Projet ANR-14-ACHN-0017 – InterRift : Interprétation de la rupture continentale à partir du observations de surface
Programme : Accueil de Chercheurs de Haut Niveau (@RAction) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur John Armitage (Institut de Physique du Globe de Paris)
Partenaires : Institut de physique du globe
Montant : 450000.0 euros
Durée : 60 mois
Résumé : L'extension et la rupture de la lithosphère continentale sont des phénomènes géologiques essentiels qui ont une influence déterminante sur l'évolution séculaire des continents et qui sont à l'origine des bassins océaniques. Ils sont aussi à l'origine d'importantes réserves d'hydrocarbure dans les fossés d'effondrement (les “rifts”). En dépit du rôle fondamental qu'ils jouent et de leur importance économique, ces phénomènes demeurent mal compris et plusieurs questions fondamentales restent sans réponses: quels sont les paramètres-clés qui décident du succès ou de l'arrêt prématuré de l'extension ? Quel est le moteur de l'extension, un panache ou une anomalie thermique superficielle du manteau, ou bien l'extension est-elle une conséquence locale de contraintes tectoniques à grande échelle ? 
Les phénomènes qui mènent à la rupture d'un continent laissent de nombreux témoins sous la forme de roches plutoniques et sédimentaires.  Les premières peuvent être déchiffrées grâce aux méthodes géochimiques et les secondes renseignent sur les déformations et les changements de topographie. On peut aussi caractériser l'état du manteau sous un “rift” actif grâce à la géophysique. Je suis un expert de la dynamique du manteau terrestre et ai développé des méthodes quantitatives pour tirer le maximum d'information de données géochimiques, géophysiques et sédimentologiques à partir de modèles physiques de l'extension. Les équipes scientifiques françaises sont parmi les meilleures au mode et les plus aguerries dans l'étude des phénomènes d'extension. Je projette de travailler avec plusieurs d'entre elles en apportant mes connaissances de géodynamique et mes codes de calcul.
En ce qui concerne l'extension et la rupture continentales, les inconnues les plus importantes sont la température initiale du manteau et le rôle joué par les magmas produits. Le lien entre extension et fusion est bien mis en évidence le long de la côte Atlantique dans trois provinces magmatiques actives au moment de l'ouverture de l'océan. Les lacunes les plus importantes dans nos connaissances portent sur les modalités de l'intéraction entre un panache et la lithosphère et sur la manière avec laquelle les changements du taux de production magmatique et de la résistance mécanique de la lithosphère sont enregistrés dans les roches et les structures de surface.
Mon projet consiste à développer des modèles physiques du comportement du manteau terrestre lors d'épisodes de “rifting” qui conduisent à des calculs précis des conséquences de la fusion. Les modèles les plus courants sont capables de reproduire les mouvements du manteau avec grande précision mais n'ont à ma connaissance pas été conçus pour calculer les conséquences sur les variables géophysiques et pour prédire les déformations de la surface. En particulier, personne n'a calculé simultanément les compositions des magmas formés et les anomalies de vitesses sismiques (et géophysiques) du manteau. C'est ce que je propose de faire en élaborant les calculs les plus complets possibles. La comparison avec les données devrait permettre de lever l'incertitude sur les conditions qui sont à l'origine de l'extension.
Je me concentrerai sur l'extrémité nord du rift East Africain, qui permet d'observer la transition entre l'extension continentale et le bassin océanique associé. C'est à l'heure actuelle le seul endroit sur Terre où l'extension peut être observée à l'oeuvre. Les nombreux volcans de ce rift établissent sans ambiguité le lien entre rupture continentale et formation de quantités importantes de magmas probablement dûe à un manteau anormalement chaud. Les nombreuses données de tous types (sismologique, géochimie, tectonique) qui sont nécessaires à la validation et l'utilisation de mes modèles quantitatifs y sont disponibles.