LA LOCALISATION DE LA DEFORMATION DANS LES MILIEUX FRAGILE-DUCTILE PDF Download
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Author: Éric Bonnet (géologue).)
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Languages : fr
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Book Description
LA LOCALISATION DE LA DEFORMATION EST UN PHENOMENE IMPORTANT DANS L'ETUDE DE LA RUPTURE DES MATERIAUX. CELLE-CI RESULTE DE LA NUCLEATION, DE LA CROISSANCE ET DE LA COALESCENCE DES FAILLES QUI S'ORGANISENT SUIVANT UN RESEAU DONT LA GEOMETRIE EST COMPLEXE A ANALYSER. COMPRENDRE LE PHENOMENE DE LOCALISATION DE LA DEFORMATION NECESSITE DONC DE COMPRENDRE LA DYNAMIQUE DE LA CROISSANCE DE CES RESEAUX DE FAILLES. C'EST A CE PROCESSUS DE LOCALISATION ET A SON EXPRESSION DANS LA LITHOSPHERE AUQUEL NOUS NOUS SOMMES ATTACHE A TRAVERS CETTE ETUDE. LE ROLE QUANTITATIF DES FAILLES SUR LES DEFORMATIONS LITHOSPHERIQUE A TOUJOURS FAIT L'OBJET D'UN DEBAT SCIENTIFIQUE. S'IL EST INDENIABLE QUE DANS LES NIVEAUX SUPERFICIELS DE L'ECORCE TERRESTRE LES DEFORMATIONS SONT PRINCIPALEMENT CONCENTREES DANS LES FAILLES, LE COMPORTEMENT MOYEN DE LA LITHOSPHERE TERRESTRE EST TOUJOURS SUJET A DISCUSSION. PARCE QUE LA LITHOSPHERE EST UN MILIEU RHEOLOGIQUEMENT STRATIFIE, NOUS AVONS CHOISI DE REPRESENTER SON COMPORTEMENT MECANIQUE A L'AIDE DE MODELES ANALOGIQUES QUI RESPECTENT LA STRATIFICATION FRAGILE-DUCTILE ET QUI SONT DIMENSIONNES PAR RAPPORT A LA GRAVITE. CES MODELES SONT CONSTRUITS EN SUPERPOSANT UN NIVEAU DE SABLE (QUI LOCALISE LA DEFORMATION) SUR UN NIVEAU DE SILICONE (QUI DISTRIBUE LA DEFORMATION). LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE CES MODELES EST ALORS DECRIT A L'AIDE DU RAPPORT DE RESISTANCE EXISTANT ENTRE CES DEUX NIVEAUX. SELON LA VALEUR DE , ON OBSERVE DEUX MODES DE DEFORMATIONS. (1) LORSQUE CE RAPPORT EST INFERIEUR A 0,5 LA DEFORMATION EST DISTRIBUEE SUR L'ENSEMBLE DE L'EXPERIENCE ET LA DIMENSION DE CORRELATION DU CHAMP DE DEFORMATION, QUI TRADUIT SON ORGANISATION SPATIALE, EST EGALE A 2. LE RESEAU DE FAILLES SE CARACTERISE PAR UNE DISTRIBUTION DES LONGUEURS QUI SUIT UNE LOI EXPONENTIELLE DONT LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE EST EGALE A L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. LA DIMENSION FRACTALE DE CE RESEAU EST EGALE A 2. (2) LORSQUE EST SUPERIEUR A 0,5, LA DEFORMATION SE LOCALISE LE LONG DE DEUX BANDES DE CISAILLEMENTS AUXQUELLES SONT ASSOCIEES UN RESEAU COMPLEXE DE FAILLES. LE CHAMP DE DEFORMATION PRESENTE UNE DIMENSION DE CORRELATION EGALE A 1,9. LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DE FAILLES SUIT UNE LOI GAMMA, CARACTERISEE PAR UNE LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O ET PAR UN EXPOSANT A. LA DIMENSION FRACTALE EST EGALE A 1,8. LA TRANSITION ENTRE CES DEUX MODES DE DEFORMATION EST BRUTALE, ET INTERVIENT POUR UN RAPPORT DE RESISTANCE CRITIQUE. ELLE PEUT ETRE ASSIMILEE DANS SA NATURE A UNE TRANSITION DE PHASE. CETTE TRANSITION EST EFFECTIVE LORSQUE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O DEVIENT PLUS GRANDE QUE L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. CELA PEUT S'INTERPRETER COMME LE PASSAGE DEPUIS UNE CROISSANCE TRIDIMENSIONNELLE DES FAILLES (DANS LES DIRECTIONS HORIZONTALE ET VERTICALE) A UNE CROISSANCE BIDIMENSIONNELLE (DANS LE PLAN VERTICAL). LA DETERMINATION DE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE ET DE LA DIMENSION FRACTALE A PARTIR DE RESEAU DE FAILLES NATURELS SUGGERE POUR LA DEPRESSION AFAR ET LA REGION DE SAN-ANDREAS UNE DEFORMATION LOCALISANTE
