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Révolution industrielle en géodynamique

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Produire mais pourquoi faire ?

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Modélisation de la Dynamique du Manteau terrestre

Nicolas Coltice – Lyon

[email protected]

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Workshop intergalactique de Nancy 2010 – 9.11.2010 

- Philosophie du manteau profond

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Workshop intergalactique de Nancy 2010 – 9.11.2010 

- Philosophie du manteau profond

Quelle est la structure du manteau terrestre, comment fonctionne-t-il ?Les scientifiques les plus inventifs proposeront leurs modèles et les soumettront à la vindicte populaire

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Une frontière infranchissable

La limite manteau supérieur - manteau inférieur

Allègre et al., Geophys. Res. Lett. 23, 3555-3557 (1996)

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Des grumeaux

Davies, J. Geophys. Res. 89, 6017–6040 (1984)

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Une « lava-lamp »

Kellogg et al., Science 283, 1881 - 1884 (1999)

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Une poubelle

Christensen & Hofmann, J. Geophys. Res., 99, 19867(1994)

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Une cafetière

Bercovici et Karato, Nature 425, 39-44 (2003)

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Le manteau névrosé

Boyet et Carlson, Earth Planet. Sci. Letters, 250, 254-268 (2006)

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Le coffre fort

Labrosse et al., Nature 450, 866-868 (2007)

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Votons !!

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Forces et faiblesses

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Difficultés du chantier

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Alors comment réaliser un modèle ?

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Un modèle n’est pas un test d’hypothèse

Il doit permettre de réaliser des prédictions indépendantes des observations qui ont servi à le construire…

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Outil de prédiction #1

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modèle de boîte

• Conserver les espèces chimiques

• Relier les flux entre réservoirs à leurs compositions moyennes

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Problème : pas de physique

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Outil de prédiction #2

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modèle géodynamique

Nakagawa & Tackley, 2004

Résoudre des équations de conservation contenant explicitement les termes de transports locaux

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Problème #1 : modéliser la physique du fractionnement

30% des éléments incompatibles(producteurs de chaleur) sont dans la croûte continentale

Comment modéliser le transfert

d’éléments lors de la formation des

continents ?

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Problème #2 : la diffusion

La diffusion chimique dans les solides est extrêmement faible

Mais il faut la prendre en compte

sinon pas de mélange possible

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Problème #3 : numérique…• Méthode 1 : résoudre l’équation de

transport d’un champ chimique• Méthode 2 : advecter des traceurs

Dans les deux cas : dispersion de

l’erreur sur des simulations très

(trop?) longues

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Comment construire de meilleurs outils ?

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• Intégrer de la physique dans les modèles de boîtes

• Intégrer les processus microscopiques dans les modèles de convection


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