Rôle de la conductivité thermique des radioéléments et du solidus dans l'origine et la stabilité des cratons archéens

par Sébastien Jean Denis Petitjean

Thèse de doctorat en Géophysique

Sous la direction de Michel Rabinowicz, Sébastien Chevrot et de Michel Grégoire.

Soutenue en 2005

à Toulouse 3 .

mots clés

• Conductivité thermique
• Production de chaleur
• Convection
• Solidus
• Lithosphère
• Production de chaleur
• Cratons
• Archéen
• Lithosphère -- Propriétés thermiques
• Archéen
• Géothermie
• Métamorphisme (géologie)

Résumé

Afin de mieux comprendre l'origine et la stabilité des racines lithosphériques sous les cratons archéens, nous avons supposé que ceux-ci possédent des caractéristiques spécifiques: (i) une plus forte conductivité thermique verticale dans la partie mantellique, (ii) moins de radioéléments dans la croûte, (iii) moins de radioéléments dans la lithosphère mantellique et (iv) une température de transition à la base de la lithosphère plus élevée (due à de la déshydratation ou à un Mg# plus grand). Ces quatre propriétés permettent d'épaissir la lithosphère. Cependant, l'épaississement obtenu dépend fortement du flux de chaleur traversant le Moho. Pour des flux typiques des continents Précambriens (11-21 mW/m²), tous les mécanismes jouent un rôle important. Par contre, pour des flux supérieurs à 30 mW/m², l'épaississement cratonique devient négligeable sauf dans le cas (iv) où la température de transition est plus élevée. Dans ce dernier cas, le flux de chaleur traversant le Moho du craton archéen devient bien plus faible que dans les terrains environnants. Un tel mécanisme semble peu probable pour expliquer l'épaississement des cratons archéens. Par contre, il permet d'expliquer le déséquilibre de flux de chaleur entre océans et continents si l'on suppose que la base de la lithosphère continentale est anhydre alors que la base de la lithosphère océanique est hydratée. La quantité de radioéléments contenus dans la croûte archénne est généralement faible, cependant il existe au moins une exception, le bouclier Canadien. La quantité de radioéléments contenus dans la lithosphère mantellique est fortement débattue. Finalement, il semble que la présence d'une anisotropie verticale dans la lithosphère mantellique des cratons archéens constitue la pierre angulaire permettant d'expliquer l'épaississement des cratons archéens. Toutefois, ce phénomène devrait occasionnellement être amplifié par une augmentation du Mg# et une diminution des radioéléments dans la lithosphère. Enfin, nous avons montré qu'il est difficile d'éroder la racine lithosphèrique archéenne par (i) un cisaillement due à la dérive des plaques ou (ii) un point chaud.

Titre traduit

Role of the thermal conductivity, radioelements and mantle solidus on the origin and stability of archean cratons

Pas de résumé disponible.