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Stick & Slip: modélisation analogique du cycle sismique
Introduction
Les tremblements de terre sont produits par de brusques relâchements des contraintes tectoniques localisées au niveau des failles. Une faille qui génère régulièrement des séismes adopte un comportement cyclique. En effet, le cycle sismique résulte de la compétition entre des mécanismes de renforcement et d’endommagement des roches.
Pendant la période inter-sismique (c'est-à dire entre deux séismes), la faille « se charge » en contraintes (énergie potentielle élastique) tandis que pendant la période co-sismique (c'est-à dire pendant le séisme) elle libère brutalement les contraintes accumulées au cours du temps.
Afin de décrire de manière simplifiée ce phénomène cyclique, le « stick-slip » semble le modèle physique le plus approprié. Le “stick-slip” est donc un mouvement qui se divise en deux phases : une phase «statique» inter-sismique où la faille est “bloquée”, et une phase «dynamique», co-sismique où la faille glisse.
Notre travail propose d’étudier expérimentalement le cycle sismique à l’aide d’un modèle analogique.
Dans notre modèle analogique, un patin fixé à un ressort peut glisser sur une surface mobile, alternant entre phase statique (chargement élastique) et phase dynamique (rupture brutale) : les propriétés clé du « stick-slip » sont donc recrées ici.
L'étude d'un système simple, avec un seul patin permet de faire le lien entre cyclicité des épisodes de glissement et propriétés de la surface (coefficients de friction dynamique et statique entre autres).
Lorsqu'une faille entre en mouvement, elle libère une énergie qui se propage vers les failles auxiliaires. Le second objectif de cette étude est de modéliser une faille qui serait entourée par d'autres failles à l’aide d’un modèle “en série” (avec 2 patins reliés entre eux).
Avec notre modèle analogique, on fera interagir les propriétés de frottement, la contrainte normale (donc la masse) et la déformation élastique (raideur du ressort).
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