Apport des expériences de mécaniques des roches à la géologie structurale des bassins sédimentaires

Contribution of Rock-Mechanics Experiments to the Stuctural Geology of Sedimentary Basins

Institut Français du Pétrole

Résumé

Dans le but de préciser le domaine d'application des expériences de Mécanique des Roches à la Géologie Structurale, l'auteur définit d'abord les ordres de grandeur des différents facteurs qui contrôlent, dans la nature, les relations contrainte déformation : contraintes mises en leu, vitesse de déformation, température, anisotropie des roches. Sont ensuite passés en revue les résultats des essais de laboratoire de type uniaxial (conditions de surface) puis de type triaxial (conditions de fond) en distinguant dans chaque cas la nature des contraintes intervenant : tension, compression, cisaillement. Le comportement des roches dans les essais en compression permet de les classer en trois catégories : les roches dites élastiques (roches sédimentaires compactes, métamorphiques et cristallines), les roches dites élastoplastiques possédant une certaine porosité (grés, calcaires), les roches dites plastiques (sel, gypse). Sur chaque type ainsi défini les expériences de laboratoire permettent d'étudier l'influence des paramètres suivants : la pression de confinement qui augmente avec la profondeur et permet une déformation permanente importante des roches élasto-plastiques, la pression des fluides qui les rend au contraire plus fragiles, la température dont l'influence est prédominante pour les roches plastiques, le temps qui seul permet des déformations continues importantes sous de faibles contraintes, l'anisotropie liée soit au dépôt (stratification), soit aux déformations antérieures. Bien que les caractéristiques mécaniques mesurées en laboratoire ne soient pas transposables directement dans la nature, les résultats des essais fournissent au géologue une clef pour l'interprétation qualitative de nombreuses observations à petite et grande échelle : relations socle-couverture sédimentaire, conditions de rejeu des accidents anciens, formation des plis, répartition et nature de la tracturation.

Abstract

In on attempt ta specify the area where rock-mechanics experiments con be applied to structural geology, this article begins by defining the ordres of magnitude of the different factors in nature that control stress/strain relations i, e. the stresses involaed, rate of strain, temperature and anisotropy of rock. A review is then made of laborofory test results of the uniaxial type (surface conditions) and then of the triaxial type (deep conditions), with the nature of the stresses involved being specified in each case, i.e. tension, compression and/or shear. Rock behavior during compression tests enables them to be classified in three categories : so-called elastic rocks (compact sedimentary, metamorphic and crystalline rocks), so-called elasto-plastic rocks with some porosity (sandstone, iimestone), so called plastic rocks (salt, gypsum). With each type thus defined, laboratory experiments are performed ta analyze the influence of the following parameters : confining pressure which increases with depth and makes for considérable permanent...