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DOSSIER DE PRESSE

12 septembre 2013

Lancement du projet RHEOMANAutour de la modélisation multi-échelles de la rhéologie du manteau terrestre

Soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche en Europe P3

Un projet financé sur cinq ans par l’ERC (Advanced Grant) pour modéliser la rhéologie du manteau terrestre P4

RHEOMAN : Sous le manteau, les atomes - Présentation de l’équipe P5

Le calculateur RHEOMAN P7

Annexes P8

Communiqué de presse - 13 janvier 2012 - Comprendre la dynamique de la Terre - 13 janvier 2012

Communiqué de presse - 27 janvier 2012 - «Comprendre le fonctionnement de la Machine Terre», Patrick Cordier, Professeur à l’Université Lille 1, lauréat de l’ERC Advanced Grant - 27 janvier 2012

Contacts P12

Sommaire

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Dossier de presse - Lancement du projet RHEOMAN Autour de la modélisation multi-échelles de la rhéologie du manteau terrestre 12 septembre 2013

Premier organisme de financement européen depuis 2007, le Conseil Européen de la Recherche (European Research Council - ERC) a pour objectif de soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche en Europe. Ses activités font partie du 7ème Programme Cadre pour la Recherche et le Développement Technologique (PCRDT).

L’ERC Advanced Grant récompense des chercheurs confirmés qui se sont imposés comme des références dans leur propre domaine. Pour cela, ils doivent s’être illustrés par la réalisation d’importants travaux de recherche au cours des 10 dernières années et s’être distingués par l’originalité de leur approche et l’importance de leurs contributions à la recherche. Le porteur de projet doit dédier au moins un tiers de son temps au projet ERC. Le dossier, quant à lui, doit démontrer l’excellence du chercheur et souligner l’aspect novateur du projet de recherche proposé. Le projet doit être ambitieux et créatif par rapport aux avancées scientifiques envisagées et aux approches proposées, en utilisant des méthodes non conventionnelles et éventuellement des développements interdisciplinaires.

Pour l’édition 2011 de l’Advanced Grant, l’ERC bénéficiait d’un budget de 661,4 M€. Près de 2300 projets ont été soumis émanant d’organismes de recherche ou d’universités européens, parmi lesquels 294 ont été sélectionnés. Le projet de Patrick Cordier a été retenu pour son caractère original et pionnier dans l’interface entre la géophysique et la science des matériaux.

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Lauréat de l’ERC Advanced Grant, Patrick Cordier, Professeur à l’Université Lille 1, s’est vu octroyer une subvention de 2,5 millions d’euros pour son projet de recherche RHEOMAN sur la déformation du manteau terrestre. Décernés par l’European Research Council (ERC), dont l’objectif est de soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche en Europe, les Advanced Grant, sont de véritables indicateurs d’excellence internationale qui permettent au porteur, à son équipe, à son institution et à la région de gagner en visibilité.

Le projet de recherche RHEOMAN, a notamment permis à l’Université de développer son mésocentre numérique grâce au financement de nouvelles machines de calcul. Il participe également au rayonnement international du projet scientifique et au-delà constitue une vitrine du savoir faire dans le domaine de la modélisation multi-échelles en sciences des matériaux, thématique en forte expansion dans l’univers académique et de la recherche industrielle.

Soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche en Europe



Le volcanisme et les tremblements de Terre sont les manifestations spectaculaires de l’activité interne de notre planète. Celle-ci, encore très chaude dissipe environ 44 TW. Le manteau terrestre étant isolant, les transferts thermiques ne peuvent être assurés que par de vastes mouvements de convection qiu brassent le manteau. Les développements récents de tomographie sismique montrent les flux descendants (subduction) et ascendants (panaches) associés à cette convection. Modéliser la convection mantellique est donc essentiel si l’on veut comprendre l’évolution thermique et chimique de la Terre et si l’on veut contraindre les forces qui animent la tectonique des plaques. Les propriétés rhéologiques du manteau sont habituellement obtenues par inversion de données géophysiques obtenues à la surface (rebond post-glaciaire, anomalies du géoïde). Ces données permettent de déduire des profils de viscosité en fonction de la profondeur. De nombreuses incertitudes persistent cependant.

