Modélisation analogique du glissement sur une faille

Analogical modeling of a slip along a fault

• Auteur / Autrice : Camille Jestin
• Direction : Jean Schmittbuhl
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géophysique
• Date : Soutenance le 30/11/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique du globe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Luis Rivera
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Fond
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Bonamy, Hugo Perfettini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Roches -- Fracturation

Failles (géologie)

Mots clés libres

Modélisation analogique

Partitionnement de l’énergie

Modes de rupture

Analogic modelling

Energy partitioning

Rupture modes

Résumé

La présence de défauts sur les surfaces des failles tectoniques peut modifier le comportement de la rupture sur ces interfaces. Cependant, le rôle de ces hétérogénéités reste difficile à quantifier du fait de la résolution limitée de l’imagerie des failles en profondeur. Une approche analogique permettant de préciser l’impact des hétérogénéités dans la propagation de la fracture est présentée ici. Cette analyse repose, tout d’abord, sur l’utilisation d’un montage expérimental assurant le suivi de la propagation d’une fracture sous contrainte de traction normale au plan de rupture (mode I). Le dispositif utilisé, mettant en jeu un suivi acoustique et optique de l’avancée du front de fracture, nous amène à déterminer l’impact des aspérités sur le partitionnement de l’énergie entre processus sismiques et asismiques. Nous faisons le lien entre efficacité de radiation et vitesse de rupture, localement perturbée par la présence de microstructures le long de l’interface. Afin d’étendre nos résultats à d’autres modes de rupture, plus fréquemment observés lors de ruptures le long de failles tectoniques, nous nous intéressons à l’adaptation de notre montage expérimental pour l’observation d’une fracture se propageant en mode de cisaillement (mode III). L’analyse des propriétés morphologiques et dynamiques de l’avancée d’un front de rupture en mode III révèle des résultats semblables à ceux obtenus en mode I. Cela suggère que les résultats obtenus en mode I peuvent être étendus aux autres modes de ruptures.

The presence of defaults on the surface of tectonic faults can affect the behaviour of the rupture along those interfaces. However, because of the limited resolution of the faults imaging at depth, the implication of these heterogeneities remains hard to quantify. We present here an analogic approach enabling the precision of the impact of the heterogeneities on the fracture propagation. On one hand, this analysis lays on the use of an experimental setup ensuring the monitoring of a fracture propagating under an imposed stress, normal to the rupture interface (mode I). The used model, implying an acoustic and an optical monitoring of the fracture front advance, leads us to the determination of the impact of asperities on the energy partitioning between seismic and aseismic processes. We make the link between radiation efficiency and rupture velocity, locally affected by the presence of microstructures along the interface. On another hand, to extend our results to other rupture modes, which are observed more often during rupture on tectonic faults, we get interested in the adaptation of our experimental setup for the observation of a fracture propagating under shear stress (mode III). The analysis of morphologic and dynamic properties of the mode III crack advance shows results similar to those obtained for mode I. This suggests eventually that the results observed in mode I can be extended to other rupture modes.