Modélisation analogique en tectonique et géomorphologie

Responsable scientifique : Benjamin Guillaume

Responsable technique : Jean-Jacques Kermarrec

Personnel ITRF : Pascal Rolland

Le laboratoire est très ouvert sur l’extérieur avec de nombreuses collaborations nationales et internationales, tant académiques, qu’industrielles. Il est reconnu comme l’un des principaux laboratoires expérimentaux de modélisation des processus tectoniques et géomorphologiques en France. Il participe aussi à la mise en place de TP sur l’approche expérimentale en Sciences de la Terre. Le laboratoire fait également partie du réseau TECMODF (regroupant les laboratoires français dédiés à la modélisation analogique des processus géologiques) et d'EPOS (European Plate Observing System).

• Tectonique d'échelle crustale à lithosphérique : 4 postes équipés avec moteur de déformation pas-à-pas. Salle à température régulée, dispositifs de sédimentation, dispositifs thermo-mécaniques

• Tectonique à l'échelle mantellique : 2 postes équipés avec deux moteurs de déformation pas à pas : sirop de glucose/silicone/sable

• Géomorphologie, 2 postes : chenal en incision et micro-flume.

• SUCHY (Surface Process controls on the hyporheic zone) : Expérience de couche limite turbulente sur substrat poreux, avec contrôle des flux nappe-rivière et technique de mesure 3D par index-matching.

• IMPERO (IMPactor EROsion) : chenal annulaire d'érosion par impacteur. Tube en plexiglas de 40 cm de haut équipé d'un système de fixation pour un disque de béton pré-fracturé de 20 cm de diamètre et 2 cm de haut couplé à une hélice contrôlée par moteur qui assure la mise en mouvement d'un fluide et d'impacteurs pour étudier le rôle de la fracturation des roches sur les vitesses et les modes d'érosion (abrasion vs plucking). 

Le laboratoire est également équipé de dispositifs pour :

• l'acquisition de la topographie à haute résolution (mm à infra-mm) par LIDAR et photogrammétrie et de vélocimétrie par suivi de particules (PIV)

• la mesures des propriétés physiques des matériaux (densimètre, viscosimètre de Couette)
• la fabrication de pièces sur mesure (imprimante 3D)

et s'appuie sur un atelier de mécanique dédié pour la mise en oeuvre de dispositifs sur mesure.

Les demandes de travaux sont centralisées et planifiées par J. Kermarrec et P. Rolland en accord avec B. Guillaume. Il s’agit de déterminer la faisabilité des expérience et/ou de planifier et coordonner les expériences, définir des priorités pour le développements techniques et favoriser l’accès au plus grand nombre de chercheurs. Un tarif établi en fonction du type d’expérience (sable, sable/silicone, sable/silicone/sirop de glucose, silice) est disponible sur demande pour les chercheurs de Géosciences et les chercheurs extérieurs. L’atelier de modélisation analogique n’a pas la vocation d’effectuer des expériences sur commande mais fournit, si possible, les moyens techniques pour leur mise en place dès la phase de conception sur le papier. Chaque expérience est ensuite réalisée par les chercheurs/étudiants directement concernés.

• Projet SUBITOP (ITN Marie Curie) : La surface terrestre est sculptée par l'érosion active des continents qui sont eux formés et soulevés par des processus tectoniques. Un des processus tectoniques majeurs sur Terre est la subduction, processus au cours duquel une lithosphère océanique ploie pour s'enfoncer au sein du manteau terrestre. La subduction est un moteur de la tectonique des plaques qui permet le recyclage d'eau, de CO2 et de matériel crustal à l'intérieur de la Terre, entretenant également la convection mantellique et le transport global de chaleur. Le but de ce projet est d'étudier les relations entre déformation de la plaque plongeante en profondeur et évolution topographique à la surface de la Terre, notamment dans le contexte de l'évolution Cénozoïque de la Méditerranée. Participants : Carlos Fernandez-Garcia, Benjamin Guillaume, Jean-Pierre Brun.

• Projet WaterfallModel3D (Marie-Curie Actions Individual Fellowship) : Les cascades sont des éléments importants des rivières car elles transmettent à travers le paysage les signaux d'érosion qui eux sont contrôlés par des perturbations externes aussi bien d'origine climatique que tectonique. Notre compréhension actuelle des facteurs contrôlant l'érosion par les cascades est limitée et simpliste. Les expériences menées en laboratoire permettent d'isoler et de quantifier l'impact de différents facteurs comme la hauteur de la cascade, la résistance du substrat rocheux, le flux sédimentaire et le débit de la rivière sur le type et le taux d'érosion au niveau des cascades. Porteur du projet : Edwin Baynes.
  

• Projet Interactions dorsales et zones de subduction (financements INSU, ECOS) : Ce projet s'attache à comprendre l'impact de l'arrivée en subduction d'une dorsale sur la dynamique de la subduction et la déformation de la plaque chevauchante. Participants : Méline Salze, Rodrigo Javier-Suarez, Joseph Martinod, Christian Sue, Matias Ghiglione, Benjamin Guillaume

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