Thèse en modélisation de la tectonique des plaques : Comment les processus à différentes échelles in

Informations générales
Intitulé de l'offre :
Thèse en modélisation de la tectonique des plaques : Comment les processus à différentes échelles interagissent-ils pour créer une localisation de la déformation à l'échelle de la planète ? (ERC RhEoVOLUTION) H/F

Référence : UMR5243-HELOUR-053

Nombre de Postes : 1

Lieu de travail :
MONTPELLIER

Date de publication :
jeudi 16 mai 2024

Type de contrat :
CDD Doctorant/Contrat doctoral

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 septembre 2024
Quotité de travail :
Temps complet

Rémunération :
La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel

Section(s) CN :
Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

La localisation de la déformation est la règle plutôt que l'exception dans les couches externes de la Terre solide. Pourtant, la modélisation de la localisation de la déformation ductile (viscoplastique), sous la forme de bandes de cisaillement, reste un défi plus de 50 ans après la révolution scientifique qui a fait de la tectonique des plaques le principal paradigme des Sciences de la Terre. Dans le projet ERC RhEoVOLUTION, nous avons postulé que la mauvaise représentation de cette hétérogénéité dans le comportement mécanique (rhéologie) des roches et de son évolution au cours de la déformation était le point de blocage pour générer une localisation de la déformation dans les modèles géodynamiques. Nous avons donc développé une nouvelle approche pour étudier la localisation de la déformation dans les roches se déformant par des processus ductiles. Cette approche associe une description stochastique des propriétés mécaniques du milieu avec des lois simples décrivant comment ces propriétés évoluent en réponse aux variations spatiales de la contrainte et de la vitesse de déformation qui en résultent. Ces modèles produisent, à partir d'un champ d'hétérogénéité rhéologique aléatoire, une localisation de la déformation à des échelles de 2 à 3 ordres de grandeur plus grands que l'échelle de longueur caractéristique du champ initial. Quelques zones de cisaillement s'allongent, fusionnent et s'élargissent, dominant l'ensemble du système, qui évolue vers un nouvel équilibre, caractérisé par un adoucissement anisotrope à l'échelle du système. Cependant, les formulations implémentées dans ces modèles sont basées sur notre connaissance des processus contrôlant la déformation des roches à l'échelle du grain (µm à cm). L'extrapolation directe des résultats à l'échelle de la tectonique des plaques (100 à 1000 km) n'est donc pas possible.
Nous recrutons une doctorante ou un doctorant très motivé pour travailler sur une question fondamentale en Sciences: la modélisation des interactions entre échelles dans des systèmes physico-chimiques complexes. L'objectif cette thèse sera donc d'explorer les interactions entre processus actifs à différentes échelles spatiales (et temporelles) lors de la localisation de la déformation et de développer des techniques de changement d'échelle (coarse-graining) pour définir des lois rhéologiques capables de simuler correctement la localisation de la déformation et, donc, la tectonique de plaques dans des modèles géodynamiques.
Le travail s'appuiera sur les résultats de l'ensemble de l'équipe ERC RhEoVOLUTION, composée de plus de 15 chercheurs d'horizons variés (géologie, glaciologie, mécanique des solides et des fluides, sciences des matériaux, mathématiques appliquées...), pour la plupart basés à Géosciences Montpellier. Le doctorant ou la doctorante explorera des questions telles que : L'auto-similarité des structures de localisation de la déformation - les zones de cisaillement (cf. figure) - depuis l'échelle du mm à celle de la centaine de km justifie-t-elle l'utilisation d'un formalisme numérique unique pour décrire la rhéologie