Le manteau est constitué de roches solides. Les écoulements observés sur de longues échelles de temps résultent de la plasticité de ces roches cristallines. La réalisation d’expériences de déformation dans les conditions extrêmes de pression et de température du manteau représente un formidable défi technologique. De plus, les vitesses de déformation usuelles des expériences de laboratoire sont un million de fois plus rapide que celles à l’œuvre dans le manteau.

Le projet RheoMan financé par l’ERC propose une approche nouvelle de cette problématique basée sur la modélisation multiéchelles de la plasticité. La modélisation multiéchelles vise à passer de la compréhension de quelques mécanismes élémentaires décrits à l’échelle microscopique, à la description d’un comportement macroscopique qui peut être bien connu, mais mal compris. dans les solides cristallins, la plasticité résulte du mouvement de défauts: défauts ponctuels, dislocations, joints de grains,... Dans cette étude, nous concentrons nos efforts sur la plasticité par dislocations qui représente un des mécanisme de plasticité les plus efficaces. RheoMan met en place une procédure qui combine trois niveaux de modélisation :

Modélisation des cœurs de dislocations à l’échelle atomique Modélisation de la mobilité des dislocations Etablissement de lois de comportement

Les minéraux modélisés sont parmi les phases majeures du manteau terrestre (wadsleyite, ringwoodite, perovskite et post-perovskite MgSiO3). Le projet RheoMan permettra donc d’apporter les premières informations sur la rhéologie de la zone de transition et du manteau inférieur à partir de la physique des minéraux. Ces données seront transférées au cours du projet vers les modéles géodynamiques de convection mantellique. Il permettra également de mettre en place une nouvelle grille de description de la rhéologie des minéraux du manteau qui ne soit plus limitée à une description phénoménologique, mais qui s’appuiera sur les mécanismes physiques à l’œuvre dans la plasticité.

Début du projet: 1er Mai 2012, Durée: 60 moisFinancement ERC: 2 165 723 €Le projet est hébergé par l’Université Lille 1 - Sciences et Technologies.

Un projet financé sur cinq ans par l’ERC (Advanced Grant) pour modéliser la rhéologie du manteau terrestre



RHEOMAN : Sous le manteau, les atomesPrésentation de l’équipe

Prof. Patrick CORDIERUFR de Physique (Université Lille 1)Responsable du projet Rheoman

Physicien des matériaux, Patrick Cordier s’est principalement consacré à l’étude des minéraux. Il s’intéresse essentiellement à la plasticité des solides basée sur les dislocations. Spécialiste de microscopie électronique en transmission il a été parmi les premiers à appliquer la diffraction en faisceaux convergents à grand angle à la caractérisation des défauts dans les minéraux ainsi qu’aujourd’hui à utiliser la diffraction électronique en précession. Depuis 1995, il a, avec ses étudiants, élucidé la nature des systèmes de glissement et des dislocations dans la plupart des phases de hautes pression du manteau terrestre. A cette fin, il a développé et utilisé des expériences de déformation basées sur l’emploi des presses mutlienclumes (profitant principalement des ressources du centre de hautes pressions du Bayerisches Geoinstitut). Ces expériences ont donné lieu à plusieurs applications dans le champ des matériaux (silicium, carbure de silicium, quasicristaux). Récemment, il a développé, avec Philippe Carrez et ses étudiants une nouvelle approche de la plasticité des minéraux sous hautes pressions basée sur la modélisation multiéchelle qui a conduit au présent projet de recherche.

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Philippe CarrezMaître de Conférences à l’UFR de Physique (Université Lille 1)

Maître de Conférences au sein du groupe de Physique des Minéraux depuis 2003, Philippe Carrez est en charge des approches numériques de modélisation des dislocations dans des phases minérales. Ses recherches portent notamment sur la détermination des structures de cœur des dislocations à l’échelle atomique, sur les mécanismes de mobilité et sur les interactions entre dislocations à l’échelle mésoscopique. Conjointement avec Patrick Cordier, il est impliqué dans le développement d’un modèle multi-échelles de la plasticité des minéraux du manteau, dans les conditions de pression et de température régnants à l’intérieur de la terre.

