Marie Baïsset
Intérêts de recherche et projets scientifiques
Depuis mon premier stage de recherche jusqu'à mon dernier contrat post-doctoral, j'ai toujours été fascinée par l'impact important que peuvent avoir les réactions métamorphiques sur la rhéologie des roches dans une si grande variété d'environnements. Mes recherches visent donc à mieux comprendre et quantifier ces interactions mutuelles entre déformation et transformations dans les roches sous contrainte (par exemple sismicité/rupture ou affaiblissement induits par la réaction). Je me suis particulièrement intéressée à la croûte continentale inférieure en zones de convergences ainsi qu'aux transformations du plagioclase à haute pression.
Mes principales méthodes de travail consistent en des analyses structurales et pétrologiques effectuées sur des échantillons récoltés sur le terrain (principalement dans les Calédonides Scandinaves de Norvège), mais également et surtout, en des expériences de déformation réalisées dans une presse de type Griggs. Par ces différentes méthodes, j'étudie les propriétés physiques et chimiques des roches qui peuvent avoir un impact important sur leur comportement rhéologique et qui sont modifiées par les réactions ayant lieu au sein des roches.
Dans mes projets actuels, je m'éloigne progressivement des systèmes felsiques pour me concentrer sur les effets de la serpentinisation de la péridotite sur les propriétés de la roche (changements de densité, de viscosité, d'enthalpie) et je commence à intégrer la modélisation numérique dans mes recherches, en association avec des expériences de déformation.
Projets de recherche
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Lien entre réaction et déformation
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Propagation des structures au sein des roches réactives
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Le plagioclase réagit et se déforme sous contrainte
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Projets techniques
ANR METROLOGY
Ce projet a pour objectif la quantification des rétroactions entre la thermodynamique des réactions métamorphiques et les propriétés mécaniques des roches. De nouveaux modèles numériques de dernière génération seront développés, contraints par des expériences de laboratoire innovantes. En tant que chercheuse postdoctoral, je serai en charge de la partie expérimentale du projet.
[site web]
Modélisation numérique de nucléation contrôlée par la déformation dans les roches métamorphiques
L'objectif de ce projet post-doctoral est d'intégrer les rétroactions entre déformation et nucléation des produits de réaction dans des modèles numériques à l'échelle d'un échantillon. Pour ce faire, nous utilisons l'énergie produite par la déformation d'une roche (énergie de déformation ~ travail mécanique) pour localiser préférentiellement les nucléi à chaque pas de temps. Les nucléi ont des propriétés mécaniques différentes de leur matrice et favorisent ou entravent donc la localisation des déformations et la fracturation. [travail en cours]
Comprendre la propagation des digitations éclogitiques dans les roches anisotropes
Dans une étude récente ( Baïsset et al., 2023 ) nous avons montré que des macles de déformation dans le plagioclase d'un doigt éclogitique affectant des granulites continentales (Holsnøy, Calédonides scandinaves de Norvège) se forment dans un champ de contraintes compatible avec l'orientation de la contrainte au moment du métamorphisme et de la formation de la zone de cisaillement dans le massif. Dès lors, les structures en forme de doigts sont-elles préférentiellement orientées à l'échelle de l'île entière ? Comment se forment-elles et se propagent-elles dans les granulites précédemment stratifiées sous contrainte ? Existe-t-il une relation entre les zones de cisaillement éclogitiques et les doigts éclogitiques ? ...
[travail en cours]
Comprendre la propagation et l'élargissement des zones de cisaillement éclogitiques
Les éclogites étant connues pour être plus fragiles que leur protolithe granulitique, comment la zone de cisaillement des éclogites s'élargit-elle au fil du temps au lieu de localiser à l'infini la déformation ? Grâce à une analyse pétrologique détaillée et à une modélisation thermodynamique, nous mettons en évidence les effets transitoires et les caractéristiques de la réaction d'éclogitisation. Dans un deuxième temps, nous modélisons et quantifions numériquement ces effets. [publications associées : Bras et al., 2021 ]
Comprendre les interactions entre maclage et réactions métamorphiques dans le plagioclase
Des macles de déformation ont été observées au sein des grains de plagioclase, dans des échantillons naturels comme des échantillons déformés expérimentalement. Ces macles agissent comme sites de nucléation intra-cristallins pour la fusion et l'initiation des réactions métamorphiques et sont responsables de la réduction de la taille de grain. Nous étudions ici les interactions entre la propagation de micro-fractures et le maclage dit "de déformation", un processus plastique, et leurs effets potentiels sur la fusion intra-cristalline et/ou les réactions. [publications associées : Incel et al., 2022 ; Baïsset et al., 2023 ]
Comprendre les interactions entre déformation et transformations du plagioclase sous contrainte (PhD)
Le comportement mécanique et cinétique du feldspath plagioclase est d'une importance majeure pour la compréhension du comportement rhéologique de la croûte continentale inférieure, car il constitue la majeure partie de sa structure minéralogique. En particulier dans les zones de convergence, où il subit des changements de pression, de température et de teneur en eau, ainsi qu'une augmentation de la vitesse de déformation. Mes recherches visent à fournir plus de contraintes sur le comportement rhéologique et la résistance effective de la croûte continentale inférieure, en particulier lorsqu'elle subit des transformations minéralogiques, à travers l'étude du plagioclase, l'un de ses principaux minéraux constitutifs. Dans cette perspective, des observations pétrologiques sur des échantillons naturels et des expériences de déformation ont été réalisées.
Améliorer le suivi acoustique de la sismicité et de la vitesse des ondes P au sein des roches au laboratoire
La presse de Griggs de l'Ecole Normale Supérieure de Paris est équipée d'un système d'enregistrement acoustique. Cela permet (1) de suivre et d'enregistrer la fracturation des grains et la micro-sismicité lors des expériences de déformation (monitoring passif), et (2) de connaitre la vitesse des ondes P dans les échantillons pendant qu'ils sont déformés et qu'ils se transforment, ce qui permet de suivre la cinétique de réaction "en direct" (monitoring actif). L'objectif des prochaines années est d'améliorer cet équipement et d'appliquer la technique sur de nouvelles transformations
[publications associées : Moarefvand et al., 2021 ; Gasc et al., 2022 ; Moarefvand et al., 2024 ; Sawa et al., (en cours de révision) ]