Author: Éric Bonnet (géologue).)
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LA LOCALISATION DE LA DEFORMATION EST UN PHENOMENE IMPORTANT DANS L'ETUDE DE LA RUPTURE DES MATERIAUX. CELLE-CI RESULTE DE LA NUCLEATION, DE LA CROISSANCE ET DE LA COALESCENCE DES FAILLES QUI S'ORGANISENT SUIVANT UN RESEAU DONT LA GEOMETRIE EST COMPLEXE A ANALYSER. COMPRENDRE LE PHENOMENE DE LOCALISATION DE LA DEFORMATION NECESSITE DONC DE COMPRENDRE LA DYNAMIQUE DE LA CROISSANCE DE CES RESEAUX DE FAILLES. C'EST A CE PROCESSUS DE LOCALISATION ET A SON EXPRESSION DANS LA LITHOSPHERE AUQUEL NOUS NOUS SOMMES ATTACHE A TRAVERS CETTE ETUDE. LE ROLE QUANTITATIF DES FAILLES SUR LES DEFORMATIONS LITHOSPHERIQUE A TOUJOURS FAIT L'OBJET D'UN DEBAT SCIENTIFIQUE. S'IL EST INDENIABLE QUE DANS LES NIVEAUX SUPERFICIELS DE L'ECORCE TERRESTRE LES DEFORMATIONS SONT PRINCIPALEMENT CONCENTREES DANS LES FAILLES, LE COMPORTEMENT MOYEN DE LA LITHOSPHERE TERRESTRE EST TOUJOURS SUJET A DISCUSSION. PARCE QUE LA LITHOSPHERE EST UN MILIEU RHEOLOGIQUEMENT STRATIFIE, NOUS AVONS CHOISI DE REPRESENTER SON COMPORTEMENT MECANIQUE A L'AIDE DE MODELES ANALOGIQUES QUI RESPECTENT LA STRATIFICATION FRAGILE-DUCTILE ET QUI SONT DIMENSIONNES PAR RAPPORT A LA GRAVITE. CES MODELES SONT CONSTRUITS EN SUPERPOSANT UN NIVEAU DE SABLE (QUI LOCALISE LA DEFORMATION) SUR UN NIVEAU DE SILICONE (QUI DISTRIBUE LA DEFORMATION). LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE CES MODELES EST ALORS DECRIT A L'AIDE DU RAPPORT DE RESISTANCE EXISTANT ENTRE CES DEUX NIVEAUX. SELON LA VALEUR DE , ON OBSERVE DEUX MODES DE DEFORMATIONS. (1) LORSQUE CE RAPPORT EST INFERIEUR A 0,5 LA DEFORMATION EST DISTRIBUEE SUR L'ENSEMBLE DE L'EXPERIENCE ET LA DIMENSION DE CORRELATION DU CHAMP DE DEFORMATION, QUI TRADUIT SON ORGANISATION SPATIALE, EST EGALE A 2. LE RESEAU DE FAILLES SE CARACTERISE PAR UNE DISTRIBUTION DES LONGUEURS QUI SUIT UNE LOI EXPONENTIELLE DONT LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE EST EGALE A L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. LA DIMENSION FRACTALE DE CE RESEAU EST EGALE A 2. (2) LORSQUE EST SUPERIEUR A 0,5, LA DEFORMATION SE LOCALISE LE LONG DE DEUX BANDES DE CISAILLEMENTS AUXQUELLES SONT ASSOCIEES UN RESEAU COMPLEXE DE FAILLES. LE CHAMP DE DEFORMATION PRESENTE UNE DIMENSION DE CORRELATION EGALE A 1,9. LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DE FAILLES SUIT UNE LOI GAMMA, CARACTERISEE PAR UNE LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O ET PAR UN EXPOSANT A. LA DIMENSION FRACTALE EST EGALE A 1,8. LA TRANSITION ENTRE CES DEUX MODES DE DEFORMATION EST BRUTALE, ET INTERVIENT POUR UN RAPPORT DE RESISTANCE CRITIQUE. ELLE PEUT