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Dr. Karine GOURIETMaître de Conférences à l’UFR de Physique (Université Lille 1)

Karine Gouriet est Maître de Conférences en Physique. Son thème de recherche porte sur la modélisation numérique des minéraux du manteau terrestre. Sa principale responsabilité dans le projet RheoMan est d’étudier la plasticité des minéraux du manteau comme la perovskite de type magnésienne.

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Antoine KRAYCH Doctorant

Physicien de formation (Université Lille 1), Antoine Kraych a préparé son Master (Physique, spécialité Matériaux) sur le projet suivant « Etude des dislocations vis de vecteur de Burgers [100] et [010] dans la perovskite MgSiO3 par simulation atomistique ». Il a commencé sa thèse en septembre 2012.



RHEOMAN : Sous le manteau, les atomesPrésentation de l’équipe

Sebastian Arthur Willem RITTERBEXDoctorant

Titulaire d’un Bachelor Degree en Physique & Astronomie de l’université d’Utrecht (Pays-Bas), Sebastian Ritterbex a obtenu un Master en Geophysique (Faculty of Earth Sciences, Université d’Utrecht). Projet de recherche: « The significance of grain size dependent composite solid-state flow in upper mantle dynamics ». D’une manière générale, Sebastian s’intéresse à la rhéologie des matériaux polycristallins afin de mieux comprendre l’évolution et la dynamique des planètes télluriques comme la Terre. Il a commencé sa thèse en septembre 2012.

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Dr. Pierre HIRELPost-Doc

Après une thèse de Doctorat soutenue à Poitiers en 2008 sur la « simulation à l’échelle atomique de la nucléation de dislocations à partir de défauts de surface », Pierre Hirel a travaillé comme Post-Doc en Allemagne, au Karlsruhe Institut für Technologie/Fraunhofer-IWM Freiburg. Il y a notamment étudié les défauts planaires et linéaires dans différents matériaux de structure perovskite (SrTiO3, KNbO3...). Il a pour cela mis en œuvre différentes méthodes de simulation : ab initio (code VESTA) et semi-empiriques (codes GULP, LAMMPS, DLPOLY). Pierre Hirel a rejoint l’équipe RheoMan en novembre 2012 pour étudier, par modélisation à l’échelle atomique, les mécanismes élémentaires de montée dans la perovskite MgSiO3.

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Dr. Francesca BOIOLIPost-Doc

Après avoir suivi un cursus de Science des Matériaux à l’Université de Milano Bicocca, Francesca Boioli a préparé son doctorat dans le domaine des nanostructures et nanotechnologies sur le sujet «Dislocation modelling in SiGe nanostructures». Pendant sa thèse, elle a étudié les mécanismes de relaxation plastique dans des films bidimensionnels de semiconducteurs, des nanofils et des îlots en se basant sur des modèles de mécanique des milieux continus et sur la Dynamique des Dislocations. D’un point de vue général, elle s’intéresse aux aspects théoriques et numériques de la modélisation des matériaux avec un intérêt particulier pour les propriétés mécaniques, les défauts et les relations entre les comportements macroscopiques et les mécanismes microscopiques. Francesca Boioli a rejoint l’équipe RheoMan en Mars 2013 pour étudier l’influence de la montée sur l’évolution des microstructures de déformation à l’échelle mesoscopique.

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Alexandra GORYAEVADoctorante

Cristallographe de formation, Alexandra est diplômée de l’université d’état Lomonosov de Moscou. Son projet de Master porte sur le sujet suivant : “Atomistic simulations of mixing properties and the local structure of the (Ca, Sr)10[PO4]6F2 solid solution”. Lors de son Bachelor Degree, elle a travaillé sur le theme suivant: “Ab initio and atomistic computer modeling of the ZrO2 and HfO2 polymorphs and their solid solutions”. Alexandra Goryaeva a rejoint l’équipe en septembre 2013 pour étudier les dislocations et la plasticité dans la post-perovskite MgSiO3 par modélisation numérique multiéchelles.

