Toward the calibration of 2D thermomechanical simulations of magma poor passive continental margins: method, validation and case example - Réseau de recherche en Théorie des Systèmes Distribués, Modélisation, Analyse et Contrôle des Systèmes Access content directly
Journal Articles Comptes Rendus. Géoscience Year : 2024

Toward the calibration of 2D thermomechanical simulations of magma poor passive continental margins: method, validation and case example

Vers le calibrage de simulations thermomécaniques 2D de marges continentales passives pauvres en magma : méthode, validation et exemple de cas

Abstract

In recent decades, geodynamic modelers have aimed to comprehend key factors governing continental rifting, such as the extension rate, lithospheric thickness, Moho mechanical coupling, and mantle convection’s thermal influence. While prior models offered insights into rifting processes, they lacked the calibration to specific Earth regions. Introducing heterogeneities into the model does in some cases help to calibrate the simulation results to a geological data from a specific region. Acknowledging structural inheritance as a form of kinematic forcing in the models, and recognizing the challenge of anticipating and identifying all inherited geological structures present before rifting, a new modeling approach was devised. This method integrates a new kinematic module into the pTatin2D code, allowing for calibrating numerical simulations with regional geological and geophysical dataset over time while solving for mechanical balance using Stokes flow to ensure that crustal deformation remains consistent with mantle dynamics. By calibrating against a 2D cross-section extracted from the final state of a 3D model, we show that the approach predicts thermal history and deformation paths beyond calibration points. In particular, the thermo-mechanical feedback can help mitigate some uncertainties in the deformation path. Applied to Iberia–Newfoundland margins, the method demonstrates effectiveness in real-case scenarios, aligning with previous reconstructions by incorporating faults and lower crustal flow.
Au cours des dernières décennies, les modélisateurs géodynamiques ont cherché à comprendre les facteurs clés régissant le rifting continental, tels que le taux d’extension, l’épaisseur lithosphérique, le couplage mécanique au Moho et l’influence thermique de la convection du manteau. Alors que ces modèles offrent un aperçu des processus de rifting, ils n’offrent pas la possibilité pas d’être calibrés à des régions spécifiques de la Terre. L’introduction d’hétérogénéités dans le modèle aide dans certains cas à calibrer les résultats de simulation à une partie des données géologiques d’une région spécifique. Reconnaissant l’héritage structural comme une forme de forçage cinématique dans les modèles, et reconnaissant le défi d’anticiper et d’identifier toutes les structures géologiques héritées présentes avant le rifting, une nouvelle approche de modélisation a été conçue. Cette méthode intègre un nouveau module cinématique dans le code pTatin2D, permettant de calibrer des simulations numériques avec des ensembles de données géologiques et géophysiques régionales au fil du temps tout en résolvant l’équilibre mécanique à l’aide de l’écoulement de Stokes pour s’assurer que la déformation de la croûte demeure compatible avec la dynamique du manteau. En calibrant sur une section transversale 2D extraite de l’état final d’un modèle 3D, nous montrons que l’approche prédit l’histoire thermique et les trajectoires de déformation au-delà des points d’étalonnage. En particulier, la rétroaction thermo-mécanique peut aider à lever certaines incertitudes dans le chemin de déformation. Appliquée aux marges Iberie-Terre-Neuve, la méthode démontre son efficacité dans des scénarios réels, en s’alignant avec les reconstructions précédentes en incorporant des failles et le fluage de la croûte inférieure.
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hal-04587010 , version 1 (24-05-2024)

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Paul Perron, Laetitia Le Pourhiet, Anthony Jourdon, Tristan Cornu, Claude Gout. Toward the calibration of 2D thermomechanical simulations of magma poor passive continental margins: method, validation and case example. Comptes Rendus. Géoscience, 2024, 356 (S2), pp.1 - 22. ⟨10.5802/crgeos.258⟩. ⟨hal-04587010⟩
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