Ce dernier cours résume les observations sismiques d’anisotropie radiale dans la région D” au niveau global, montrant une corrélation entre les régions où celle-ci est présente et les zones de vitesse de cisaillement supérieures à la moyenne (interprétées comme représentant le cimetière des plaques tectoniques), suggérant la présence de post-pérovskite de magnésium (pPv, forme de haute pression de la pérovskite), dont les cristaux sont plus anisotropes que ceux de la pérovskite. On note également plusieurs études récentes qui semblent indiquer la présence d’anisotropie azimutale aux frontières entre ces régions et les deux zones de vitesse de cisaillement inférieures à la moyenne, situées aux antipodes l’une de l’autre, l’une sous l’océan Pacifique et l’autre sous l’Afrique, et qu’on surnomme les LLSVP (large low shear velocity provinces). La deuxième partie de ce cours est consacrée aux méthodologies de pointe en physique des matériaux pour l’étude des propriétés mécaniques des minéraux du manteau profond. En particulier, des progrès importants sont en cours sur les calculs numériques de la déformation dans ces minéraux, qui permettent d’atteindre un régime de déformation plus réaliste que ce que l’on peut faire par l’expérimentation en laboratoire aux pressions et températures du manteau inférieur. Enfin, nous présentons une approche récemment introduite permettant de combiner trois domaines de recherche : physique des matériaux (propriétés élastiques, plans de glissement), géodynamique (calcul de la forme des écoulements et de l’amplitude des déformations) et enfin sismologie pour apporter des contraintes nouvelles sur la dynamique du manteau profond par l’intermédiaire des observations sismologiques à la surface de la Terre.
Pour approfondir le sujet de l'anisotropie dans le manteau inférieur :
Carrez, P., D. Ferre, P. Cordier, (2007). Implications for plastic flow in the deep mantle from modelling dislocations in MgSiO3 minerals. Nature 446, 68-70.
Catalli, K., S. H. Shim, V. B. Prakapenka (2009). Thickness and Clapeyron slope of the post-perovskite boundary. Nature 462, 782-785.
Cottaar, S., M. Li, A. McNamara, B. Romanowicz, H.-R. Wenk, (2014). Synthetic seismic anisotropy models within a slab impinging on the core-mantle boundary. Geophys. J. Intern. 199, 164-177.
Cottaar, S., B. Romanowicz, (2013). Observations of changing anisotropy across the southern margin of the African LLSVP. Geophysical Journal International 195 (2). 1184-1195. DOI 10.1093/gji/ggt285
Ford, H. A., M. D. Long, X. He, C. Lynner (2015). Lowermost mantle flow at the eastern edge of the African Large Low Shear Velocity Province, Earth Planet. Sci. Lett. 420, 12-22.
French, S. W. and B. Romanowicz (2015) Broad plumes Rooted At The Base Of The Earth's Mantle Beneath Major Hotspots, Nature, 525, 95-99.
Girard, J., G. Amulele, R. Farla, A. Mohiuddin, S. I. Karato (2016) Shear deformation of bridgmanite and magnesiowüstite aggregates at lower mantle conditions, Science, 351, 144-148.
Goryaeva, A. M., P. Carrez and P. Cordier (2016) Low viscosity and high attenuation in MgSiO3 post-perovskite inferred from atomic-scale calculations, Nature Sci. Rep. 6:34771.
Irifune T. and T. Tsuchiya (2015) Phase transitions and mineralogy of the lower mantle, Treatise on Geophysics, 2nd Ed., Elsevier, Volume 2, chap 2.03.
Kraych, A., P. Carrez, P. Hirel, E. Clouet, P. Cordier, (2016). On dislocation glide in MgSiO3 bridgmanite at high-pressure and high-temperature, Earth and Planetary Science Letters 452, 60-68 (2016) doi: 10.1016/j.epsl.2016.07.035
Lay, T. (2015). Deep Earth Structure: Lower Mantle and D", in Treatise on Geophysics, Vol. 1, Eds B. Romanowicz and A. M. Dziewonski, 1.22, 684-723.
