Thèse en cours

Croissance des zones d’endommagement de faille : étude structurale en milieu carbonaté et modélisations analogiques

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Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu le 06/05/2021. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Sylvain Mayolle
Direction : Roger SolivaStéphane Dominguez
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Géosciences
Date : Inscription en doctorat le
Soutenance le 06/05/2021
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GM - Géosciences Montpellier
Jury : Président / Présidente : Alain Chauvet
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Dominguez, Juliette Lamarche, Stéphane Bouissou, Nicolas Beaudoin, Isabelle Manighetti
Rapporteurs / Rapporteuses : Juliette Lamarche, Stéphane Bouissou

Résumé

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L’étude des failles affectant la croûte supérieure suscite un intérêt particulier pour la modélisation de leur impact sur l’écoulement des fluides et le comportement mécanique de la croûte terrestre. Les zones d’endommagements de failles sont d’importantes structures aux multiples implications pour les problématiques de gestions des ressources et de risque/aléa sismiques. Cette thèse a pour objectif de déterminer la distribution de l’endommagement autour des failles, comprendre sa croissance et étudier son impact sur la loi d’échelle Déplacement – Epaisseur d’endommagement (D-T). Pour répondre à cette problématique, deux approches complémentaires sont développées : des études tectoniques d’exemples naturels et des modélisations analogiques de failles normales. Ce manuscrit présente de nouvelles cartographies de l’endommagement, une première loi D-T pour les failles dans des roches carbonatées, ainsi que les premières expériences de modélisation analogique dédiées à l’étude de l’endommagement. Les résultats montrent que la distribution de l’endommagement autour des failles est hétérogène et asymétrique, principalement influencée par les nombreuses interactions de failles lors de leur croissance (segmentation, failles conjuguées). Une loi D-T spécifique à l’endommagement de type wall damage est établie, qui montre une corrélation normale entre D et T pour les failles de rejet inférieur à 100 m et confirme l’existence d’un seuil d’épaisseur d’endommagement au-delà de 100 m de rejet. Pour expliquer cette loi nous proposons un modèle de croissance de zone d’endommagement contrôlée par les processus d’interaction et de coalescence de la segmentation précoce. Les expériences de modélisations analogiques ont permis de décrire deux nouveaux types d’endommagement (graben damage et dip-change link damage), et d’identifier une transition de mode de déformation, depuis un cisaillement dilatant segmenté vers un cisaillement compactant localisé dans les zones de failles. Elles démontrent également que l’initiation de la segmentation, la sélection de l’activité des segments, leurs interactions et leurs coalescences sont des processus essentiels contrôlant le développement des zones d’endommagement et la loi D-T. Nous proposons que l’épaisseur de l’unité fragile contenant les failles est un paramètre principal du contrôle de l’évolution de la segmentation, de la localisation de la déformation et donc du seuil d’épaisseur d’endommagement observé.