Failles et séismes : quelques approches statistiques

• Main Author: Schmittbuhl, Jean
• Language: FRE
• Published: Université Pierre et Marie Curie - Paris VI 1994
• Subjects: [SDU:STU:GP] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Geophysics; [PHYS:PHYS:PHYS_GEO-PH] Physics/Physics/Geophysics; [SDE:MCG] Environmental Sciences/Global Changes; géophysiques; désordres; fracture; ondes; frottement
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819860; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/81/98/60/PDF/These-Schmittbuhl-1994.pdf

Cette thèse propose différentes approches statistiques permettant de caractériser la géométrie des failles et la dynamique des tremblements de terre. La formation des failles est considérée comme le résultat d'une localisation spatiale de la déformation fragile de la lithosphère et la sismicité comme sa localisation temporelle. La partie i est consacrée à l'étude de la géométrie des failles. Au cours du chapitre i.1, nous montrons qu'au premier ordre, la surface de la faille est auto affine avec un exposant de 0.8. Nous examinons également des surfaces de fracture à l'échelle du laboratoire et obtenons une propriété similaire d'auto-affinite. Nous supposerons dans la suite du travail que failles et surfaces de fracture sont identiques statistiquement. Dans le chapitre i.2, nous nous intéressons aux implications géophysiques de ces résultats, et en particulier à quelques propriétés lors d'une déformation quasi statique (i.e. Non sismique) de la faille. Le contact normal et élastique entre deux surfaces auto affines est estime à partir d'arguments d'échelle. Nous montrons que l'ouverture de la faille évolue de façon non triviale en fonction du cisaillement horizontal, impliquant l'exposant d'auto-affinite. Nous nous concentrons également sur les propriétés de transport (percolation de fluides a seuil) ainsi que leur évolution lors de mouvements lents de la faille (e.g. Evolutions de la perméabilité et du transfert de chaleur). La partie ii traite de la déformation sismique le long de la faille. Dans le chapitre ii.1, nous analysons la création de l'interface lors du processus de fracturation. Expérimentalement, nous suivons le développement de la rugosité à partir d'une initiation rectiligne jusqu'au régime permanent (i.e. Surface auto affine). Numériquement, nous étudions la formation de la rugosité d'un front de fracture en mode i, lors d'une propagation plane et quasi-statique, en utilisant une formulation perturbative (au premier ordre). Des coefficients dynamiques sont estimes. Le chapitre ii.2 fournit un panorama bibliographique des propriétés de frottements statique et dynamique de la faille ainsi qu'une présentation des deux contributions que nous avons développe dans ce domaine. Au cours du dernier chapitre ii.3, nous montrons, d'une part, les résultats de l'influence sur le frottement, de la géométrie auto affine, en régime inertiel. D'autre part, nous étudions un modèle dynamique de patin ressort. Lors d'un chargement lent (i.e. Conditions lithosphériques), une approche thermodynamique permet une description déterministe du système. A chargement rapide, la dynamique du système change significativement: des ondes solitaires apparaissent. Nous proposons une caractérisation analytique de ces ondes. Pour finir, nous mettons en correspondance le frottement d'un massif élastique bidimensionnel avec le modèle de patin ressort grâce à un processus de normalisation.