CD- Etude expérimentale du cycle sismique: étude de l'évolution spatio-temporelle d'un glissement le long d'une faille

CD : Experimental Study of the Seismic Cycle: Investigation of the Spatio-Temporal Evolution of Slip Along a Fault

• Auteur / Autrice : Joseph Delbreil
• Direction : Marianne Conin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique - Génie Civil
• Date : Inscription en doctorat le 12/10/2025
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géomatériaux, Ouvrages et Risques (Axe GéoSystèmes) - Eq. 3b

Mots clés

Mots clés libres

Failles

Cycle sismique

Travail experimental

Mécanique des roches

Rock mechanics

Fault mechanics

Seismic cycle

Experimental work

Résumé

Le cycle sismique décrit l'évolution de l'accumulation et de la relaxation des contraintes dans les zones de faille au cours du temps. Alors que l'énergie élastique s'accumule sous l'effet des contraintes tectoniques, elle peut être relâchée soit par fluage stable, soit par glissement lent (asismique), soit par glissement rapide (sismique) (Ben-Zion et Sammis, 2003). Les mécanismes physiques et les conditions contrôlant ces différents modes de glissement restent encore mal identifiés, tout comme la répartition spatiale et les interactions entre les zones dites sismiques et asismiques. L'objectif de cette thèse est de développer de nouvelles expériences à l'interface entre la mécanique des roches classique et la modélisation analogique, afin de dépasser les limitations d'échelle spatiale inhérentes aux approches traditionnelles en mécanique des roches, lesquelles se fondent généralement sur des échantillons de l'ordre du centimètre carré (ou plus petits), sans pour autant permettre de capturer la complexité spatiale d'une interface de glissement. Cela sera rendu possible grâce au dispositif triaxial de grande dimension développé au sein de l'équipe GeoRessources de l'Université de Lorraine (appareil DIMITRI ; Faure-Catteloin et al., 2024). Ce dispositif permet de réaliser des expériences sur des échantillons de taille métrique. Nous envisageons de conduire des expérimentations tant sur des matériaux naturels que sur des matériaux analogiques, afin d'explorer l'évolution spatiale et temporelle du glissement sur des interfaces à grande échelle.

The seismic cycle describes the evolution of stress accumulation and relaxation in fault zones over time. While energy accumulates due to tectonic stresses, it can be released through steady creep, slow (aseismic) slip, or rapid (seismic) slip (Ben-Zion and Sammis 2003). The physical mechanisms and conditions behind these different slip modes are not yet clearly identified, nor is the spatial distribution and interaction between the so-called seismic and aseismic zones. The aim of this thesis is to develop new experiments at the interface between classical rock mechanics and analog modeling, to overcome spatial scale limitations of traditional rock mechanics that usually work on cm2 sample (or smaller) and yet can't capture the spatial complexity of a such slipping interface. This will be achieved using the unique large-scale triaxial apparatus developed at GeoRessources, University of Lorraine (DIMITRI device (Faure-Catteloin et al. 2024)). Our device allows to perform experiments on meter size samples, and we intend to run experiments on natural samples as well as on analog material in order to investigate the spatial and temporal evolution of sliding on large scale interfaces.