Restauration et incertitudes structurales : changement d'échelles des propriétés mécaniques et gestion de la tectonique salifère

by Marc-Olivier Titeux

Doctoral thesis in Géosciences

Under the supervision of Jean-Jacques Royer.

defended on 21-09-2009

in Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , under the authority of RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement , in a partnership with Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle) (laboratoire) .

Thesis committee President: Véronique Merrien-Soukatchoff.

Thesis committee members: Jean-Jacques Royer, Véronique Merrien-Soukatchoff, Richard Sinding-Larsen, Peter-Robert Cobbold, Isabelle Moretti, Gary G. Gray.

Examiners: Peter Robert Cobbold, Richard Sinding-Larsen.

  • Alternative Title

    Restoration and structural uncertainties : upscaling of mechanical properties and management of salt tectonics


  • Abstract

    Structural restoration of geological models is undertaken to evaluate the geometrical and geological coherency of an interpretation. It can be used to determine deformation rates in different tectonic regimes. In addition, this technique has been used to evaluate high strain zones, and thus, potential fractured zones. Structural restoration attempts to reverse the effects of deformation history to an assumed initial pre-deformation state. Volumetric restoration techniques generally employ entirely continuum mechanic methods. The continuum mechanic model behaviors are dependent on the definition of the materials for which it is imposed reversibility by using elasticity behavior laws. This property is chosen based upon the predominant rock type in the fault block, generally at small scales. To overcome this issue, a methodology to upscale elastic isotropic materials has been implemented by treating upscaled materials as elastic transversely isotropic materials. This insures energy conservation for the same types of loading. Another focus of this work has been the management of salt tectonics in restoration procedures. A multi-surfaces restoration methodology has been developped based on the conservation of apparent thicknesses between stratigraphic layers and an iso-parametric restoration. This technique avoids the dependence of the volumetric restoration on a material model, while properly treating the restoration of unconformities and halokinetic sequences that characterize the flanks of salt structures. This technique has been tested on a field data set over a salt-withdrawal basin in the La Popa Basin (northeastern Mexico)


  • Résumé

    Un des objectifs de la restauration structurale, sujet de cette thèse, est de mettre en évidence les défauts d'interprétation ou les zones potentiellement fracturées. L'extension de cette technique en volume nécessite la définition a priori des propriétés des matériaux utilisés, notamment lorsque ces propriétés sont définies à une échelle fine. Une première partie, ce travail propose une méthode de mise à l'échelle des propriétés mécaniques utilisées pour les calculs de restauration en volume. La principale hypothèse repose sur la loi de comportement utilisée pour les matériaux définis à l'échelle grossière, supposés isotropiques transverses élastiques. Le calcul des propriétés équivalentes se fait par identification, après simulation par Éléments Finis. Cette technique a l'avantage d'assurer la conservation de l'énergie pour le même type de chargement. Dans une dernière partie, ce travail traite la gestion de la tectonique salifère lors de la restauration structurale. Les diapirs de sel présentent des topologies, des rhéologies, et des séquences de dépôt très caractéristiques. Ce mémoire présente une méthodologie de restauration multi-cartes, dont la prise en compte des relations inter-horizons est respectée dans les séquences halocinétiques. Une application de cette méthode est présentée sur le bassin de La Popa (Mexique) où les différentes interprétations réalisées au travers de leurs restaurations sont comparées


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