LA déformation mécano-chimique dans la croûte supérieure terrestre : exemples de processus couples et de systèmes auto-organisésé

par François Renard

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Jean-Pierre Grattier.

Soutenue en 1997

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Dans la croute superieure terrestre, les processus de deformation et de compaction se developpent avec des interactions entre les mecanismes physiques et chimiques dans lesquels la presence d'un fluide, a l'interieur des pores ou dans les interfaces solide / solide, est une condition necessaire. Cette deformation se traduit dans la nature aussi bien par les stylolites, les mineraux indentes, les galets impressionnes ou la compaction des roches sedimentaires durant l'enfouissement, que par les karsts ou les fronts de dolomitisation a geometrie complexe. Pour comprendre les mecanismes fondamentaux de la deformation mecano-chimique, l'etude est menee a differentes echelles. A une echelle nanoscopique, il est montre que les interfaces entre deux mineraux peuvent contenir un film fluide piege dont la stabilite est assuree par le couplage entre un effet de pression osmotique et un effet de double couche electrique de debye-huckel. A une echelle microscopique, on observe que la surface de contact entre deux grains peut s'auto-organiser en contacts reels, qui piegent un film fluide, et en inclusions, qui contiennent un fluide libre. A cette echelle, le processus de dissolution-cristallisation sous contrainte se divise en trois etapes successives : 1) dissolution a l'interface entre deux grains activee par une augmentation locale de contrainte ; 2) diffusion des solutes vers le pore le long du film fluide piege ; 3) cristallisation sur la surface du pore. L'etape la plus lente impose le taux de deformation et on peut relier taux de deformation et parametres de cette deformation. A une echelle mesoscopique, on propose un modele de compaction par dissolution-cristallisation sous contrainte ou la roche est representee comme un empilement cubique de grains dont la geometrie est une sphere tronquee. Enfin, a une echelle macroscopique, lorsqu'un fluide reactif circule dans un milieu poreux, un phenomene d'instabilite est reproduit experimentalement et numeriquement. On montre alors qu'un front de reaction peut etre a l'origine d'une localisation de la dissolution puis de la deformation.


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  • Détails : 1 vol. (206 p.)
  • Annexes : 134 REF.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
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  • Cote : EMF 20532-8
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