découplage croute/manteau lithosphérique ?

Géologie
MailMan
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découplage croute/manteau lithosphérique ?

Messagepar MailMan » 09 févr. 2012, 08:47

Bonjour,
suite à une discussion sur ce forum à propos de l'interpétation des brusques déplacement enregistrées dans des données GPS, je me demande s'il y a couplage des mouvements de la croute avec ceux du mateau lithosphérique sous jacent.

L'exemple qui me fait poser la question est celui de l'interprétation des données GPS auquel vous avez répondu précédemment. En effet on peut voir dans certains titres que le Japon s'est déplacé de "X" mètres suite à un seisme. Est-ce que la plaque du Japon s'est vraiment déplacée dans son entièreté de "X" mètres ou s'agit il, d'une une petite partie de la plaque, plus précisément une petite partie de la croute terrestre autour d'un réseau de failles ?
Est-ce que les mouvements saccadés horizontaux de la croute terrestre lors des séismes reflètent ceux manteau lithosphèrique sous jacent ?
Autrement dit y a t'il un découplage entre les mouvement crustaux et ceux du manteau lithosphérique ?
Si oui, alors le haut de la lithosphère est au moins en partie découplée du bas. Dans ce cas est-il nécessaire de tempérée l'affirmation selon laquelle la lithosphère est rigide ?

Merci à vous.

Georges CEULENEER
Messages : 22
Enregistré le : 07 oct. 2011, 13:38

Re: découplage croute/manteau lithosphérique ?

Messagepar Georges CEULENEER » 11 févr. 2012, 18:41

Bonjour,

Une réponse au premier ordre à votre question: les déplacements discontinus et d'amplitude souvent assez grande (jusque plusieurs m) le long des failles majeures lors de seismes de forte amplitude restent relativement locaux, ce n'est pas toute la plaque qui se déplace d'un coup. Le mouvement local finit par être absorbé par l'élasticité de la plaque (qui n'est donc pas totalement rigide comme la pièce d'un puzzle). En contexte de divergence, la séparation des plaques le long des dorsales océanique se fait par à coups qui n'impliquent pas toute la longueur des dorsales mais des segments de qlq dizaines à qlq centaines de kilomètres selon l'amplitude du séisme. Pourtant, on peut mesurer par GPS que l'écartement instantané entre, par exemple, Paris et New York, est bien de quelques cm par an, cad égal à la vitesse d'écartement des plaques moyennée sur des millions d'années (et mesurées grâce aux inversions magnétiques - les zébrures du plancher océanique bien connues depuis les années 60 et qui ont permis de démonter l'existence de l'expansion des fonds océaniques).

La question concernant le couplage croûte/manteau: en gros, le manteau et la croûte sont "scotchés" les uns aux autres, c'est la plaque lithosphérique qui est l'unité mécanique qui se déplace par rapport au manteau plus profond. On n'a pas encore compris, à l'heure actuelle, quelles sont les relations entre le mouvement des plaques et la géométrie de la convection mantellique. Autrement dit, aucun modèle de convection en géométrie sphérique ne prédit correctement le mouvement des plaques, ni d'ailleurs la dimension et le nombre de plaques (paramètres qui n'ont pas cessé de varier au cours des temps géologiques). Localement, le manteau et la croûte peuvent être découplés, en particulier dans des contextes chauds comme les dorsales (où, en raison des différences de lithologie et des relations entre la température et la ductilité des roches, la croûte peut être assez ductile et la partie la plus supérieure de la croûte rigide). On observe d'ailleurs, aux dorsales et dans les ophiolites, des failles normales qui se réfractent au niveau du Moho, affectant la croûte mais ne pénétrant pas dans le manteau. Au niveau des zones de subduction, le contexte est fort différent.

J'ai, encore une fois, demandé conseil à mon collège Alexis Rigo qui a eu la gentille de vous répondre. Je trouve son message très éclairant, je vous le copie in extenso ci-dessous.

Bien amicalement.

Georges


Salut Georges,

Après relecture de la question, voici ce qui me vient à l'esprit.
En ce qui concerne la déformation du Japon: tout d'abord le Japon n'est pas une plaque, mais appartient à la plaque Eurasie. Donc effectivement toute la plaque (Eurasie!) ne s'est pas déplacée lors du séisme de 2011. Mais on peut considérer, d'après les observations GPS, que oui, pratiquement tout le Japon s'est déplacé de X mètres, avec X= 2.5 m environ, vers l'est. Ces 2.5 m correspondent en fait à la contrainte accumulée à la frontière de plaque au cours des 2 derniers siècles et qui implique tout le Japon, l'île n'étant pas bien grande tout compte fait. Donc, que ce soit l'accumulation de contrainte que le déplacement du Japon qui ne s'étend pas à toute la plaque Eurasie, cela fait effectivement intervenir l'élasticité de la croûte, en termes plus savant, comme tu le sais, la rhéologie de la croûte: élastique, rigide et fragile.

Pour ce qui est du couplage, oui dans la plupart des cas, il y a couplage entre la croûte et le manteau car la déformation de surface peut nous renseigner sur les mouvements plus profonds du manteau, ou tout au moins, du manteau supérieur. Mais ce n'est pas immédiat car il faut avant tout bien comprendre la tectonique de surface pour dégager le signal profond.

Alors est-ce que la lithosphère est rigide? Que signifie rigide déjà? Et tout dépend à quelle échelle de temps on regarde. À l'échelle du séisme, oui: on suppose même que les grands séismes crustaux se propagent dans le manteau supérieur. À des échelles plus grandes (à partir de qqs années par l'observation des déformations post-sismiques, à plusieurs milliers d'années (rebond postglaciaire) voire millions d'années), elle est ductile, se déformant lentement mais continument sans à coups sismiques, et peu même paraître très molle....


Bon, je ne sais pas si ça peut convenir et surtout si c'est compréhensible. Je te laisse apprécier, Georges, ....

Bon w.e.
Alexis


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