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Quelle déformation pour les minéraux de la limite manteau
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Astroclick Index du Forum » Histoires et Archéologie » Quelle déformation pour les minéraux de la limite manteau
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André
administrateur


Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11025
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W

 Message Posté le: Sam 17 Mar 2007 10:53 pm    Sujet du message: Quelle déformation pour les minéraux de la limite manteau
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SAlut a tous

2 900 kilomètres de profondeur, la couche D'', frontière entre le manteau et le noyau terrestre, intrigue les géophysiciens.

De quoi est-elle faite ?

Que signifient les hétérogénéités observées par les sismologues ?

Comment cette frontière participe-t-elle à la convection du manteau ?

Partant de l'hypothèse que la clé du mystère pouvait résider dans la déformation de la post-perovskite, le minéral qui devrait constituer la couche D", des chercheurs du Laboratoire de structure et propriétés de l'État solide (CNRS/Université Lille 1/ Ecole nationale supérieure de chimie de Lille) ont étudié la plasticité de ce minéral par une approche nouvelle alliant calcul numérique et mécanique quantique.

C'est la première fois qu'une telle modélisation de la plasticité à l'échelle atomique est réalisée pour une structure aussi complexe que celle d'un silicate. Ce travail est publié dans la revue Nature du 1er mars. Arrow



Notre connaissance de la Terre interne provient de l'étude des ondes sismiques qui se propagent à partir des foyers des tremblements de terre et des connaissances acquises par la géochimie, la minéralogie avec l'expérimentation à haute pression et haute température, mais aussi depuis les dernières décennies par la modélisation numérique.

Le manteau qui s'étend jusqu'à 2 900 kilomètres de profondeur constitue l'essentiel de la masse de la Terre.

Bien que solide, il est animé de lents mouvements de convection qui contribuent à dissiper la chaleur interne de la planète. Entre le manteau et le noyau, une frontière mal connue, appelée couche D", intrigue les scientifiques. La connaissance que l'on en a provient, d'une part de la sismologie, mais il n'est pas simple d'échantillonner la couche D" par les ondes sismiques, et d'autre part par la minéralogie.

Ainsi, en 2004, une équipe japonaise a montré que la perovskite, le silicate de composition MgSiO3 qui constitue le manteau à 80%, se déstabilise pour former une nouvelle phase, la post-perovskite, dans des conditions de température et de pression qui sont celles de la frontière manteau-noyau. Arrow



La post-pervoskite a la même composition que la perovskite. Elle en diffère par sa structure cristalline en feuillet qui pourrait être à l'origine d'une réponse plastique et élastique anisotrope aux contraintes qui peuvent s'exercer à la base de manteau.

La déformation de la post-perovskite explique-t-elle la signature sismique de la couche D". Quel est son rôle dans la convection du manteau, dont les manifestations en surfaces bien connues sont la tectonique des plaques et la dérive des continents ?

Mais comment étudier la déformation de la post-perovskite dans les conditions de très haute pression et très haute température régnant dans les profondeurs du manteau?

L'expérimentation en laboratoire reste très difficile dans ces conditions. C'est pourquoi Patrick Cordier et ses collègues ont utilisé la voie de la modélisation numérique.

La déformation plastique des cristaux provient des défauts qu'ils contiennent, appelés dislocations. Pour la modéliser, il faut d'abord modéliser la dislocation. Arrow

Schématiquement, un cristal est un empilement ordonné de plans atomiques.

Une dislocation dans un matériau cristallin est un défaut linéaire correspondant localement à une rupture de l'ordre atomique.

Cette perturbation locale a des effets à longue distance dans le cristal :

il est donc possible de traiter la dislocation à deux échelles différentes :

- dans le cœur de la dislocation (on parle de « cœur de dislocation ») où les déplacements atomiques sont grands. Là, se sont les propriétés quantiques des atomes qui sont en jeu pour déterminer leurs énergies potentielles d'interaction.

- loin du cœur de la dislocation où les déplacements atomiques sont suffisamment petits pour permettre une approche de type « milieu continu » du problème.

Le détail de la structure du cœur des dislocations résulte d'un équilibre entre les interactions atomiques fortes dans le cœur et les effets élastiques faibles à grande distance. Arrow



L'originalité du travail de l'équipe de Lille est d'avoir évalué les interactions atomiques dans le cœur et d'avoir couplé les résultats de ce calcul avec les effets à longue distance de la dislocation.

Ils ont ainsi contourné la difficulté de déterminer directement la structure de coeur des dislocations dont la description impliqueraient de prendre en compte simultanément un grand nombre d'atomes, ce qui serait extrêmement lourd d'un point de vue numérique.

Ces chercheurs sont les premiers à avoir modélisé de cette façon des dislocations à l'échelle atomique pour des matériaux de cristallochimie complexe sous très haute pression.

L'association de la modélisation numérique à l'expérimentation à très haute température et pression va permettre, en collaboration avec d'autres équipes, d'aborder la modélisation de la déformation de polycristaux, étape nécessaire avant la modélisation de la déformation globale du manteau par ce type d'approche.

Ces résultats devraient aussi permettre de préciser les propriétés de la post-perovskite vis-à-vis des ondes sismiques, informations essentielles aux sismologues qui leur permettront de préciser leur analyse de la couche D".

Références de l'article : Implications for plastic flow in the deep mantle from modelling dislocations in MgSiO3 minerals. Philippe Carrez, Denise Ferré and Patrick Cordier - Nature 1 mars 2007, Volume 446 p68

source;


http://www.insu.cnrs.fr/web/article/art.php?art=2103

amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.

Einstein, Albert,
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néo
Chroniqueur


Inscrit le: 14 Mar 2007
Messages: 1796
Localisation: valleyfield

 Message Posté le: Dim 18 Mar 2007 1:14 pm    Sujet du message:
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Bonjours

Merci pour ces infos Wink

aurevoir
_________________
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