ETRE ASSIMILEE DANS SA NATURE A UNE TRANSITION DE PHASE. CETTE TRANSITION EST EFFECTIVE LORSQUE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O DEVIENT PLUS GRANDE QUE L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. CELA PEUT S'INTERPRETER COMME LE PASSAGE DEPUIS UNE CROISSANCE TRIDIMENSIONNELLE DES FAILLES (DANS LES DIRECTIONS HORIZONTALE ET VERTICALE) A UNE CROISSANCE BIDIMENSIONNELLE (DANS LE PLAN VERTICAL). LA DETERMINATION DE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE ET DE LA DIMENSION FRACTALE A PARTIR DE RESEAU DE FAILLES NATURELS SUGGERE POUR LA DEPRESSION AFAR ET LA REGION DE SAN-ANDREAS UNE DEFORMATION LOCALISANTE
Author: Eric Bonnet
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ISBN: 9782905532800
Category : Faults (Geology).
Languages : en
Pages : 186
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LA LOCALISATION DE LA DEFORMATION EST UN PHENOMENE IMPORTANT DANS L'ETUDE DE LA RUPTURE DES MATERIAUX. CELLE-CI RESULTE DE LA NUCLEATION, DE LA CROISSANCE ET DE LA COALESCENCE DES FAILLES QUI S'ORGANISENT SUIVANT UN RESEAU DONT LA GEOMETRIE EST COMPLEXE A ANALYSER. COMPRENDRE LE PHENOMENE DE LOCALISATION DE LA DEFORMATION NECESSITE DONC DE COMPRENDRE LA DYNAMIQUE DE LA CROISSANCE DE CES RESEAUX DE FAILLES. C'EST A CE PROCESSUS DE LOCALISATION ET A SON EXPRESSION DANS LA LITHOSPHERE AUQUEL NOUS NOUS SOMMES ATTACHE A TRAVERS CETTE ETUDE. LE ROLE QUANTITATIF DES FAILLES SUR LES DEFORMATIONS LITHOSPHERIQUE A TOUJOURS FAIT L'OBJET D'UN DEBAT SCIENTIFIQUE. S'IL EST INDENIABLE QUE DANS LES NIVEAUX SUPERFICIELS DE L'ECORCE TERRESTRE LES DEFORMATIONS SONT PRINCIPALEMENT CONCENTREES DANS LES FAILLES, LE COMPORTEMENT MOYEN DE LA LITHOSPHERE TERRESTRE EST TOUJOURS SUJET A DISCUSSION. PARCE QUE LA LITHOSPHERE EST UN MILIEU RHEOLOGIQUEMENT STRATIFIE, NOUS AVONS CHOISI DE REPRESENTER SON COMPORTEMENT MECANIQUE A L'AIDE DE MODELES ANALOGIQUES QUI RESPECTENT LA STRATIFICATION FRAGILE-DUCTILE ET QUI SONT DIMENSIONNES PAR RAPPORT A LA GRAVITE. CES MODELES SONT CONSTRUITS EN SUPERPOSANT UN NIVEAU DE SABLE (QUI LOCALISE LA DEFORMATION) SUR UN NIVEAU DE SILICONE (QUI DISTRIBUE LA DEFORMATION). LE COMPORTEMENT MECANIQUE DE CES MODELES EST ALORS DECRIT A L'AIDE DU RAPPORT DE RESISTANCE EXISTANT ENTRE CES DEUX NIVEAUX. SELON LA VALEUR DE , ON OBSERVE DEUX MODES DE DEFORMATIONS. (1) LORSQUE CE RAPPORT EST INFERIEUR A 0,5 LA DEFORMATION EST DISTRIBUEE SUR L'ENSEMBLE DE L'EXPERIENCE ET LA DIMENSION DE CORRELATION DU CHAMP DE DEFORMATION, QUI TRADUIT SON ORGANISATION SPATIALE, EST EGALE A 2. LE RESEAU DE FAILLES SE CARACTERISE PAR UNE DISTRIBUTION DES LONGUEURS QUI SUIT UNE LOI EXPONENTIELLE DONT LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE EST EGALE A L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. LA DIMENSION FRACTALE DE CE RESEAU EST EGALE A 2. (2) LORSQUE EST SUPERIEUR A 0,5, LA DEFORMATION SE LOCALISE LE LONG DE DEUX BANDES DE CISAILLEMENTS AUXQUELLES SONT ASSOCIEES UN RESEAU COMPLEXE DE FAILLES. LE CHAMP DE DEFORMATION PRESENTE UNE DIMENSION DE CORRELATION EGALE A 1,9. LA DISTRIBUTION DES LONGUEURS DE FAILLES