Philippe YAMATO (Université de Rennes, Géosciences Rennes) est heureux de vous présenter son projet interdisciplinaire axé sur l’impact des réactions métamorphiques sur la rhéologie des roches, accepté pour financement par l’Agence Nationale de la Recherche Scientifique (ANR) dans le cadre de l'appel à projets générique 2023 CES 49 (axe G.1) - Planétologie, structure et histoire de la Terre.
Gauche : Modélisation numérique de la propagation d’une réaction © Philippe Yamato.
Droite : Expérience de la réaction quartz-coesite en laboratoire © Julien Gasc.
Les réactions chimiques à l’état solide qui ont lieu dans les matériaux génèrent une altération de leurs propriétés mécaniques. Cette altération exerce un contrôle de premier ordre sur les processus géologiques (ex. sismicité générée par les transitions de phase de l’olivine dans le manteau terrestre et des polymorphes du quartz dans la croûte terrestre), mais constitue également un sujet d’étude fondamental pour le domaine des sciences de la matière au sens large (transition α - β des sulfides de nickel qui cause la rupture des verres, usure des batteries au lithium, problème de solidité des céramiques).
Gauche : Relation entre sismicité et réactions métamorphiques sous le Tibet (Yamato et al., 2022).
Droite : Rupture d’un verre « en papillon » causée par la présence d’une bille de NiS © wintech-group.
Les réactions géologiques sont sont généralement plus complexes que de simples transitions de phase car elles impliquent des équilibres entre de multiples réactifs et produits, dont la cinétique n’est pas instantanée, ainsi que des épisodes de déformation. C’est le cas par exemple pour l’hydratation de la péridotite ayant lieu au niveau du plancher océanique, la déshydratation de la serpentinite qui s’en suit dans les zones de subduction, et l’éclogitisation de la croûte continentale pendant la collision.
Gauche : Modélisation numérique de déformation d’un assemblage polyphasé (Yamato et al., 2019).
Droite : Presse de Griggs et résultat d’une expérience de réaction-déformation © Marie Baïsset.
Les interactions entre réaction et déformation restent toujours peu comprises et quantifiées, et leur importance aux échelles de temps naturelles inconnues, notamment à cause du manque d’outils numériques pour pallier à ce problème d’échelle de temps : c’est ici le but ultime du projet METROLOGY. Expériences de réaction-déformation en laboratoire et simulations numériques seront réalisées en collaboration avec les instituts de Paris (ENS & ISTeP, Sorbonne Université) et de Lyon (LGL-TPE).
