Transport de magma par fracturation hydraulique a travers la lithosphere terrestre

• Auteur / Autrice : Thierry Menand
• Direction : STEPHEN TAIT
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : ?
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Cette these etudie les conditions necessaires pour initier et propager un groupe de fissures remplies de liquide depuis un reservoir en surpression constante. Nous avons realise trois experiences de laboratoire differentes en utilisant de la gelatine pour simuler le comportement elastique cassant de la croute terrestre. Nous avons tout d'abord etudie l'initiation d'un groupe de fissures. Une couche de liquide est placee sous une couche de gelatine elastique cassante dans laquelle ont ete creees des fissures identiques, paralleles et regulierement espacees. Dans une premiere serie d'experiences, de l'air a ete lentement injecte dans les fissures tandis que l'exces de liquide etait retire du reservoir. La surpression d'initiation des fissures est une fonction decroissante de leur espacement. Dans une deuxieme serie d'experiences, le reservoir dans son ensemble a ete mis en surpression. L'initiation des fissures est alors favorisee aux extremites du reservoir avec une surpression d'initiation qui croit avec l'espacement. Nous avons ensuite examine la propagation d'une fissure en mesurant son flux et sa vitesse. Initialement, la fissure se propage radialement avec une vitesse et un flux non constants, controles par les conditions a la source. Lorsque la flottabilite du liquide devient superieure a la surpression de la source, la propagation devient verticale et stationnaire. La vitesse et le flux sont fixees a la transition entre les deux regimes. Enfin, nous avons etudie l'effet de l'exsolution de gaz sur la propagation d'une fissure. L'exsolution de gaz a ete simulee en injectant de l'air dans une fissure lors de sa propagation. Lorsque l'air est capable de generer un facteur d'intensite des contraintes a la pointe de la fissure superieur a la resistance a la fracture de la gelatine, il controle la propagation : la vitesse de la fissure croit avec le volume d'air alors que le flux de liquide reste constant et est une fonction decroissante de la viscosite du liquide.