Thèse en modélisation de la tectonique des plaques

il y a 3 semaines

Montpellier, France CNRS Temps plein

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 appliqué, 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 à toutes les échelles ? Des approches stochastiques peuvent-elles être utilisées pour représenter l'hétérogénéité sous-maille du système à toutes les échelles ?

La candidate ou le candidat devra avoir des bases solides en mécanique, maths appliquées et des compétences avérées en programmation scientifique/simulation numérique et souhaiter les appliquer à la compréhension de la dynamique de la Terre (et autres planètes). Des connaissances en géophysique et géologie sont un plus, pas un prérequis.

Contexte de travail

Ce projet de thèse s'intègre dans le projet ERC RhEoVOLUTION, qui vise à comprendre le rôle de l'évolution de la rhéologie des roches sur la localisation de la déformation à différentes échelles de la Terre. Cet objectif passe par le développement de nouvelles approches pour modéliser de façon auto-cohérente la localisation de la déformation dans les roches. L'expérimentation y joue un rôle clé en apportant des contraintes physiques essentielles au développement des modèles. L'équipe du projet ERC RhEoVOLUTION est composée de chercheurs en Sciences de la Terre, Glaciologie, Sciences des Matériaux et Mathématiques Appliquées travaillant à Montpellier, Grenoble, Nice et Argentine. La majorité des expériences seront réalisées dans l'Instrument National CNRS-INSU SEM-EBSD à Geosciences Montpellier, en utilisant le microscope électronique à balayage Crystal Probe, qui est équipé d'un système EBSD pour une cartographie rapide à haute résolution des orientations cristallines et une platine de déformation à haute température. Des expériences pourront aussi être réalisées dans le laboratoire de cryo-déformation de l'Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE, Grenoble).
La thèse sera co-dirigée par Andréa Tommasi (Géosciences Montpellier) et M. Montagnat (IGE) en collaboration avec F. Barou (responsable du MEB-EBSD @ Géosciences Montpellier).
La personne recrutée sera basée à Géosciences Montpellier, une unité mixte de recherche CNRS et l’Université de Montpellier (UMR 5243), rattachée à l’Observatoire des Sciences de l’Univers - Observatoire de REcherche Méditerranéen de l’Environnement (OSU OREME) - .

Contraintes et risques

N/A

Informations complémentaires

Site web du projet ERC RhEoVOLUTION : https:///

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