Projet ANR-08-BLAN-0192 – SUBDEF : Deformation and transformations of hydrous minerals in subduction zones
Programme : Blanc (BLANC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE LYON (ECOLE NORMALE SUPERIEURE DE LYON)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; École normale supérieure de Lyon
Montant : 336298.0 euros
Date de début : 2009
Durée : 36 mois
Résumé : Les zones de subduction concentrent la déformation causée par la tectonique des plaques et la convection mantellique. Il s'agit de déterminer les propriétés sismiques, les cinétiques de transformation et de déformation des phases hydratées du manteau dans les zones de subductions pour mieux comprendre leur rôle dans la génèse des séismes de grande profondeur (déformation court terme) et dans la déformation des plaques subductée et la convection dans le manteau terrestre (déformation long terme). Nous proposons une approche couplant expériences et simulations numériques de la physique des matériaux appliquées aux silicates hydratés de haute pression. Les expériences seront réalisées en laboratoire en presse gros volume et cellules à enclumes de diamant, ou sur synchrotron pour le suivi in situ de la déformation ou de la transformation. Nous obtiendrons ainsi les cinétiques de transformation (par exemple des vitesses de libération d'eau), qu'on peut comparer aux temps de relaxation visqueuse tirés des expériences de déformation pour déterminer si l'affaiblissement hydraulique causé par la déshydratation des minéraux est une cause possible de séismicité profonde. Nous mesurerons également la viscosité de phases hydratées pour déterminer les interactions à grande échelle entre la déformation de la lithosphère subductée et la convection mantellique. Enfin, nous déterminerons les propriétés élastiques des phases hydratées pour définir les conditions de leur détection par l'imagerie sismologique et mettre en relation leur présence et la déformation ou la sismicité des zones de subduction. Pour cela, nous avons constitué un regroupement de deux équipes partageant une approche commune de la physique des minéraux à haute pression mais possédant des compétences expérimentales et de simulation numérique complémentaires. La division du travail implique quatre tâches dont trois sont des briques élémentaires nécessaires menées quasi indépendamment par chaque équipe, la quatrième étant celle où l'on devra mettre en commun l'expérience de chaque équipe et les résultats obtenus dans les trois autres tâches. L'une des difficultés de la détermination des cinétiques ou des vitesses de déformation est qu'elles ne sont pas des fonctions d'état du système. Il existe donc un problème de mise à l'échelle entre le système expérimental ou numérique et le système naturel d'application. Notre approche pour résoudre ce problème est d'identifier les mécanismes physiques régissant les transformations et déformations des phases hydratées de haute pression, afin de proposer des lois de cinétiques réactionnelles ou de rhéologie permettant d'extrapoler les données obtenues de l'expérience ou de la simulation sur des systèmes de taille restreinte aux systèmes naturels de grande taille en maîtrisant les hypothèses sur le comportement physique des matériaux.