Enseignements - Sébastien Zaragosi

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s0bs4w05:deformations1

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s0bs4w05:deformations1 [2020/04/13 09:56] – [Relations entre contraintes et déformations] s.zaragosi_gmail.coms0bs4w05:deformations1 [2020/05/01 11:43] (Version actuelle) – [Exemple de la faille de San Andreas] s.zaragosi_gmail.com
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 =====La déformation des roches : notions élémentaires===== =====La déformation des roches : notions élémentaires=====
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 ====Déformation homogène/hétérogène==== ====Déformation homogène/hétérogène====
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 ====Echelle d'observation==== ====Echelle d'observation====
  
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 ====Localisation des déformations==== ====Localisation des déformations====
  
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 {{ :s0bs4w05:deformations1-11.png |}} {{ :s0bs4w05:deformations1-11.png |}}
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 Cette carte représente les principales plaques lithosphériques. Le long de leurs limites les roches qui constituent ces plaques sont déformées. Ainsi par l’étude des déformations au niveau de ces zones il est en partie possible de reconstruire les mouvements relatifs des plaques. Cette carte représente les principales plaques lithosphériques. Le long de leurs limites les roches qui constituent ces plaques sont déformées. Ainsi par l’étude des déformations au niveau de ces zones il est en partie possible de reconstruire les mouvements relatifs des plaques.
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 {{ :s0bs4w05:deformations1-12.png |}} {{ :s0bs4w05:deformations1-12.png |}}
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 ====Notions de forces et de contraintes==== ====Notions de forces et de contraintes====
  
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 Ce parallélépipède est soumis à trois couples de contraintes différentes sur ses six faces : σ1, σ2 et σ3. Ce parallélépipède est soumis à trois couples de contraintes différentes sur ses six faces : σ1, σ2 et σ3.
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-Deux cas peuvent se produire. σ1 σ2 σ3 sont identiques on parle de contrainte **[[https://fr.wiktionary.org/wiki/isotropie|isotrope]]**, c’est à dire identique dans toutes les directions. Un exemple courant de ce cas est la contrainte rencontrée dans les liquides. On parle de **contrainte hydrostatique**. +Deux cas peuvent se produire. σ1 σ2 σ3 sont identiques on parle de contrainte **[[https://fr.wiktionary.org/wiki/isotropie|isotrope]]**, c’est à dire identique dans toutes les directions. Un exemple courant de ce cas est la contrainte rencontrée dans les liquides. On parle de **contrainte hydrostatique**. En plongée sous-marine, à 40 m de profondeur la pression est environ 5 fois supérieure à celle en surface, pourtant nous ne sommes pas déformés. Dans le cas d’une contrainte hydrostatique l’ellipsoïde est une sphère, il n'y a donc aucune raison d'être écrasés dans une direction particulière. Nous perdons juste un peu de volume en raison de la perte de volume des gaz contenus dans notre corps.
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-Exemple de la plongée sous-marine : à 40 m la pression est environ 5 fois supérieure à celle en surface, pourtant nous ne sommes pas déformés. Dans le cas d’une contrainte hydrostatique l’ellipsoïde est une sphère, il n'y a donc aucune raison d'être écrasés dans une direction particulière. Nous perdons juste un peu de volume en raison de la perte de volume des gaz contenus dans notre corps.+
  
 Maintenant si σ1, σ2 et σ3 sont différents on obtient un ellipsoïde allongé parallèlement à σ1. Cette fois les objets seront véritablement déformés. Maintenant si σ1, σ2 et σ3 sont différents on obtient un ellipsoïde allongé parallèlement à σ1. Cette fois les objets seront véritablement déformés.
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 {{ :s0bs4w05:deformations1-17.png |}} {{ :s0bs4w05:deformations1-17.png |}}
  
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 Dans le cas d’une **compression symétrique** **σ1 est horizontal et σ3 vertical**. Dans le cas d’une **compression symétrique** **σ1 est horizontal et σ3 vertical**.
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 ====Notion de déformation==== ====Notion de déformation====
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 La déformation finale va donc correspondre à la somme du cisaillement pur et du cisaillement simple. La déformation finale va donc correspondre à la somme du cisaillement pur et du cisaillement simple.
  
