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

Offre de thèse

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

Date limite de candidature

03-06-2025

Date de début de contrat

01-11-2025

Directeur de thèse

CONIN Marianne

Encadrement

Co-direction de thèse : Audrey Bonnelye - Maitre de Conférences : GeoRessources / Ecole des Mines de Nancy, Université de Lorraine

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

école doctorale

SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES

équipe

Géomatériaux, Ouvrages et Risques (Axe GéoSystèmes) - Eq. 3b

contexte

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.

spécialité

Mécanique - Génie Civil

laboratoire

GeoRessources

Mots clés

failles, cycle sismique, travail experimental, mécanique des roches

Détail de l'offre

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.

Keywords

fault mechanics, seismic cycle, experimental work, rock mechanics

Subject details

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.

Profil du candidat

- bases consolidées en mécanique des roches.
- bonnes compétences rédactionnelles
- curiosité scientifique et forte motivation

Candidate profile

skilled in rock mechanics
Strong writing skills
scientific curiosity and motivation

Référence biblio

- Ben-Zion, Yehuda, and Charles G Sammis. 2003. “Characterization of Fault Zones.” Pure Appl.
Geophys. 160:39.
- Faure-Catteloin, Delphine, Olivier Deck, Audrey Bonnelye, Emilio Abi-Aad, Baptiste Fenneteau,
Laura Gaillard, and Marianne Conin. 2024. “Large Scale Analogue Experiments in Rock Mechanics:
New Experimental Facility, 3D-Printed Material and Insertion of Force Transducers for Stresses Measurement.” Measurement Science and Technology 36 (1): 015025. https://doi.org/10.1088/1361-6501/ad8cfd.
- Lay, Thorne, Hiroo Kanamori, Charles J Ammon, Keith D Koper, Alexander R Hutko, Lingling Ye,
Han Yue, and Teresa M Rushing. 2012. “Depth-Varying Rupture Properties of Subduction Zone
Megathrust Faults.” Journal of Geophysical Research: Solid Earth 117 (B4)