Modèles de rupture sismique

Models of seismic rupture

• Auteur / Autrice : Stefan Nielsen
• Direction : Albert Tarantola
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre, océan, espace
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Pour tenter de comprendre les seismes, plusieurs types de simulations ont ete exploites depuis un quart de siecle. Nous avons adopte une methode de differences finies, qui est une discretisation directe des equations de la dynamique des milieux continus. Elle permet de simuler la dynamique spontanee de ruptures sismiques et leurs interactions, dans un milieu heterogene a rheologie complexe. Malgre la discretisation en espace, la direction de propagation de la rupture est peu sensible a la maille de la grille, et il est possible, en definissant la rupture comme une transition solide-liquide locale, de simuler des fissures qui se propagent spontanement, sans direction ou plan de faille predefini, a deux ou trois dimensions. Les calculs mettent en evidence la sensibilite a une distribution de seuils de rupture heterogene de la vitesse de propagation dynamique d'une fissure a partir d'une dislocation initiale. On peut s'affranchir des artefacts (dispersion numerique), que provoquent les transitions non lineaires comme la fracture, a condition de leur imposer un temps de relaxation fini qui regularise le front de rupture. Le cas d'une fissure anti-plane dans un milieu a deux dimensions est plus particulierement etudie, pour une dislocation qui s'ouvre instantanement sur toute sa longueur, et pour la propagation et la cicatrisation dynamique d'une rupture. Des ruptures recurrentes sur une faille plane de longueur finie, avec des seuils de rupture et une friction dynamique constants et homogenes, parviennent a lisser les heterogeneites de courte longueur d'onde dans les contraintes. De plus, on met en evidence la presence de cycles, avec une periodicite de l'ordre de quelques ruptures, dans lesquels le systeme s'installe de maniere stable ou provisoire. Dans une simulation de multiples failles ou fissures paralleles sous des conditions de corrosion sous tension, les fissures s'etendent et fusionnent donnant lieu a des ruptures sismiques de plus ou moins grande magnitude, selon un critere de rupture qui tient compte a la fois de l'etat de fatigue du milieu et des contraintes