Lay, T., D. V. Helmberger (1983). The shear-wave velocity gradient at the base of the mantle. J. Geophys. Res. 88, 8160-8170.
Lynner, C., M. D. Long, (2014). Lowermost mantle anisotropy and deformation along the boundary of the African LLSVP. Geophysical Research Letters 41, 3438-3446, doi:10.1002/ 2014GL059875.
Meade, C., P. G. Silver, S. Kaneshima, (1995). Laboratory and seismological observations of lower mantle isotropy. Geophys. Res. Lett. 22, 1293–1296.
Merkel, S., H.-R. Wenk, J. Shu, G. Shen, P. Gillet, H.k. Mao, R. J. Hemley, (2002). Deformation of polycrystalline MgO at pressures of the lower mantle. J. Geophys. Res. 107(B11), 2271, doi:10.1029/2001JB000920.
Merkel, S., H.-R. Wenk, J. Badro, J. Montagnac, P. Gillet, H.k. Mao, R.J. Hemley, (2003). Deformation of (Mg0.9,Fe0.1)SiO3 perovskite aggregates up to 32 GPa. Earth Planet. Sci. Lett. 209, 351-360, doi:10.1016/S0012-821X(03)00098-0.
Merkel, S., H.-R. Wenk, P. Gillet, H.-k. Mao, R.J. Hemley (2004). Deformation of polycrystalline iron up to 30 GPa and 1000K. Phys. Earth Planet. Inter. 145, 239- 251.
Merkel, S., A. Kubo, L. Miyagi, S. Speziale, T.S. Duffy, H.-k. Mao, H.-R. Wenk, (2006). Plastic deformation of MgGeO3 post-perovskite at lower mantle pressures. Science 311, 644-646.
Montagner, J. P. and B.L.N. Kennett (1996) How to reconcile body-wave and normal-mode reference earth models, Geophys. J. Int., 125, 229-248.
Murakami, M., K. Hirose, K. Kawamura, N. Sata, Y. Ohishi, (2004). Post-perovskite phase transition in MgSiO3. Science 304, 855–858.
Nowacki, A., J. Wookey, J.-M. Kendall, (2011). New advances in using seismic anisotropy, mineral physics and geodynamics to understand deformation in the lowermost mantle. J. Geodyn. 52, 205–228.
Nowacki, A., J.M. Kendall, H. Wookey and A. Pemberton (2015) Mid-mantle anisotropy in subduction zones and deep water transport, Geochem. Geophys. Geosyst., 16, 764–784, doi:10.1002/2014GC005667.
Panning, M.P., B. Romanowicz, (2004). Inferences on flow at the base of Earth’s mantle based on seismic anisotropy. Science 303, 351–353.
Panning, M., B. Romanowicz, (2006). A three-dimensional radially anisotropic model of shear velocity in the whole mantle. Geophys. J. Int.167, 361-379. doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03100.x
Speziale, S., H. Marquardt and T. Duffy (2014) Brillouin Scattering and its Application in Geosciences, Reviews in Miner. and Geochem., 78, 543-603.
Vinnik, L., V. Farra, B. Romanowicz, (1989). Observational evidence for diffracted SV in the shadow of the Earth’s core. Geophys. Res. Lett. 16(6), 519–522.
Vinnik, L., B. Romanowicz, Y. Le Stunff, L. Makeyeva, (1995). Seismic anisotropy in the D” layer. Geophys. Res. Lett. 22(13), 1657–1660.
Vinnik, L.P., L. Breger, B. Romanowicz (1998). Anisotropic structures at the base of the Earth’s mantle. Nature 393, 564–567.
Walker, A.M., A.M. Forte, J. Wookey, A. Nowacki and J.-M. Kendall (2011). Elastic anisotropy of D" predicted from global models of mantle flow. G-Cubed, 12, Q10006.
Wenk, H.-R., S. Cottaar, C. Tomé, A. McNamara, B. Romanowicz, (2011). Deformation in the lowermost mantle: From polycrystal plasticity to seismic anisotropy. EPSL 306, 33-45.
Yuan, K., C. Beghein (2013). Seismic anisotropy changes across upper mantle phase transitions, Earth Planet. Sci. Lett. 374, 132-144.