densité simulation

ETUDE DE L´INFLUENCE DE LA DENSITE SUR LE PENDAGE DU SLAB :

Une plaque est composée de matériaux différents, chaque partie a donc une densité qui lui est propre :

manteau lithosphérique : = 3,3e3 kg.m-3
croûte océanique : =2,9e3 kg.m-3
croûte continentale : varie entre 2,7e3 kg.m-3 et 3e3 kg.m-3

Les plaques tectoniques sont entourées par l´asthénosphère. Bien que celle-ci ne soit pas maillée par ADELI, on lui impose une densité de 3,2e3 kg.m-3.
Nous nous interressons, ici, uniquement aux variations de densité du manteau du slab qui peuvent être dues :

à l´âge du slab : plus il est jeune, plus est est chaud et donc léger
au pourcentage de serpentinisation ( transformation des péridotites, roches composant le manteau lithosphèrique, en serpentines, roches hydratées plus légères. Dans la zone étudiée, le pourcentage de serpentinisation est d´environ 20% sur une épaisseur de 6km, ce qui correspond à une diminution de la densité de 0,13e3 kg.m-3

Nous étudions en réalité, la différence de densité entre l´asthénosphère et la densité moyenne du slab. Celle-ci est donnée par la formule :

SIMULATIONS :

Nous avons réalisé une première série de trois simulations avec les paramêtres suivants :

plaque chevauchante :
- Rhéologie : élastique
- Densité :
plaque plongeante :
- rhéologie : élastique
- Densité :
  - croûte : 2,9e3 kg.m-3
  - manteau :
    - simulation 1 : 3,30e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 3,22e3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : -0.02e3 kg.m-3
    - simulation 2 : 3,10e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 3,06e3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : 0,14e3 kg.m-3
    - simulation 3 : 2,90e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 2,9Oe3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : 0,3e3 kg.m-3
- Epaisseurs :

Les pendages obtenus sont :

simulation 1 : 27°
simulation 2 : le logiciel à arrêter le calcul de cette simulation parce que le volume de certaines mailles est devenu négatif
simulation 3 : 65°

Plus la différence de densité entre l´asthénosphère et le slab est importante, c´est-à-dire plus le slab est léger, plus le pendage est faible.

Une seconde série de simulations a été réalisée avec les paramêtres suivants :

plaque chevauchante :
- Rhéologie : visco-élastique avec gammaO=5e-24 Pa.s
- Densité :
plaque plongeante :
- rhéologie : élastique
- Densité :
  - croûte : 2,9e3 kg.m-3
  - manteau :
    - simulation 1 : 3,10e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 3,06e3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : 0,14e3 kg.m-3
    - simulation 2 : 3,15e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 3,10e3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : 0,10e3 kg.m-3
    - simulation 3 : 3,20e3 kg.m-3, densité moyenne du slab : 3,14e3 kg.m-3, différence de densité avec l´asthénosphère : 0,06e3 kg.m-3
- Epaisseurs :

Les pendages obtenus sont :

simulation 1 : pendage nul
simulation 2 : 3°
simulation 3 : 10°

Avec cette nouvelle rhéologie, on obtient un slab qui sous-plaque la plaque chevauchante.

EXPLICATIONS