Rhéologie et déformation de la lithosphère continentale : apports de mesures GPS en Asie et de modèles numériques

par Mathilde Vergnolle

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Éric Calais.


  • Résumé

    Ce travail s’intéresse à la cinématique et à la dynamique des déformations continentales. Nous présentons le champ de vitesse 1994-2002 mesuré par GPS dans la région Mongolie-Baïkal (située au nord de l’Asie) par rapporte à l’Eurasie. Il montre que 15% de la convergence IN/EU est accommodé au nord du Tien Shan par raccourcissement NS et cisaillement dextre dans l’Altaï et par déplacement vers l’E-SE (3-9 mm/an) en Mongolie centrale et orientale. Nos résultats suggèrent que le mouvement vers l’est pourrait être contrôlé par d’autres processus que la convergence IN/EU seule. A partir des grands séismes de Mongolie au 20e siècle et de l’inversion des vitesses obtenues, nous modélisons la déformation postsismique (relaxation viscoélastique actuelle <2 mm/an) et estimons la rhéologie de la lithosphère sous la Mongolie (manteau supérieur et croûte inférieure peu visqueux). Par une étude de redistribution des contraintes à la suite de séismes, nous montrons le possible transfert de contrainte entre failles continentales séparées de centaines de kilomètres et sur des dizaines d’années. Enfin, à partir de modèles dynamiques de la déformation en Asie validés par les données GPS en Chine, Mongolie et Sibérie, nous estimons la rhéologie moyenne de la lithosphère et quantifions les mécanismes de déformation. Nous montrons que bien que la collision IN/EU soit la contribution majeure à la déformation, les forces de volume et la dynamique des zones de subduction sont d’une importance équivalente dans les zones septentrionales et orientales de l’Asie. D’après nos résultats, l’accommodation de la déformation actuelle se ferait essentiellement de manière continue mais ceci reste à confirmer.

  • Titre traduit

    Rheology and deformation of the continental lithosphere : GPS measurements in Asia and numerical models contributions


  • Résumé

    In this work, we study the current kinematic of Mongolia, in the northern part of Asia and the dynamics of the deformation in Mongolia and Asia. First, we present the 1994-2002 Mongolia-Baikal GPS velocity fields (-50 sites) with respect to Eurasia. Velocities show that 15% of th IN/EU convergence is accommodated north of the Tien Shan by NS shortening and dextral shear in the Altay mountains and by E-SE displacement of central and eastern Mongolia at 3-6mm/yr. Our results suggest that the Eward motion in Asia could be controlled by other processes then the IN/EU convergence such as the dynamic of the oceanic subduction zone of the gravitational potential energy gradient. Then starting with the large Mongolian EQ of the last century and the GPS velocities, we model the postseismic deformation (current viscoelastic relaxation < 2 mm/an) and estimate he lithosphere rheology under Mongolia (weak upper mantle and lower crust). Next, with a study on viscoelastic and static stress transfer, we suggest that significant stress transfer is possible among continental faults separated by 100s of km and on time scales of decades. Finally, we validate dynamic deformation models of Asia With a GPS velocity field covering most of Asia. We estimate the average lithosphere rheology and quantify the different mechanisms of deformation. We show that the IN/EU collision is the major contribution to the Asian deformation. However, the deformation in north and East Asia is also controlled by the body forces and the dynamic of the oceanic subduction zone. In the first part, we define a new programming language with a functional core and generalized recursion, by using Boudol’s type system with degrees to rule out unsafe recursions. The language is extended first with recursive records, then with mixins, allowing the programmer to fully mix functional and object-oriented paradigms. We also present an implementation, MlObj, and an abstract machine for execution. In a second part, we design a new inference algorithm for intersection type systems, on an extension of the lambda-calculus. After proving its correctness, we study its generalisation to references and recursion, we compare it with existing inference algorithms, mainly System l, and we show that its finite rank version becomes decidable. Our results suggest that the current deformation is mostly continuous but this last point should be confirmed by further measurements.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2011 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Rhéologie et déformation de la lithosphère continentale : apports de mesures GPS en Asie et de modèles numériques

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Informations

  • Détails : XII-271 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [229]-248

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  • Cote : T NICE 2003 VER

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  • Cote : TH VER - 2003
  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque de Sorbonne Université. Bibliothèque Géosciences et environnement.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03 NICE 4074
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