 {{ :s0bs4w05:deformations1-22.png |}} {{ :s0bs4w05:deformations1-22.png |}}
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 Avec un logiciel de dessin j'ai effectué manuellement ces déformations sur une image d'ammonite. Tout d'abord l'objet initial a subi un **cisaillement pur** puis un **cisaillement simple**. Avec un logiciel de dessin j'ai effectué manuellement ces déformations sur une image d'ammonite. Tout d'abord l'objet initial a subi un **cisaillement pur** puis un **cisaillement simple**.
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-Pour représenter la déformation d’une roche on l’a représente sous la forme d’un ellipsoïde : l’**ellipsoïde de la déformation**, <wrap hi>à ne surtout pas confondre avec l’ellipsoïde des contraintes</wrap>.+<pagebreak>
  
-Cet ellipsoïde est composé de **trois axes X, Y et Z**.+Pour représenter la déformation d’une roche on l’a représente sous la forme d’un ellipsoïde : l’**ellipsoïde de la déformation**, <wrap hi>à ne surtout pas confondre avec l’ellipsoïde des contraintes</wrap>.
  
-<WRAP center round box 30%>Par définition X>Y>Z</WRAP>+Cet ellipsoïde est composé de **trois axes X, Y et Z** : <wrap em>Par définition X>Y>Z</wrap>.
  
 X est donc l'axe d'allongement maximal et Z l'axe de raccourcissement maximal. X est donc l'axe d'allongement maximal et Z l'axe de raccourcissement maximal.
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 ====Relations entre contraintes et déformations==== ====Relations entre contraintes et déformations====
  
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 Imaginons un petit test de matériel : plier une baguette en bois ou en métal. On plie un peu, on relâche et la baguette retrouve sa forme initiale grâce à **[[https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9formation_%C3%A9lastique|l'élasticité]]**. Imaginons un petit test de matériel : plier une baguette en bois ou en métal. On plie un peu, on relâche et la baguette retrouve sa forme initiale grâce à **[[https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9formation_%C3%A9lastique|l'élasticité]]**.
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 A partir de ce graphe nous pouvons définir deux types de comportements des roches vis-à-vis de la déformation :  A partir de ce graphe nous pouvons définir deux types de comportements des roches vis-à-vis de la déformation : 
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 ====Influence des paramètres température, pression de confinement et vitesse de déformation==== ====Influence des paramètres température, pression de confinement et vitesse de déformation====
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 Les températures sont ici en centaines de degrés, donc totalement au-delà des températures que nous connaissons. Pour mieux comprendre l'influence de la température prenons plutôt un matériau de tous les jours : Le chocolat ! Sa rhéologie va suivre exactement les mêmes courbes que pour les roches mais avec des contraintes et des températures bien plus faibles. Pour la température divisez simplement les températures du graphique par un facteur 10. Les températures sont ici en centaines de degrés, donc totalement au-delà des températures que nous connaissons. Pour mieux comprendre l'influence de la température prenons plutôt un matériau de tous les jours : Le chocolat ! Sa rhéologie va suivre exactement les mêmes courbes que pour les roches mais avec des contraintes et des températures bien plus faibles. Pour la température divisez simplement les températures du graphique par un facteur 10.
 Si l'on applique une contrainte sur une tablette de chocolat dont la température est de 2°C sa rupture va être très rapide. A 10°C la tablette va un peu plier puis casser. A 40°C elle pliera sans casser. Et au-delà le chocolat va fondre, donc se déformer tout seul sans avoir à appliquer de contrainte : c'est la courbe du bas qui redescend. On parle alors de fonte pour du chocolat ou de fusion pour de la roche. Si l'on applique une contrainte sur une tablette de chocolat dont la température est de 2°C sa rupture va être très rapide. A 10°C la tablette va un peu plier puis casser. A 40°C elle pliera sans casser. Et au-delà le chocolat va fondre, donc se déformer tout seul sans avoir à appliquer de contrainte : c'est la courbe du bas qui redescend. On parle alors de fonte pour du chocolat ou de fusion pour de la roche.
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 +<wrap hi>L'augmentation de la température allonge le domaine ductile et éloigne le point de rupture.</wrap>
  
 La température joue également sur le domaine élastique : plus la température est élevée plus le domaine élastique diminue. La température joue également sur le domaine élastique : plus la température est élevée plus le domaine élastique diminue.
  
