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Vallée de rift

Étirez un continent et regardez la croûte s'amincir au-dessus du rift, s'affaisser en une vallée de blocs étagés et se remplir de sédiments et d'eau ; la croûte qui sort de la fenêtre est comptée, de sorte que croûte plus aire exportée ne change pas et que le profil reste symétrique. Étirez vite sur un manteau visqueux et le fond retarde sur la profondeur d'équilibre ; coupez les sédiments et le fond de vallée est plus profond sur le même socle.

Vallée de rift — Image réelle de l’application
Image réelle de l’application

Ce qui se passe

Une coupe de croûte de 300 km en 60 colonnes est étirée à la vitesse choisie : la vitesse de déformation est une zone gaussienne normée pour que les plaques s'écartent à cette vitesse, chaque colonne s'amincit par l'exponentielle exacte de sa déformation, et la croûte qui sort de la fenêtre est comptée, de sorte que croûte plus aire exportée est constante à l'arrondi près. L'isostasie d'Airy donne une surface d'équilibre — la croûte amincie s'enfonce, les sédiments la chargent davantage — et la surface réelle relaxe vers elle avec la constante de temps visqueuse du manteau ; des sédiments à l'apport choisi remplissent la colonne la plus basse tant qu'elle est sous la mer. Le facteur d'étirement β est l'épaisseur initiale sur la plus petite ; une seconde d'expérience est un million d'années.

À essayer

Regardez le centre s'amincir et s'affaisser et les sédiments remplir le fond ; étirez plus vite sur un manteau lent et lisez de combien la surface retarde sur l'équilibre ; coupez les sédiments et comparez les profondeurs.

Le modèle et ses limites

Zone de déformation imposée au lieu d'une mécanique des failles, amincissement en cisaillement pur, isostasie d'Airy locale à un seul temps de relaxation, sédiments dans une colonne. Coupe pédagogique, pas un modèle de bassin.

Équations du module
Équations
dh_i/dt = −v·f_i·h_i/Σ f_j·Δx,  h_i(t) = h_0·e^(−v·f_i·t/Σ f_j·Δx)
e = ((ρ_m − ρ_c)·(h − h_0) + (ρ_m − ρ_s)·s)/ρ_m
dE/dt = (e − E)/τ
β = h_0/h_min

Autres expériences

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Chaîne d'îles volcaniques — Image réelle de l’application

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Chaîne d'îles volcaniques

Déplacez une plaque océanique au-dessus d'un panache mantellique et lisez la chaîne laissée derrière : distance sur différence d'âge est la vitesse de la plaque, les îles s'enfoncent avec la lithosphère qui refroidit et s'érodent au-dessus de la mer jusqu'à ce que les plus anciennes soient des monts sous-marins, et un changement de cap à 40 Ma coude la chaîne exactement du changement d'azimut sans toucher aux vieilles îles. Laissez dériver le panache et la chaîne se décale avec lui.

Bassin sédimentaire — Image réelle de l’application

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Bassin sédimentaire

Regardez un bassin de 100 km se remplir en dix millions d’années : le socle s’enfonce d’autant plus vite qu’on s’éloigne de la charnière, le sédiment arrive à la charnière et s’étale vers le bas par diffusion, plus vite à terre que sous l’eau, et tous les quarts de million d’années une couche repère est posée. Le sable reste près de la source, la boue voyage plus loin ; la porosité est expulsée avec la profondeur, de sorte que la pile compactée est plus haute que le solide qu’elle contient. Montez la mer et le rivage recule ; triplez l’apport et le bassin déborde par le bord lointain. Sédiment apporté, exporté et retenu s’équilibrent à l’arrondi près, et une bosse qui diffuse accroît sa variance d’exactement 2 K t.

Plissement des strates — Image réelle de l’application

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Plissement des strates

Raccourcissez dans sa longueur un banc de grès de 100 m cent fois plus raide que son argilite : chaque longueur d’onde semée croît, mais celle proche de 2 pi h (eta_l / 6 eta_m)^(1/3) de Biot croît le plus vite et le banc flambe en plis réguliers dont l’amplitude est l’exponentielle de la croissance intégrée sur l’histoire du raccourcissement. Doublez l’épaisseur et les plis doublent leur longueur d’onde ; augmentez le contraste et ils s’allongent en racine cubique ; supprimez le contraste et le banc ne fait que s’épaissir avec sa matrice. La puissance visqueuse du raccourcissement se lit en watts par mètre de pli.