SUIT UNE LOI GAMMA, CARACTERISEE PAR UNE LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O ET PAR UN EXPOSANT A. LA DIMENSION FRACTALE EST EGALE A 1,8. LA TRANSITION ENTRE CES DEUX MODES DE DEFORMATION EST BRUTALE, ET INTERVIENT POUR UN RAPPORT DE RESISTANCE CRITIQUE. ELLE PEUT ETRE ASSIMILEE DANS SA NATURE A UNE TRANSITION DE PHASE. CETTE TRANSITION EST EFFECTIVE LORSQUE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE L#O DEVIENT PLUS GRANDE QUE L'EPAISSEUR DU NIVEAU FRAGILE. CELA PEUT S'INTERPRETER COMME LE PASSAGE DEPUIS UNE CROISSANCE TRIDIMENSIONNELLE DES FAILLES (DANS LES DIRECTIONS HORIZONTALE ET VERTICALE) A UNE CROISSANCE BIDIMENSIONNELLE (DANS LE PLAN VERTICAL). LA DETERMINATION DE LA LONGUEUR CARACTERISTIQUE ET DE LA DIMENSION FRACTALE A PARTIR DE RESEAU DE FAILLES NATURELS SUGGERE POUR LA DEPRESSION AFAR ET LA REGION DE SAN-ANDREAS UNE DEFORMATION LOCALISANTE
Author: Sylvie Schueller
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ISBN: 9782914375337
Category : Earth
Languages : en
Pages : 297
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Book Description
L'étude de la localisation de la déformation dans un milieu fragile/ductile s'inscrit dans la compréhension mécanique du développement des réseaux de fractures multi-échelles, caractéristiques de la déformation intra-continentale. Une approche expérimentale, simulant un contexte de collision à l'échelle Iithosphérique,a été mise en œuvre.Elle permet de décrire et de suivre dans le temps un mode de rupture, dans lequel les réseaux de failles obtenus présentent des propriétés statistiques similaires à celles des réseaux naturels. Une analyse détaillée de l'organisation des hétérogénéités et des déformations dans ces expériences permet d'obtenir des informations importantes sur l'évolution de ces systèmes et sur la localisation de la déformation à grande échelle. La déformation d'un analogue de la lithosphère continentale peut ainsi être caractérisée par trois facteurs: le paramètre fragile/ductile r, le nombre d'Argand Ar et les conditions aux limites. r, lié au couplage fragile/ductile, contrôle le degré de localisation de la déformation. Ar caractérise le rôle des forces gravitaires sur l'expression du mode de déformation dominant (compressif, décrochant ou extensif). Les conditions aux limites influent sur la répartition spatiale de ces modes de déformation. A partir de l'analyse des champs de déformation, le processus de localisation est découpé en deux phases : la phase pré-localisation et la phase post-localisation. La phase pré-localisation se traduit par une augmentation de la déformation moyenne avec le temps selon une loi de puissance, dont l'exposant est indépendant de la rhéologie du milieu. Elle se caractérise par une organisation progressive des déformations, qui s'accompagne d'une augmentation de la longueur de corrélation. Cette phase pré-localisation semble se faire sur une période de temps indépendante de la rhéologie du milieu comme du mode de déformation. Elle aboutit au développement du réseau de failles. La phase post-localisation est