsales atlantique, est pacifique et sud-est indienne. Des anomalies sont egalement visibles en s'eloignant de l'axe. Dans ce cas, il pourrait s'agir d'une segmentation fossile caracteristique du passe de la dorsale ou bien de structures refletant une activite convective sublithospherique. Les analyses combinees du geoide et de la topographie suggerent une origine dynamique (convective) a cette segmentation regionale

Modèle basé sur l'étude classique de la contraction thermique des matériaux chauds introduits dans la zone axiale des dorsales médio-classiques, et de l'extrapolation des lois établies en laboratoire du fluage de l'olivine. Les courbes théoriques obtenues pour le flux de chaleur à la surface de l'anomalie topographique présentent les mêmes relations avec la racine carrée de l'âge de la croûte que les observations expérimentales. Le choix de la température de l'isotherme et sa profondeur influe sur le flux de chaleur dans la zone axiale et sur l'anomalie topographique aux grands âges.

A l'échelle de plusieurs dizaines de millions d'années, un système de subduction implique de grandes déformations de la plaque plongeante assimilée un solide viscoélastique, et du manteau supérieur assimilé à un fluide newtonien. L'objectif de ce travail est de développer une stratégie de couplage solide-fluide appliquée à l'étude de l'interaction lithosphère-asthénosphère. Cette stratégie est basée sur l'utilisation de maillages non-conformes aux interfaces et d'une méthode de domaines fictifs (MDF) pour la résolution du problème fluide. Pour l'efficience des modèles 3D, nous employons une formulation simplifiée de la méthode de domaines fictifs par multiplicateurs de Lagrange. La MDF développée est validée par des comparaisons avec des solutions analytiques qui montrent que la méthode est d'ordre 1. La stratégie de couplage est également validée par la comparaison avec d'autres méthodes de couplage solide-fluide. Une première étude est ensuite menée pour analyser l'influence de certains paramètres rhéologiques et cinématiques sur la dynamique d'une subduction contrôlée par les vitesses des plaques. Cette étude, en 2D, concerne plus spécifiquement le mécanisme de plissement périodique du slab lorsque celui-ci est ancré à 660 km de profondeur. Ce mécanisme induit des variations de pendage du slab générant des variations de l'état de contrainte de la plaque chevauchante. Un intérêt particulier est porté sur l'influence de la viscosité du manteau sur les plissements. Dans ce cadre, nous réalisons une application à la subduction andine<br>Over the time scale of tens of millions of years, a subduction system involves large deformations of tectonics plates, as one plate sinks into the Earth's mantle. The aim of this work was to develop a soli-fluid coupling method applied to the lithosphere-asthenosphere interaction in the context of subduction zones. Plates were assumed to behave as viscoelastic bodies, while the upper mantle was assimilated to a newtonian fluid. The method developped here is based on the use of non-matching interface meshes and a fictitious domain method (FDM) for the fluid problem. To optimize the computational efficiency of 3D model, we used a simplified version of the Lagrange multipliers fictitious domain method. The developped FDM has been benchmarked with analytical solutions and we showed that this FDM is a first-order method. The coupling method has also been compared to other fluid-solid coupling methods using matching interfaces meshes. A first two-dimensional study was performed in order to evaluate the influence of some rheological and kinematic parameters on the dynamics of a subduction controlled by the velocity of the plates. This study aimed at investigating cyclic slab folding over a rigid 660 km depth transition zone. This folding mechanism induces variations in slab dip that generate variations in the stress state of the overriding plate. We focussed on the influence of the upper mantle viscosity on slab folding. We also applied this model to the Andean subduction zone. Several studies have determined a cyclic variation of the South-American tectonic regime (period of 30-40~Myrs) which may have been related to the slab dip evolution