 ===Influence de la vitesse de déformation=== ===Influence de la vitesse de déformation===
-Restons avec notre tablette de chocolat. Frappée violemment sur une table elle se brise. Donc si la vitesse de déformation est très rapide (courbe du haut) le point de rupture arrive rapidement. Si nous la déformons très très lentement le point de rupture va s'éloigner, sa déformation va devenir ductile. Il ne faut pas oublier que la nature a le temps. Des contraintes peuvent s'appliquer pendant des centaines de milliers d'années à millions d'années.+Restons avec notre tablette de chocolat. Frappée violemment sur une table elle se brise. Donc <wrap hi>si la vitesse de déformation est très rapide (courbe du haut) le point de rupture arrive rapidement.</wrap> Si nous la déformons très très lentement le point de rupture va s'éloigner, sa déformation va devenir ductile. Il ne faut pas oublier que la nature a le temps. Des contraintes peuvent s'appliquer pendant des centaines de milliers d'années à millions d'années.
  
  
 ===Influence de la pression de confinement=== ===Influence de la pression de confinement===
 Nous allons considérer la pression de confinement comme étant la pression lithostatique. Nous allons considérer la pression de confinement comme étant la pression lithostatique.
-L'augmentation de la pression de confinement ne change pas la plage de déformation élastique, par contre elle va augmenter la plage de déformation plastique et éloigner le point de rupture.+<wrap hi>L'augmentation de la pression de confinement ne change pas la plage de déformation élastique, par contre elle va augmenter la plage de déformation plastique et éloigner le point de rupture.</wrap>
  
  
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 ====Exemple de la faille de San Andreas==== ====Exemple de la faille de San Andreas====
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 Voici d'autres exemples pris dans le haut atlas marocain et le plateau tibétain. Les séismes se retrouvent essentiellement dans la croûte supérieure : la croûte sismique. Voici d'autres exemples pris dans le haut atlas marocain et le plateau tibétain. Les séismes se retrouvent essentiellement dans la croûte supérieure : la croûte sismique.
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-Ces informations permettent de faire la distinction dans le manteau supérieur entre un manteau rigide, faisant partie de la lithosphère, un manteau supérieur ductile, faisant partie de l'asthénosphère. Le manteau supérieur est rigide en raison de sa composition minéralogique. En effet l'olivine a un comportement cassant au niveau du manteau supérieur.+<pagebreak>
  
-**La lithosphère est l'enveloppe rigide de la surface de la Terre, elle comprend donc la croûte et le manteau supérieur.**+Ces informations permettent de faire la différence dans le manteau supérieur entre : 
 +  * Dans sa partie supérieure (40 à 150 km), un **manteau supérieur rigide faisant partie de la lithosphère**. 
 +  * Dans sa partie inférieure (150 à 700 km), un **manteau supérieur ductile faisant partie de l'asthénosphère**.
  
-Vers 70 – 150 km le manteau devient ductile. Nous passons dans l'asthénosphère, ce passage se fait vers l'isotherme 1300°C. Dans l'asthénosphère les échanges de chaleurs se font par convection, contrairement au manteau où ces échanges se font par conduction.+Dans sa partie supérieure (40 à 150 km) le manteau supérieur redevient rigide en raison de sa composition minéralogique. En effet l'olivine a un comportement cassant jusqu'à 70-150 km. 
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 +**La lithosphère est l'enveloppe rigide de la surface de la Terre, elle comprend donc la croûte et une partie du manteau supérieur.** 
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 +Vers 70 – 150 km le manteau devient ductile, donc asismique. Nous passons dans l'asthénosphère, ce passage se fait vers l'isotherme 1300°C. Dans l'asthénosphère les échanges de chaleurs se font par convection, contrairement au manteau où ces échanges se font par conduction.
  
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 ====Exemple du golfe de Gascogne==== ====Exemple du golfe de Gascogne====
  
s0bs4w05/deformations1.1586764580.txt.gz · Dernière modification : de s.zaragosi_gmail.com