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S. Merkel - 2002
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Elasticité et orientations préférentielles dans la Terre profonde : approche expérimentale.


L'objectif de ces travaux est de développer de nouvelles techniques expérimentales pour l'étude de la rhéologie et de l'élasticité sous haute pression. Ces données sont essentielles pour la compréhension et l'interprétation des mesures d'anisotropie sismique, des mouvements de matière et des lois rhéologiques dans la Terre profonde.
Nous réalisons tout d'abord des modélisations par la méthode des éléments finis afin de décrire les contraintes et déformations dans les expériences en cellule diamant. Nous développons ensuite de nouvelles méthodes expérimentales et théoriques pour l'étude des propriétés élastiques et des mécanismes de déformation sous haute pression.
La limite élastique, les modules élastiques, l'évolution de la texture et les mécanismes de déformation sont étudiés pour plusieurs matériaux : la pyrite, FeS2, le périclase, MgO, pôle magnésien pur de la magnésiowüstite qui constitue 10 à 20% manteau inférieur, la pérovskite silicatée, (Mg,Fe)SiO3, qui représente environ 70% du manteau inférieur, et le fer ε qui compose environ 90% de la graine du noyau.
Nous estimons ainsi le jeu complet de modules élastiques et leurs dépendances en pression pour les matériaux suivants : FeS2, MgO, le fer α et le fer ε. MgO, le fer α et le fer ε en compression uniaxiale à température ambiante et aux pressions du manteau se déforment par glissement et développent de fortes orientations préférentielles. En revanche, nous n'observons pas de développement d'orientations préférentielles significatives dans la pérovskite. Sa déformation n'est donc pas dominée par la composante de plasticité intracristalline par dislocation dans ces conditions.
Ces travaux prouvent qu'il est maintenant possible d'étudier de manière quantitative l'élasticité et la rhéologie de matériaux dans les conditions de pression de la Terre profonde.

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