Proposition de sujet de thèse 2014 Intitulé du sujet Directeur de thèse Co-Directeur de thèse Laboratoire d'accueil Analyse de la microsismicité induite par les fluides lors d’expériences de stimulation hydraulique de faille: une piste vers une meilleure compréhension des tremblements de terre de l’échelle métrique à crustale. Nom Prénom DESCHAMPS Anne Unité de recherche Géoazur UMR 7329 Téléphone 04.83.61. 86.16 Courriel [email protected] Nom Prénom DE BARROS Louis Unité de recherche Géoazur UMR 7329 Téléphone 04.83.61.86.22 Courriel [email protected] Géoazur UMR 7329 Bâtiment 4 250 rue Albert Einstein Sophia Antipolis 06560 VALBONNE - France Page1 Proposition de sujet de thèse Géoazur 2014 DESCRIPTION DU SUJET De nombreuses observations indiquent que le couplage entre les mouvements de fluide et la déformation des failles actives est un facteur clé de la mécanique des séismes au cours du cycle sismique. Ce couplage intervient aussi fortement lors des injections de fluides pour le stockage ou la production d’énergie. La manière dont les fluides affectent le glissement sur les failles est un problème difficile car il existe des ambiguïtés entre les différents comportements prédits par la théorie. De plus, le lien entre les processus hydromécaniques et leurs signatures sismiques reste mal compris. Entre autres, de nouveaux types de signaux sismiques (trémors, séismes lents, etc.) ont été observés depuis une dizaine d'années sur différents objets géologiques, mais les processus physiques les générant sont mal connus et peu contraints. Par exemple, les trémors (signaux de longue durée et faible amplitude) sont classiquement reliés à des glissements lents sur la faille, tandis que les signaux Longues Périodes (LP) semblent être associés à des mouvements de fluides. Pour progresser dans la compréhension du comportement sismique et hydromécanique des failles en présence de fluides, ces interprétations classiques doivent être affinées par une analyse précise des signaux sismologiques dans leur contexte hydromécanique. Or, les données expérimentales acquises en laboratoire ou sur le terrain pour tester ces interprétations sont généralement incomplètes et ne permettent pas de relier avec précision les observations sismologiques et hydromécaniques avec la théorie. Pour pallier ce manque de données et mieux contraindre les modèles existants, nous montons des dispositifs de mesures hydromécaniques et sismologiques denses directement au coeur de failles stimulées par des injections de fluides à l’échelle métrique (une échelle intermédiaire entre le laboratoire et la croûte sismogénique). Grâce à une pré-expérience conduite en 2011, nous avons pu mesurer, pour la première fois en champ proche, le glissement d’une faille et une variété de signatures sismiques qui permettent d’identifier avec un détail sans précédent les différents comportements sismogéniques de la faille dans son contexte hydromécanique. Dans le cadre d’un nouveau projet ANR HYDROSEIS financé de 2014 à 2017 (porteur : F. Cappa, Geoazur), une expérience unique va être développée à l’automne 2014 pour accroitre le jeu de données existants et développer de nouveaux modèles de déformation des failles. Cette nouvelle expérience permettra de déformer une faille en conditions contrôlées sous différents régimes hydrauliques. Des mesures avec une haute résolution spatio-temporelle de la sismicité, du glissement et de la pression des fluides permettront une analyse comparée fine de la réponse de la faille. Le but principal de ce projet de thèse est donc d'analyser l’ensemble de ces données pour explorer les mécanismes des séismes à l’échelle de l’expérience et de les comparer avec les modèles proposés pour la mécanique des séismes naturels. On se placera dans l'hypothèse de lois physiques similaires malgré les différences d'échelle.. Le premier objectif de ce travail sera de participer à l’acquisition et l'exploitation des nouvelles données expérimentales pour analyser les différentes signatures sismiques en fonction des réponses hydromécaniques de la faille. Le travail consistera à extraire et classer ces signatures sismiques. Puis, l'étudiant proposera ensuite des méthodes d'analyse adaptées pour localiser et déterminer les mécanismes des "séismes" induits. Ces résultats permettront une comparaison robuste avec les mesures de déformation et les fluides. Le second objectif sera de faire le lien entre les observations à l’échelle métrique et celles à l’échelle crustale (Golf de Corinthe, Californie, etc.) afin d’identifier des lois de comportement valables aux différentes échelles et les limitations de cette approche. Le travail, à dominante sismologique (encadrement: A. Deschamps et L. De Barros), se fera à l’interface avec l'hydromécanique des failles (encadrement: F. Cappa). Il bénéficiera des Page 2 Proposition de sujet de thèse Géoazur 2014 financements de l’ANR HYDROSEIS disponibles de 2014 à 2017, et sera mené en collaboration entre les laboratoires GEOAZUR (Sophia-Antipolis), CEREGE (Marseille), et ISTERRE (Grenoble) en France, et CALTECH (USA), Berkeley (USA) et UCD DUBLIN (Irlande) à l’international. Collaborations internes : Equipe Dynamiques des failles Collaborations possibles avec l'équipe Imagerie et Ondes et Risques Collaborations externes : CEREGE (Marseille), et ISTERRE (Grenoble) en France, CALTECH (USA), Berkeley (USA) et UCD DUBLIN (Irlande) à l’international. Page 3