Convection et évaporation dans les suspensions colloïdales et les systèmes naturels : formation, rupture et subduction d'une peau dense

La subduction est un processus clé du renouvellement continu de la surface terrestre, avec la formation de lithosphère océanique aux dorsales océaniques, qui est ensuite recyclée dans le manteau au niveau des zones de subduction. Ce mécanisme, central à la tectonique des plaques, reste mal compris, car les propriétés mesurées des roches terrestres ne semblent pas compatibles avec la rupture de la lithosphère. Pour l'étudier, des suspensions colloïdales de Ludox, présentant des propriétés rhéologiques dépendant de la concentration en particules, sont utilisées. Ces suspensions forment une peau dense à leur surface capable de subducter lors du séchage.Dans un premier temps, l'interaction entre convection thermique et évaporation dans l'eau, un fluide newtonien, est étudiée pour observer les motifs convectifs à la surface à l'aide d'imagerie infrarouge. Ces images permettent de dériver des lois d'échelle pour le taux d'évaporation, la température de surface et le flux thermique.Ensuite, des techniques d'imagerie neutronique, couplées à des cristaux liquides thermochromiques, sont utilisées pour visualiser la convection thermique et solutale dans une cellule expérimentale remplie de Ludox, permettant de cartographier en temps réel les isothermes et le champ de concentration de particules. Cela fournit une vue détaillée de la dynamique de subduction de la peau.Enfin, la dynamique de subduction est comparée à un modèle de feuille mince visqueuse afin de contraindre les propriétés rhéologiques nécessaires au renouvellement de la surface. Cette analyse pourrait permettre de mieux comprendre la rhéologie requise pour établir un régime - produisant des événements de subduction.