Mécanique de la dilatance et de la compaction des roches
Institution:
Institut de physique du globe (Paris)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Deformation of rocks in the Earth's crust is studied from an experimental and theoretical point of view. Experimental study is based on laboratory experiments performed on three different rocks : Carrara marble, Oshima granite and Solnhoffen limestone. Brittle and ductile regime were both investigated. In the brittle regime, failure is reached for crack densities higher than one. Brittle-ductile transition is caracterised by the competition between dilatant mecanisms (microcracking) and compaction ones (pore collapse, pressure-solution, phase transitions). Theoretical study is based on Kachanov's [1993] model of elastic solids with many non interacting cracks. This model allowed us to quantify the crack density and the saturation of a rock, combining laboratory P and S wave velocity measurements at high frequency in the dry and the wet regime. Coupling this model to poroelasticity also enabled us to predict elastic wave velocities dispersion in the wet regime.
Abstract FR:
La déformation des roches de la croûte est étudiée par une approche théorique et expérimentale. L'étude expérimentale porte sur trois roches: le marbre de Carrare, le granite d'Oshima et le calcaire de Solnhoffen. Les mécanismes de déformation de ces roches sont étudiés en régime fragile et ductile. En régime fragile, la rupture est atteinte pour des densités de fissure supérieures ou égales à 1. La transition fragile-ductile est caractérisée par une compétition entre les mécanismes de la dilatance (fissuration) et ceux de la compaction (effondrements de pores, etc. ). L'étude théorique est fondée sur le modèle de milieux fissurés non-interactif de Kachanov [1993]. Ce modèle permet de quantifier la fissuration et la saturation d'une roche en combinant des mesures de vitesses P et S à haute fréquence (en laboratoire) en régime sec et saturé. En couplant ce modèle à la poroélasticité, il est possible de prédire la dispersion des vitesses de propagation élastique en régime saturé.