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Le manteau silicaté et sa dynamique contrôlent le refroidissement interne de la Terre depuis plus de 4 milliards d’années. Si cette dynamique est aujourd’hui plutôt lente, il n’en a pas toujours été ainsi : peu de temps après la séparation noyau/manteau, ce réservoir était significativement fondu avec une dynamique s’apparentant à celle d’un océan magmatique. Malgré les progrès des outils analytiques, numériques et une meilleure connaissance de la structure interne de la Terre, le manteau terrestre reste aujourd’hui encore très mystérieux.
Structure et dynamique de l’intérieur de la Terre 1 présente l’évolution de la dynamique du manteau au cours de l’histoire terrestre, depuis sa formation jusqu’à nos jours. Il examine les apports de la modélisation numérique, mais également les données sismologiques, pétrologiques et géochimiques qui permettent de contraindre les modèles dynamiques. L’ouvrage analyse enfin les manifestations de la dynamique mantellique en termes de refroidissement à la surface, de volcanisme et de couplage avec l’atmosphère.
1. Modèles de la dynamique du manteau
2. Modalités de séparation noyau/manteau : contraintes géochimiques et dynamiques
3. Dynamique et évolution thermique du manteau terrestre primitif
4. Points chauds, grandes provinces magmatiques et dynamique globale du manteau
5. Flux de chaleur et refroidissement séculaire du manteau
6. Les gaz rares comme traceurs géochimiques de la dynamique du manteau terrestre
Julien Monteux
Julien Monteux est chercheur CNRS au Laboratoire Magmas et Volcans de Clermont- Ferrand. Il développe des modèles numériques afin de caractériser le couplage entre accrétion et évolution thermochimique au sein des lunes et des planètes telluriques du Système solaire.
Chapitre 1
Modèles de la dynamique du manteau (pages : 5-42)
Ce chapitre propose un aperçu des modèles de la dynamique du manteau à travers la conception même de mouvement à l’intérieur de la Terre, puis le formalisme physique introduit de la convection thermique, puis les méthodes numériques qui permettent de résoudre ce problème et enfin les résultats de tels modèles à travers une évolution marquée de leur nature.
Chapitre 2
Modalités de séparation noyau/manteau : contraintes géochimiques et dynamiques (pages : 43-74)
La séparation noyau/manteau est un évènement majeur de l’histoire de la Terre. Dans ce chapitre, nous présentons les différentes modalités de séparation fer/silicates et le rôle qu'ont pu jouer les impacts géants dans cette différenciation. Nous discutons aussi des conséquences thermo-chimiques pour le manteau terrestre et celui des autres planètes telluriques.
Chapitre 3
Dynamique et évolution thermique du manteau terrestre primitif (pages : 75-113)
Les phases majeures de l’évolution du manteau terrestre primitif sont caractérisées par des stades de fusion majeure au cours desquels le manteau se différencie. Dans ce chapitre nous discutons des processus qui ont amené le manteau à ses propriétés thermo-chimiques actuelles avant d’envisager l’influence du noyau, de l’atmosphère et de la Lune sur sa dynamique primitive.
Chapitre 4
Points chauds, grandes provinces magmatiques et dynamique globale du manteau (pages : 115-155)
Aujourd'hui les panaches mantelliques sont responsables du magmatisme de points chaud (e.g., Hawaii, la Réunion). Le chapitre présente les observations géochimiques et sismologiques qui aident à comprendre la dynamique des panaches. Dans les temps géologiques, les panaches furent responsables de la formation de grandes provinces magmatiques (e.g., les Trapps du Deccan, le plateau océanique d'Ontong Java). Le chapitre examine les effets environnementaux de ce magmatisme.
Chapitre 5
Flux de chaleur et refroidissement séculaire du manteau (pages : 157-188)
Les données de flux de chaleur sortant de la Terre, aussi bien au niveau des océans que des continents, sont discutées pour établir le bilan énergétique de la Terre et le relier à la dynamique convective du manteau. Ce bilan permet également de discuter l’évolution thermique à long terme de la Terre.
Chapitre 6
Les gaz rares comme traceurs géochimiques de la dynamique du manteau terrestre (pages : 189-238)
Ce chapitre aborde les connaissances actuelles sur la composition des gaz nobles dans le manteau terrestre, en discutant notamment l’origine de son hétérogénéité issue de l’évolution du couple manteau-atmosphère. La dynamique du manteau actuel et primitif est discutée, notamment en évoquant la transition océan de magma - tectonique des plaques. Enfin, trois questions ouvertes sur la géochimie des gaz nobles sur Terre seront détaillées.
