Interactions croûte-manteau et subduction

Cette thématique a plusieurs objectifs :

– Comprendre l’évolution chimique et lithologique du manteau et ses interactions avec le noyau et la croûte à travers le temps en utilisant les caractéristiques chimiques, isotopiques et pétrologiques des roches ignées, de leurs minéraux et de leurs inclusions dans les minéraux. Cet objectif est atteint grâce à trois approches différentes : 1 / l’étude des inclusions en fusion et des minéraux hôtes des roches dérivées du manteau (komatiites) et crustales (TTG, gabbro et granites) originaires de 4,4 Ga jusqu’à l’actuel ; 2 / l’étude des laves des îles océaniques et de leurs xénolithes (ex : îles de la Société en Polynésie française), produites par des panaches provenant du manteau profond et transportant des matériaux recyclés lors d’anciennes subductions ; 3 / les effets du métasomatisme du manteau, impliquant en particulier des agents porteurs de C, sur la chimie, la lithologie et la rhéologie du manteau (par exemple, plateau du Tibet, kimberlites). Dans le cadre du projet ERC Synergy MEET (Monitoring Earth Evolution Through Time), nous prévoyons I/ de suivre l’évolution de la composition du manteau et de la croûte terrestre de l’Hadéen à nos jours, et II/ d’utiliser la modélisation géodynamique pour relier les résultats de l’objectif I/ à l’évolution de la convection du manteau, de la production de la croûte, de la tectonique des plaques et de l’environnement de surface.

– Etudier plus précisément la nature du coin de subduction et du manteau sous les Alpes. Cela se fera dans le cadre des projets Alparray et CIFALP2, menés par l’équipe « Ondes » et le RGF Alpes. Nous combinerons une approche pétrologique fine couplée à une approche pétrophysique expérimentale en collaboration avec des collègues de l’ISTep (Paris Sorbonne) qui nous permettront d’affiner les caractéristiques pétrophysiques des principales roches alpines. Ces données seront ensuite injectées dans des modèles sismiques et comparées aux données sismiques réelles. Des discussions sont en cours avec nos confrères de l’équipe « Ondes » et les chercheurs du LIG (Laboratoire d’Informatique de Grenoble) pour traiter ces modèles par Intelligence Artificielle

– Couplages entre réaction, déformation et écoulement de fluide dans un contexte tel que les zones de subduction Les réactions minéralogiques modifient la densité, la porosité et la pression du fluide dans la lithosphère. Ces paramètres jouent un rôle clé pour la réaction elle-même mais aussi pour la déformation et l’écoulement des fluides. Ces processus interconnectés seront étudiés avec : 1) la détermination de cinétiques de réaction et des propriétés de transport à haute pression, sous contrainte anisotrope et en milieu confiné pour évaluer le rôle de la déformation en conditions métamorphiques, 2) la reproduction expérimentale de processus de transport impliquant les couplages entre réaction, déformation et écoulement du fluide (ondes de porosité réactive). Ces études nécessitent des développements expérimentaux et numériques et impliquent également des collaborations avec les équipes « Cycle sismique et déformations transitoires » et « Mécanique des failles » pour une comparaison avec les données géophysiques collectées dans les systèmes naturels. L’application au système serpentines sera développée en combinant une approche structurale, pétrologique et minéralogique basée sur l’exemple d’Oman et de la Nouvelle-Calédonie. En effet, nos travaux de ces dernières années suggèrent que la serpentinisation du coin du manteau de ces deux systèmes ophiolitiques a été initiée très tôt durant la petite enfance de subduction et s’est poursuivie pendant la décompression / exhumation du manteau. Ce sont donc des lieux privilégiés pour comprendre le couplage entre déformation, circulation des fluides et changements minéralogiques.

Contacts :
– A. sobolev
– A-L. Auzende
– C. Cordier
– E. Janots
– V. Batanova
– B. Malvoisin
– F. Brunet