Pertinence du formalisme des transitions de phase pour aborder la mécanique des objets géologiques

• Auteur / Autrice : Franz Lahaie
• Direction : Jean-Robert Grasso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique, Géomécanique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition de phase

Géophysique

Mécanique des sols

Mots clés libres

Transition phase

Deformation

Seisme

Fracturation

Reservoir

Composition basaltique

Volcan piton de la fournaise

Eruption

Hydrocarbure

Etat critique

Criticalite auto-organisee

Mecanique deformation

Mecanique seisme

Fracturation induite

Dislocation

Viscoplasticite

Résumé

Dans ce travail de these, nous avons entrepris une analyse rigoureuse du concept de transition de phase et de sa pertinence pour aborder la dynamique non lineaire et invariante d'echelle des objets geologiques. En particulier, nous tentons de definir clairement les ingredients necessaires et les implications d'un etat critique pour un systeme, et etudions dans quelle mesure ces ingredients sont compatibles avec les caracteristiques geomecaniques des objets geologiques. Nous passons egalement en revue les approches recemment proposees pour aborder la rupture des materiaux, la deformation de la croute ou le glissement sur une faille, en terme de transition de phase. Nous portons notre interet non seulement sur le concept d'etat critique, mais aussi sur d'autres mecanismes susceptibles de generer des lois d'echelle. Nous utilisons ensuite ce formalisme pour etudier trois exemples concrets : la mecanique des eruptions dans un volcan, la deformation d'un reservoir d'hydrocarbure et la deformation viscoplastique d'un echantillon de glace. La variete de ces exemples illustre la generalite et la puissance d'analyse du concept de transition de phase pour aborder la mecanique des objets geologiques. D'abord, nous proposons pour les volcans basaltiques un modele de reservoir compose d'un grand nombre de lentilles de magma en interaction, dans lequel une eruption resulterait d'un phenomene de cascade initie par de faibles perturbations. Ce modele est en accord avec les donnees du piton de la fournaise. Ensuite, nous isolons sur un site d'extraction d'hydrocarbure l'effet d'une variation basse frequence de la vitesse de chargement du milieu sur son mode de fracturation (diffus/localise). Nous discutons les implications de cet effet tant