Nouveaux Effets Thermiques Transitoires en Géologie : des Continents aux Systèmes Volcaniques

devant le jury composé de: Claude JAUPART Directeur de These Francis ALBAREDE Rapporteur Christophe SOTIN Rapporteur David R. BELL Examinateur Alain BONNEVILLE President du Jury Résumé: Cette thèse porte sur le développement de modèles thermiques pour des systèmes géologiques variés. En particulier, un nouveau modèle théorique pour la formation, cristallisation et différenciation d'une chambre magmatique est proposé. Un deuxième modèle porte sur la structure thermique de la lithosphère continentale, avec différentes conséquences pour la structure thermique et l'épaisseur des racines continentales ainsi que pour l'évolution thermique du manteau terrestre et donc de la Terre. Dans les deux cas, l'idée principale est de tenir compte et d'expliquer correctement les effets transitoires causés par la compétition entre deux processus thermiques agissant sur des échelles de temps semblables. Dans le cas de la lithosphère continentale, dont l'épaisseur dépasse probablement 200 km, la décroissance de la production de chaleur radioactive et le refroidissement séculaire de la Terre se produisent sur des échelles de temps comparables à celle du transport de la chaleur. Le géotherme des cratons continentaux enregistre donc la décroissance radioactive et la variation thermique séculaire. Dans le cas d'une chambre magmatique formée par injections successives de magma, la cristallisation d'une intrusion fine est plus lente que son refroidissement et ne se produit quasiment pas. Mais l'augmentation de température résultant des injections successives entraîne, finalement, la réactivation de la cinétique de cristallisation. La rétroaction positive exercée par la chaleur latente sur la cristallisation, lorsque la température augmente, entraîne une augmentation catastrophique de la température et une cristallisation massive dans le réservoir. Celui-ci est ainsi remobilisé massivement et transitoirement. Dans un troisième cas, un modèle d'ascension adiabatique du magma permet de quantifier la cristallisation se produisant par décompression. Les conséquences en terme de comportements pèriodiques ou transitoires associés à ce processus sont examinées.