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Physique des roches : Soutenance de thèse de Luke Griffiths

Vendredi 23 février 2018, Luke Griffiths a soutenu sa thèse sur la microfissuration thermique dans les roches (thermal microcracking in rock) qu’il a menée sous la direction de Patrick Baud, professeur de géophysique à l’EOST. Sa thèse a été cofinancée par le LabEx G-eau-thermie profonde et l’école doctorale des sciences de la terre.

Résumé
Lorsqu’elle est chauffée, la roche peut subir une microfissuration thermique, qui influence ses propriétés physiques, mécaniques, thermiques et de transport. La surveillance de la microfissuration thermique en laboratoire a été principalement réalisée pendant le chauffage, et rarement lors du refroidissement ou du chauffage cyclique que la roche subit dans les volcans et les réservoirs géothermiques.
Un nouvel appareil a été élaboré pour surveiller les émissions acoustiques et mesurer les vitesses des ondes élastiques à haute température. L’état de fissuration a été évalué grâce à un nouvel algorithme d’analyse microstructurale, et l’influence des microfissures sur les propriétés des roches a été mesurée et modélisée.
Selon la microstructure, la microfissuration peut avoir lieu pendant le chauffage ou le refroidissement, et les microfissures existantes s’ouvrent et se ferment de façon réversible avec des variations de température, ce qui a des fortes conséquences sur les propriétés de la roche.

Abstract

Rock may undergo thermal microcracking when heated, affecting its physical, mechanical, thermal, and transport properties. The monitoring of thermal microcracking in the laboratory has mainly been performed during the heating of rock samples, and rarely during the cyclic heating and cooling relevant for volcanoes and geothermal reservoirs. For this, a new dedicated apparatus was elaborated for the acoustic emission monitoring and ultrasonic wave velocity measurement of rock at high temperatures. Microcrack damage was assessed with a new algorithm for quantitative microstructural analysis, and the influence of thermal microcracks on rock properties were measured and modelled. Depending on the rock type and initial microcrack content, microcracking occurred during either heating, cooling, or neither, and existing microcracks reversibly opened and closed with variations in temperature. In the Earth’s crust, the influence of temperature on rock properties can be significant, and is determined by the microstructure.

Ses travaux ont fait l’objet de deux publications :
Griffiths, L., Lengliné, O., Heap, M. J., Baud, P. & Schmittbuhl, J. (2018). Thermal cracking in Westerly Granite monitored using direct wave velocity, coda wave interferometry and acoustic emissions. Journal of Geophysical Research : Solid Earth, 123.

Griffiths, L., Heap, M. J., Baud, P., & Schmittbuhl, J. (2017). Quantification of microcrack characteristics and implications for stiffness and strength of granite. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 100, 138–150,

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8 mars 2018