caractérisée par une organisation des déformations selon des lois d'échelles, dont la dimension fractale est fonction de la rhéologie du milieu. Bien que la déformation moyenne et la longueur de corrélation (de la taille du système) soient stabilisées, le système reste dynamique, comme en témoignent les fluctuations observées au niveau de la masse des failles actives ou de la dimension de corrélation. Dans la mesure où la mécanique du couplage fragile/ductile ne peut être expliquée à partir des expériences, celle-ci est abordée au travers de simulations numériques. Le rôle de la viscosité du milieu ductile sur le caractère localisé ou diffus de la fracturation dans le milieu fragile y est plus particulièrement étudié. Les résultats montrent notamment qu'une variation d'un ordre de grandeur de la viscosité permet de passer d'un mode de fracturation diffus à localisé
Author: Hugo Thomas
Publisher:
ISBN:
Category : Granular materials
Languages : fr
Pages : 39
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Author: Valérie Chavagnac
Publisher:
ISBN:
Category : Metamorphic rocks
Languages : en
Pages : 450
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The aims of this Ph.D. Thesis were to decipher whether the use of Nd model ages are reliable constraints for the crustal evolution on Proterozoic migmatized terrane (example of the Limpopo Belt in South Africa) and to examine the consistency between Sm-Nd gamet and V-Pb zircon ages on eclogites (example of the VHPM Dabieshan in Central China). The Central Zone of the Limpopo Belt which is mainly composed of orthogneisses and paragneisses underwent granulite facies metamorphism followed by decompression metamorphic conditions (clockwise P-T loop) at 2.0 Ga. We have performed Sm-Nd and U-Pb work associated with major and trace element analyses on three examples of migmatites generated at 2.0 Ga to study the chemical and isotopic fractionation which may occur during migmatization. Partial melting following the Bt dehydration reaction did lead to different behaviour of Sm-Nd systematics for metagreywacke and metapelite. ln the first case, chemical equilibrium and full Nd isotope exchanges were not reached due to the incrongruent Pl melting and to the effect of accessory mineraIs (Mnz and Ap) on the compositions of the partial melt. Monazite entered the melt in prefarence to apatite, either by dissolution or by entrainment, and its unradiogenic Nd isotope signature dominates the leucosome. The Nd model ages on partial melt are up to 400 Ma older than those on paleosomes. The Nd model ages of these rocks cannot be used in a simple way to cons train the evolution of Southern Africa. ln the second case, incongruent Pl melting influenced the distribution of major, LILE and also REE between the partial melts and the paleosomes. Full Nd isotope exchange was nearly achieved while Pb-Pb systematics were not fully resetted. Incomplete exchange for both Nd and Pb for two leucosomes is also argued. It appears that the accessory minerals were chemically and isotopically equilibrated with the partial melt and the