Thèse soutenue

Relations entre structure, propriétés pétrophysiques et hydromécaniques des zones de failles dans les roches poro-fracturées : étude de deux zones de failles modérée et mature (France)

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Auteur / Autrice : Pierre Jeanne
Direction : Yves Guglielmi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'univers
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Nice
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice2000-....)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Cappa

Résumé

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Bien que les zones de failles représentent un très petit volume de la croute terrestre, elles influencent grandement ses propriétés hydromécaniques. Ce travail compare des analyses multidisciplinaires, de hautes précisions, de deux zones de failles aux propriétés contrastées : l’une est une zone de failles mature de plusieurs kilomètres de long, l’autre s’étend seulement sur quelques centaines de mètres. Leurs propriétés architecturales, hydromécaniques et de résistance mécanique ont été caractérisées dans le but d’améliorer la compréhension des couplages entre l’évolution de leurs propriétés hydromécaniques et leur potentiel de réactivation. Un protocole de caractérisation in-situ des propriétés hydrauliques et mécaniques a été mis au point. Il intègre des analyses microstructurales, des descriptions détaillées des propriétés pétrophysiques à plusieurs échelles. Les deux zones de failles étudiées montrent toutes deux des relations entre leurs histoires diagénétiques, les propriétés initiales des formations sédimentaires et leurs propriétés actuelles hydromécaniques. Il a été mis en évidence que le paramètre le plus important gouvernant le comportement hydromécanique des zones de failles est la continuité de sa zone d’endommagement. Une zone de failles mature aura une zone d’endommagement relativement continue alors qu’une zone de failles non-mature aura une zone d’endommagement hétérogène caractérisée par une alternance de niveaux fracturés et non-fracturés. Ces contrastes architecturaux dépendent des propriétés initiales de la roche intacte. Au sein de la série sédimentaire, les variations de la résistance à la compression (σc) de la roche intacte induisent différents mécanismes d’accommodations des déformations. Il en résulte une architecture de zone de failles présentant de fortes variations d’épaisseur, caractérisée par une alternance de niveaux très perméables et très déformables avec des niveaux imperméables et peu déformables.