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Corinne BORELAdministratrice de laboratoire (UMET-Université Lille 1)

Corinne Borel est en charge de la gestion financière (budget, bon de commandes et missions) du projet RheoMan au sein du laboratoire Unité Matériaux et Transformations (UMR CNRS 8207) qui héberge l’équipe Physique des Minéraux.



Le calculateur RHEOMAN

L’équipe de recherche RHEOMAN, est dotée depuis 2012, d’une structure de calcul intensif spécifiquement dédiée au projet. Le calculateur est hébergé au Centre de Ressources Informatiques (CRI) de l’Université Lille 1 en complément des équipements existants. Le cluster RHEOMAN est constitué de 106 nœuds de calcul, pour un total de 1744 cœurs CPU et 7168 cœurs GPU, interconnectés via un réseau QDR 40 Gbps. Performance annoncée 45 TFlops.



Source : http://umet.univ-lille1.fr/Projets/RheoMan/fr/le-calculateur-rheoman.php


Annexes

Le professeur Patrick Cordier et son équipe de l’Unité matériaux et transformations (UMR8207-Université Lille 1/CNRS) publient, dans la revue Nature datée du 12 janvier 2012, un article sur des travaux visant l’étude de la dynamique du manteau terrien.

Bien que solides, les roches du manteau terrestre se déforment très lentement. L’équipe du professeur Patrick Cordier au sein de l’Unité matériaux et transformations (Université Lille 1/CNRS) vient de mettre au point un nouveau modèle permettant, sur des échelles de temps de plusieurs millions d'années, de faire le lien entre la déformation de ces roches et la convection du manteau, véritable moteur de la tectonique des plaques. Jusqu’à présent, aucune méthode expérimentale en laboratoire n’avait permis d'atteindre les conditions réelles de déformation des roches du manteau. En appliquant ce modèle à l'oxyde de magnésium, solide présent dans le manteau terrestre, les scientifiques ont pu montrer comment les défauts à l'échelle atomique de ce minéral pouvaient être transmis à plus grande échelle et sur de longues périodes de temps.

Publiés dans la revue Nature du 12 janvier 2012, ces résultats remettent en cause certaines approches expérimentales à hautes pressions et températures. Ils montrent que seule une couche de faible épaisseur à la base du manteau peut être considérée comme un fluide visqueux, le manteau se comportant ailleurs comme un solide plastique.

Pour en savoir plusCommuniqué de presse CNRS

Comprendre la dynamique de la Terrele 13 janvier 2012

Professeur Patrick CordierSpécialiste de physique desmatériaux

Professeur des universités au sein de l’UFR de Physique de l’Université Lille 1, Patrick Cordier est responsable de l’équipe Physique des minéraux de l’Unité matériaux et transformations (UMR 8207 Université Lille 1 / CNRS).

Ses travaux ont donné lieu à plus d’une centaine de publications dans des revues internationales spécialisées et à de nombreuses conférences invitées.Il a été distingué (en tant que Fellows) par la Société Américaine de Minéralogie. Ancien président de la Société Française de Minéralogie et de Cristallographie, Patrick Cordier a publié avec Hugues Leroux "Ce que disent les minéraux" chez l'éditeur Belin.

Contact presse

Béatrice BERNARDDirectrice de communicationUniversité Lille 1 Tél. (+33) 03 20 43 66 [email protected]

Contact scientifique

Patrick CORDIERProfesseur des UniversitésUnité matériaux et transformationsUniversité Lille 1 / CNRSTél. (+33) 03 20 43 43 [email protected]



Annexes

Le Conseil Européen de la Recherche a dévoilé les lauréats de son quatrième appel « Advanced Grant ». Patrick Cordier professeur de physique à l’Université Lille 1 figure parmi les chercheurs sélectionnés. Il se voit octroyer une subvention de près de 2,5 millions d’euros pour son projet de recherche sur la déformation des roches du manteau terrestre.