paleosome. The Nd model ages can be used to constrain the crustal growth of the Limpopo Central Zone. Finally, in migmatites formed by metamorphic segregation at subsolidus conditions on orthogneiss, chemical equilibrium and Nd isotope exchange were not reached during migmatization. The distributions of the elements are related to the proportional amounts of each mineraI in the migmatitic components. However, full Pb isotope exchange is reached here as highlighted by a Pb-Pb WR isochron yielding 2.0 Ga. ln addition, the geochemical characteristics combined with REE modelling provided arguments for closed system behaviour of the whole rock during migmatization. The isotopic compositions of the protolith obtained via mass balance calculations can be used to cons train crustal evolution. The UHPM Dabieshan is characterized by the occurrence of coesite and its quartz pseudomorph as inclusions in eclogites of basaltic composition but also of undoubted metasedimentary origin. Sm.-Nd garnet-omphacite-whole rock isochrons on the coesite-bearing eclogites of the Bixiling Complex gave ages at 210 ± 9 to 218 ± 4 Ma which are similar to 218.4 ± 1.8 Ma and 218.4 ± 2.5 Ma ages obtained by V-Pb zircon data. At the Shuanghe locality, Sm-Nd gamet-kyanite-whole rock isochron on a retrogressed eclogite gave an age at 231 ± 35 Ma in line with the U-Pb zircon data at 233 ± 21 Ma (lower intercept in the concordia diagram). ln addition, Ar-Ar and Rb-Sr phengite ages performed on the eclogite host gneisses (Bixilingg locality) yield 198 ± 4 Ma to 212 ± 2 Ma ages, overlapping the previous Sm-Nd and V-Pb zircon ages on the coesite-bearing eclogites. Consequently, the Sm-Nd garnet dating provide ages in agreement with V-Pb zircon ages and the quartzo-feldspathic gneisses underwent an event coeval to VHP on eclogites. Nd isotope equilibration at the VHP metamorphism appears to have been complete
Author: Bradley Dodd
Publisher: Academic Press
ISBN:
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 328
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Book Description
Author: I Antonescu
Publisher: CRC Press
ISBN: 1000100375
Category : Education
Languages : en
Pages : 537
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This volume contains papers and reports from the Conference held in Romania, June 2000. The book covers many topics, for example, place, role and content of geotechnical engineering in civil, environmental and earthquake engineering.
Author: Arno Zang
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3764381248
Category : Science
Languages : en
Pages : 213
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Mechanical properties and fluid transport in rocks are intimately linked as deformation of a solid rock matrix immediately affects the pore space and permeability. Part I of this topical volume covers mainly the nucleation and evolution of crack damage in rocks, new or modified techniques to measure rock fracture toughness and a discussion of upscaling techniques relating mechanical and fluid transport behaviour in rocks at different spatial scales.
