Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Posté par Adrien le Vendredi 17/11/2017 à 00:00
Hydrater le manteau ne l'affaiblit pas toujours

Schéma montrant les différents processus mis en jeu lors de l'hydratation du manteau à l'aplomb d'une subduction. Les réactions de déshydratation dans la plaque subduite produisent un fluide aqueux qui, en fonction des conditions de pression et température, peut: mener à la cristallisation de minéraux hydratés, abaisser la température de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) du manteau produisant des minéraux hydratés, se dissocier et être incorporé sous la forme H+ dans l'olivine et les pyroxènes, ou rester sous la forme de fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les...) aqueux. Ces différents processus ont des conséquences très diverses sur la déformation des roches mantelliques.
Une collaboration entre chercheurs du laboratoire Géosciences Montpellier (Géosciences Montpellier/OREME, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université Montpellier / Université Antilles) et de l'Université de Pavia (IT) montre que l'introduction d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) dans les roches du manteau terrestre ne diminue pas obligatoirement sa résistance à la déformation sur le long terme...

Il est communément accepté que l'incorporation d'eau dans le manteau produit un adoucissement, c'est à dire une réduction de la résistance à la déformation. Toutefois, l'incorporation de l'eau provenant de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de la planète via les zones de subduction (La subduction est le processus d'enfoncement d'une plaque tectonique sous une autre plaque de densité plus faible, en général une plaque océanique sous une plaque continentale ou sous une plaque océanique plus...) dans le manteau prend différentes formes en fonction des conditions de pression et de température auxquelles ce processus se produit. En effet, les réactions de déshydratation de la plaque subduite produisent un fluide aqueux, qui peut:
- mener à la cristallisation de minéraux hydratés, tels que des amphiboles,
- abaisser la température de fusion des roches mantelliques, produisant des magmas hydratés,
- se dissocier et être incorporé sous la forme H+ dans des défauts de la maille cristalline de minéraux nominalement anhydres qui composent l'essentiel du manteau supérieur: l'olivine et les pyroxènes,
- rester sous la forme de fluides aqueux qui vont migrer à travers les roches mantelliques en réagissant avec celles-ci.


Microstructures des péridotites de Finero - cartes EBSD illustrant la distribution des phases minérales et les formes de grain (à gauche) et photomicrographies en lumière polarisée illustrant leur déformation (à droite). (a) Péridotite à amphibole (parg), présentant la microstructure typique de la déformation pervasive du massif (Le mot massif peut être employé comme :) en présence de magmas hydratées, caractérisée par des olivines (ol) plurimillimétriques dont l'allongement marque la foliation et des pyroxènes (opx) aux formes irrégulières, parfois interstitielles. (b) Péridotite protomylonitique, enregistrant la déformation en absence de magmas, caractérisée la recristallisation partielle des olivines, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur...) une matrice à grain fin (flèches). Il est à noter le contraste entre l'importante déformation de l'olivine (extinction onduleuse, sous-grains, recristallisation) et la très faible déformation des amphiboles (parg).
Ces différents processus ont des conséquences très diverses sur la déformation des roches mantelliques. Des études expérimentales antérieures indiquent que l'incorporation de H+ sur le comportement mécanique de l'olivine produit un adoucissement limité (réduction d'un facteur 3 des contraintes nécessaires pour produire une déformation à une vitesse (On distingue :) imposée), alors que la présence de basaltes hydratés induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer...) une décroissance de la résistance mécanique d'un facteur 100. Aucune expérience ne contraint l'effet de la présence de fluides aqueux ou de minéraux hydratés, comme les amphiboles ou le phlogopite, sur le comportement mécanique des roches mantelliques.

L'étude de la déformation des péridotites à amphibole et phlogopite de Finero, dans les Alpes italiennes, apporte des réponses claires à ces questions. L'analyse conjointe des assemblages minéralogiques et des structures indique que ces péridotites ont été déformées de façon pervasive en présence de magmas contenant H2O et CO2 à des températures entre 980 et 1080°C et des pressions inférieures à 2GPa. Elle montre aussi que cette déformation s'est poursuivie sous des conditions de température décroissante, en absence de magmas, mais sous une forme localisée, dans des zones de cisaillement métriques à centimétriques.

L'analyse des microstructures et l'étude des orientations cristallographiques des différents minéraux par EBSD (Electron backscattering diffraction) réalisées à Géosciences Montpellier indiquent qu'en présence de magmas hydratés, la déformation des roches mantelliques ne se fait pas de façon prédominante par fluage dislocation (En science des matériaux, une dislocation est un défaut linéaire correspondant à une discontinuité dans l'organisation de la structure cristalline. Une dislocation peut être vue simplement comme un "quantum" de...). Le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) de matière par le magma et la migration des joints de grain y jouent un rôle fondamental, produisant des péridotites à gros grain avec une forte foliation marquée par l'allongement des olivines. L'activation (Activation peut faire référence à :) de ces mécanismes de déformation induit une importante décroissance de la résistance mécanique du manteau lithosphérique, permettant une déformation pervasive sous faible contrainte. Ces résultats corroborent donc les rares expériences qui indiquaient un fort adoucissement mécanique dû à la présence de magmas hydratés.

En revanche, l'analyse de la déformation des domaines externes des zones de cisaillement, qui enregistrent la déformation en absence de magmas montre que les amphiboles et le phlogopite ne jouent pas un rôle de phases faibles localisant la déformation, même quand ces minéraux hydratés forment jusqu'à 20 % du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est...). La déformation y est accommodée essentiellement par l'olivine, qui recristallise à grain fin, et par l'orthopyroxene, qui est remobilisé par des processus de pression-dissolution.

Cette étude montre donc que la percolation (À partir d'une certaine quantité critique de fluide sur une cloison, un pont s'établit permettant au fluide de la traverser) de magmas hydratés dans le manteau lithosphérique produit une forte décroissance de sa résistance mécanique, mais que cet adoucissement est transitoire, cessant lors de la cristallisation ou extraction des magmas.

Ce travail a été effectué dans le cadre du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) CNRS-INSU SYSTER - Déformation et transport de fluides dans la transition croûte-manteau à l'aplomb d'une subduction: Etude des péridotites et pyroxénites à phlogopite de Finero (Alpes du Sud).

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INSU
 
Vendredi 15 Décembre 2017 à 00:00:11 - Vie et Terre - 0 commentaire
» Découverte du plus ancien plésiosaure au monde
Mercredi 13 Décembre 2017 à 00:00:13 - Multimédia - 1 commentaire
» Les jeux vidéo d'action améliorent la lecture
Mercredi 13 Décembre 2017 à 00:00:04 - Physique - 1 commentaire
» Une campagne très spéciale pour LHCb