La Terre expulse sa chaleur interne grâce à de vastes mouvements de convection internes qui sont le moteur de la tectonique des plaques. Sur des intervalles de temps géologiques, les roches de l’intérieur de la Terre se comportent comme un fluide visqueux. L’étude des propriétés des matériaux de la Terre profonde est rendue très difficile par les conditions extrêmes qui y règnent. Le projet de recherche RheoMan : Multiscale Modelling of the Rheology of Mantle Minerals tire profit des capacités actuelles de modélisation des matériaux pour reproduire des conditions impossible à atteindre en laboratoire. Basé sur une approche multi-échelles originale, ce projet permettra de mieux comprendre le fonctionnement de la machine Terre. Cette stratégie de recherche permettra également de prédire le comportement de nouveaux matériaux.

Soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche

Premier organisme de financement européen depuis 2007, le Conseil Européen de la Recherche (European Research Council - ERC) a pour objectif de soutenir l’excellence et le dynamisme de la recherche en Europe. Ses activités font partie du 7ème Programme Cadre pour la Recherche et le Développement Technologique (PCRDT).

"Comprendre le fonctionnement de la machine Terre"Patrick Cordier, professeur à l'Université Lille 1,lauréat de l'ERC Advanced Grant

le 27 janvier 2012

Professeur Patrick CordierSpécialiste de physique des matériaux Professeur des universités au sein de l’UFR de Physique de l’Université Lille 1, Patrick Cordier est responsable de l’équipe Physique des minéraux de l’Unité Matériaux et Transformation UMET (UMR 8207 Université Lille 1/CNRS).

Ses travaux ont donné lieu à plus d’une centaine de publications dans des revues internationales spécialisées et à de nombreuses conférences invitées. Il a été distingué (Fellow) par la Société Américaine de Minéralogie. Ancien président de la Société Française de Minéralogie et de Cristallographie, Patrick Cordier a publié avec Hugues Leroux Ce que disent les minéraux chez l'éditeurBelin.



Annexes

L’ERC Advanced Grant récompense des chercheurs confirmés qui se sont imposés comme des références dans leur propre domaine. Pour cela, ils doivent s’être illustrés par la réalisation d’importants travaux de recherche au cours des 10 dernières années et s’être distingués par l’originalité de leur approche et l’importance de leurs contributions à la recherche. Le porteur de projet doit dédier au moins un tiers de son temps au projet ERC. Le dossier, quant à lui, doit démontrer l’excellence du chercheur et souligner l’aspect novateur du projet de recherche proposé. Le projet doit être ambitieux et créatif par rapport aux avancées scientifiques envisagées et aux approches proposées, en utilisant des méthodes non conventionnelles et éventuellement des développements interdisciplinaires.

Pour l'édition 2011 de l’Advanced Grant, l’ERC bénéficiait d’un budget de 661,4 M€. Près de 2300 projets ont été soumis émanant d'organismes de recherche ou d'universités européens, parmi lesquels 294 ont été sélectionnés. Le projet de Patrick Cordier a été retenu pour son caractère original et pionnier dans l’interface entre la géophysique et la science des matériaux.

En savoir plus :

http://erc.europa.eu/

Contact presse Béatrice BERNARDDirectrice de communicationUniversité Lille 1 Tél. (+33) 03 20 43 66 [email protected]

Contact scientifiquePatrick CORDIERProfesseur des UniversitésUnité Matériaux et Transformations (UMR / CNRS)Université Lille 1 Tél. (+33) 03 20 43 43 [email protected]




Contacts

Contact presse

Cyrielle CHLON Chargée de Communication Université Lille 1 Tél : + 33 (0)3 20 43 65 82 [email protected]

Patrick CORDIERProfesseur des UniversitésUnité Matériaux et Transformations (UMR / CNRS) Université Lille 1Tél. (+33) 03 20 43 43 41 [email protected]

Contact scientifique



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