Rheology of Earth Materials :
Closing the gap between timescales in the laboratory and in the mantle

13 June 2025 - Timmo WEIDNER is awarded the Haüy-Lacroix prize of the SFMC

Société Française de Minéralogie et de Cristallographie

La thèse de Timmo Weidner, intitulée « Tomographie électronique des dislocations – Applications et associations à la mécanique des milieux continus et à la dynamique des dislocations », a été réalisée au sein du groupe Plasticité de l’Université de Lille dans le cadre du projet TimeMan, sous la direction d’Alexandre Mussi, Karine Gouriet et Patrick Cordier. Ses recherches visaient à approfondir la compréhension de la déformation plastique des minéraux grâce à la tomographie électronique des dislocations, une technique permettant des reconstructions tridimensionnelles des microstructures de dislocations à partir de microscopie électronique en transmission. Allant au-delà de la simple caractérisation, ses travaux ont combiné tomographie et mécanique des milieux continus, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour intégrer la microscopie électronique à la modélisation de la dynamique des dislocations. Un axe central de sa thèse portait sur le rôle de la montée des dislocations (climb) aux vitesses de déformation naturelles. Par la modélisation de la dynamique des dislocations dans la périclase, il a montré qu’aux pressions du manteau inférieur, la diffusion des anions devient extrêmement lente, faisant de la montée le mécanisme limitant du fluage. Il en résulte que la périclase se déforme plus lentement que la bridgmanite, conduisant à la conclusion que la rhéologie du manteau est principalement contrôlée par la bridgmanite, qui se déforme majoritairement par montée pure. L’application de la tomographie électronique à du quartz naturellement déformé a révélé une contribution significative de dislocations en configuration de « montée mixte », où la montée ne se limite pas à un processus de restauration, mais participe activement à la déformation plastique. L’observation de configurations similaires dans l’olivine indique que ce mécanisme n’est pas propre au quartz. Dans l’ensemble, cette thèse souligne les limites des seules données expérimentales issues du laboratoire et met en avant la nécessité de techniques de caractérisation 3D avancées pour comprendre pleinement les mécanismes de déformation à l’œuvre dans l’intérieur de la Terre.