Modélisation dynamique de la convection mantellique, modèles thermo-chimiques.
Dans la première partie de ce cours, nous avons terminé la présentation commencée dans le 4e cours sur nos connaissances actuelles permettant de prédire à partir de la dynamique et de la physique des matériaux, l’anisotropie sismique, et de la confronter avec les observations sismiques. Cet exercice permet d’écarter certains modèles de structure cristalline proposés pour la post-pérovskite, dans l’hypothèse où celle-ci serait effectivement présente à la base du manteau.
Dans la deuxième partie de ce cours, nous avons abordé la notion d’ULVZ (Ultra Low Velocity Zone). Ces structures remarquables de faible étendue géographique et de faible hauteur au-dessus de la CMB (20-30 km) ont été découvertes à la base du manteau il y a vingt ans. Elles sont caractérisées par des réductions de vitesse de compression très importantes (plus de 10 %). Deux interprétations possibles ont été proposées :
1) présence de fusion partielle ;
2) enrichissement en fer sous forme d’un alliage métallique.
Dans les deux cas, la réduction prédite des vitesses de cisaillement atteint ~ 30 %, et l’augmentation de densité pourrait atteindre 10 %. L’interprétation des données sismiques comprend cependant des trade-offs importants. Ces ULVZ semblent être détectées de manière préférentielle dans les régions des LLSVP, et il y aurait une corrélation possible avec la distribution en surface des points chauds. Nous avons dans mon équipe mis en évidence une ULVZ de forme à peu près circulaire et de taille particulièrement importante (diamètre ~ 800 km), située presque à la verticale du point chaud de Hawaii, à la bordure nord de la LLSVP pacifique. Pour déterminer la nature des ULVZ, il faudrait pouvoir mieux contraindre leur densité, un défi particulièrement difficile pour les sismologues. En attendant, les physiciens des matériaux se penchent sur l’origine possible des concentrations de fer (à l’état solide ou en fusion partielle) que pourraient contenir ces ULVZ.