Author: Marc Diraison
Publisher:
ISBN:
Category : Crystallography
Languages : fr
Pages : 382
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L'extrémité australe de l'Amérique du Sud se situe actuellement dans un contexte cinématique complexe impliquant les plaques Nazca, Antarctique et Scotia. Dans ce secteur, l'histoire compressive andine débute au Crétacé supérieur avec pour conséquences le soulèvement de la cordillère et le développement du bassin, d'avant-pays de Magellan. L'arcature actuelle des Andes australes résulte du développement progressif de l'orocline patagonien associé au fonctionnement d'un décrochement senestre le long de la bordure sud du continent depuis le Crétacé supérieur. A partir de 30 Ma, l'ouverture du passage de Drake entre le continent Sud-américain et la Péninsule Antarctique conduit à la croissance de la plaque Scotia. La subduction de la dorsale du Chili débute à 14 Ma au niveau de la Terre de Feu. Le point triple migre progressivement jusqu'à sa position actuelle à 46°30'S. L'étude structurale et cinématique de la région (analyse de populations de failles) a été réalisée principalement à la transition cordillère/bassin. Elle est complétée par l'analyse de l'imagerie satellitaire et de la topographie numérique, l'interprétation de données de sismique réflexion pétrolière, une étude paléomagnétique, et de la modélisation analogique. Cette étude met en évidence (1) des directions principales de raccourcissement subperpendiculaires à la cordillère tout le long de l'orocline, (2) des composantes décrochantes dextres et senestres le long des secteurs de la cordillère orientés respectivement N-S et E-O, et (3) des rifts néogènes disposés radialement affectant principalement la zone axiale du bassin de Magellan. Ce champ de déformation, compatible avec le contexte actuel, a été comparé à celui obtenu par modélisation analogique d'un orocline simple. Le passage progressif entre la zone de subduction à l'ouest et le décrochement au sud du continent (appelé effet de coin) semble être une condition suffisante au développement de l'essentiel des structures observées
Author: Dimitri Lague
Publisher:
ISBN:
Category : Erosion
Languages : fr
Pages : 180
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Book Description
L'évolution à long terme des reliefs continentaux résulte de couplages complexes entre processus d'érosion et mouvements tectoniques qui tendent à s'équilibrer pour atteindre éventuellement un état stationnaire. La partie érosion de ces couplages est gouvernée par l'interaction entre des processus élémentaires de versant et de rivière, étroitement couplés, qui contrôlent l'organisation spatiale du réseau de drainage. Ces processus sont caractérisés par des vitesses d'érosion et de transport lentes sur les versants et très rapides dans les rivières, et dépendent souvent non-linéairement de la pente topographique et du flux d'eau. Il en résulte une dynamique complexe à l'échelle locale dont les conséquences à l'échelle continentale sur la vitesse et les volumes de matière transportés ne sont pas encore comprises. L'objectif de cette thèse a été de comprendre et modéliser cette dynamique à l'échelle des temps géologiques, dans le cadre de perturbations tectoniques simples, et pour des conditions climatiques constantes. Nous utilisons un modèle numérique permettant de simuler l'interaction de différents processus d'érosion de versant et de transport fluvial. Les solutions hors équilibre prédites par ce modèle ne pouvant être validées analytiquement ou à partir de données naturelles, une approche expérimentale inédite a été développée. Elle permet d'étudier précisément l'évolution d'une topographie soumise à l'action simultanée d'une surrection simple et de processus d'érosion et de transport par ruissellement. Au cours d'une expérience, la surface s'auto organise d'abord en une série de bassins versants de géométrie similaire aux systèmes naturels, puis l'altitude moyenne du système s'approche quasi-exponentiellement d'une valeur constante, traduisant un état d'équilibre macroscopique. L'analyse couplée des expériences et des simulations numériques montre que cette dynamique dépend fortement de la présence de zones de drainage internes non-connectées aux conditions limites du système, du degré de non-linéarité entre érosion et pente topographique et de l'existence d'un seuil d'érosion. A partir de l'analyse de systèmes naturels, via le formalisme de la relation pente-aire drainée, nous mettons en évidence l'existence d'un tel seuil dans les systèmes naturels. Pour ce faire nous avons développé un nouveau critère morphologique permettant de caractériser l'état dynamique des reliefs naturels. L'hypothèse d'équilibre dynamique entre érosion et tectonique, nécessaire à l'interprétation correcte des relations entre formes topographiques et processus d'érosion, peut être ainsi (in)validée. Ces résultats suggèrent que le seuil d'érosion habituellement négligé dans le calibrage des lois d'érosion élémentaires doit être explicitement pris en compte pour prédire correctement les formes topographiques naturelles, la dynamique de la croissance des réseaux de drainage et les relations à l'échelle continentale entre taux de dénudation et paramètres topographiques.
