Description du projet
Des méthodes d’imagerie sismique à haute résolution révolutionnaires qui permettent de visualiser l’écoulement ascendant du manteau
Si l’écoulement descendant du manteau terrestre (subduction) est déjà bien maîtrisé, l’un des grands défis des sciences de la Terre reste de comprendre l’écoulement ascendant profond qui ne peut être expliqué par la tectonique des plaques. Le projet UPFLOW, financé par l’UE, met au point une nouvelle approche d’imagerie sismique qui permettra d’observer les remontées mantelliques (upwellings) de type panache à une résolution sans précédent. Si la sismologie a beaucoup progressé grâce aux informations sur le temps de parcours et la forme des ondes (phase), elle a largement ignoré les données portant sur l’amplitude. Les panaches mantelliques commencent tout juste à faire l’objet d’une imagerie robuste, mais la résolution reste faible et la quantification des incertitudes fait encore défaut. Les nouvelles méthodes d’imagerie sismique reposant sur des mégadonnées d’amplitude vont permettre d’augmenter fortement la résolution, ce qui devrait entraîner un changement radical dans le domaine de la sismologie d’observation. L’exploration de toute la richesse des données disponibles aidera à concevoir des observables qui constitueront des ressources optimales pour étudier la structure de la Terre.
Objectif
While downward mantle flow (subduction) is well constrained, a grand challenge in Earth sciences is to understand deep upward flow that cannot be explained by plate tectonics. The aim of UPFLOW is to develop an entirely new seismic imaging approach and to use it to constrain plume-like mantle upwellings at unprecendented resolution. Upward flow is critical for continental growth, for returning volatiles to the atmosphere and for producing Earth's largest melting events. These events coincide with major extinctions, supercontinent breakups and with changes in geodynamo behaviour.
Seismology has come far by using travel-time and waveform (phase) information but has mostly ignored the amplitude information. Mantle plumes have just started to be robustly imaged, yet resolution is low and uncertainty quantification is lacking. I developed breakthrough seismic imaging methods based on big amplitude data, showing their strong resolution. With recent computing resources and explosion in datasets, it is now timely to use this unique expertise to lead a step change in observational seismology: rather than relying on pre-defined observables (e.g. travel-times), objective statistical techniques exploring the full richness of the data will be used to design observables that provide optimal constraints on Earth structure.
I will lead a new off-shore experiment in the Azores-Madeira-Canary islands region, which is an under-studied natural laboratory comprising significant mantle upwellings that are poorly understood in general. The imaging technique to be developed will be applied to these new data and to existing data (Hawaii, Reunion) to obtain the sharpest ever images of mantle plumes along with their interdisciplinary interpretation. These results will have a major impact far beyond the study regions and across Earth Sciences (e.g. geology, geochemistry, geodynamics) since they will reveal ubiquitous, fundamental phenomena that control the global evolution of the planet.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
WC1E 6BT London
Royaume-Uni