E4 Mécanique des ruptures et ruptures

Topique

Une faille géologique est un plan de faiblesse au sein de la croûte terrestre, un plan le long duquel la croûte finit par se rompre et glisser. Un critère de rupture mécanique bien établi détermine précisément le moment où cette rupture se produit : une faille se rompt lorsque la contrainte de cisaillement qu'elle supporte dépasse la somme de sa cohésion et de sa résistance au frottement. Cette résistance au frottement dépend elle-même de la différence entre la contrainte normale qui comprime la faille et la pression interstitielle du fluide occupant la roche.

Cette pression interstitielle réduit la contrainte normale effective subie par la faille, et cette réduction peut déclencher un séisme même sous des contraintes nominales qui ne produiraient jamais de rupture dans une roche parfaitement sèche. Ce même mécanisme explique la sismicité induite par l'injection de fluides dans les puits profonds.

Les failles géologiques sont classées selon le régime tectonique dans lequel elles se sont formées : une faille normale se produit en extension, lorsque le bloc supérieur s'enfonce par rapport au bloc inférieur ; une faille inverse se produit en compression, lorsque le bloc supérieur se soulève par rapport au bloc inférieur. Une faille de décrochement, ou faille transcurrente, produit un mouvement principalement horizontal entre les deux blocs.

La rupture d'une faille lors d'un séisme se propage à des vitesses comprises entre deux et quatre kilomètres par seconde, toujours inférieures à la vitesse des ondes de cisaillement. Le glissement induit par cette rupture est proportionnel à la longueur totale de la rupture : plus la rupture est longue, plus le glissement qui l'accompagne est important.

L'échelle du moment sismique d'un séisme, produit de la rigidité de la roche, du glissement moyen de la faille et de la surface totale atteinte par la rupture, constitue la mesure la plus rigoureuse de l'énergie libérée par le séisme. À partir de cette même échelle, on calcule la magnitude de moment, une magnitude qui, contrairement à d'autres échelles plus anciennes, conserve sa sensibilité et sa précision même lors de séismes de forte magnitude. Ceci établit le lien entre la rupture de la faille, point de départ de cette description, et la mesure finale de l'énergie libérée par cette rupture.

ID:670