Tesis: "Microstructure des roches"

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Léger, Marie. "Formation des réseaux karstiques : Rôle des hétérogénéités structurales, hydrodynamiques et minérales". Thesis, Université de Montpellier (2022-….), 2022. http://www.theses.fr/2022UMONG012.

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Resumen

Les roches carbonatées constituent une part très importante des roches présentes à la surface de la Terre. Les réservoirs qui y sont associés représentent des ressources indispensables aux sociétés humaines, quelles soient directes (eau, gaz, hydrocarbures) ou indirectes (géothermie, stockage du CO2).La forte réactivité des roches carbonatées est responsable de la karstification, processus de réaction dû au déséquilibre thermodynamique entre la roche et l'eau qui circule dans le réservoir. Il en découle la formation d'aquifères karstiques, caractérisés par de fortes hétérogénéités structurales accompagnées d'un comportement hydrologique complexe. Ceci en fait un système vulnérable, mais aussi très productif.Afin de mieux gérer ces réservoirs et la ressource en eau qu'ils contiennent, une meilleure compréhension de la formation et de la localisation des conduits karstiques est nécessaire.Pour cela, des expériences en laboratoire peuvent être réalisées afin de reproduire le phénomène de karstification à petite échelle. Des échantillons de roche provenant de trois types de roches carbonatées sont extraits de blocs de roche homogènes dans le but d'être dissous. Les roches étudiées sont une craie, un calcaire crinoïdal et une dolomie, et les échantillons représentent des VER.Avant les expériences, les échantillons sont caractérisés par des méthodes de laboratoire et d'imagerie, pour connaître leurs propriétés structurales, élastiques, mécaniques, minérales et hydrodynamiques.Ils sont ensuite soumis à une injection de fluide acide dans un dispositif expérimental développé au cours de la thèse. Pour les échantillons de craie, deux fluides avec des concentrations en acide différentes sont utilisés, contrairement au calcaire crinoïdal et à la dolomie, où un seul acide est utilisé. Différents débits, associés à différentes conditions de Péclet, sont appliqués aux échantillons. Pendant les dissolutions, les données hydrodynamiques et hydrochimiques sont enregistrées en continu.Après les expériences, les mêmes mesures qu'avant les expériences sont réalisées.La caractérisation des échantillons a permis de montrer que la microstructure contrôle les propriétés d'une roche, et que les relations établies entre les propriétés pétrophysiques à l'échelle de l'échantillon se retrouvent à grande échelle.Pour toutes les roches, l'injection de fluide acide dans les échantillons est à l'origine d'une dissolution de la roche, induisant la formation de conduits préférentiels, associée à une augmentation de la perméabilité et de la porosité. De plus, les régimes de dissolution observés sont directement corrélés à la concentration de l'acide injecté et à son débit, mais aussi aux propriétés structurales initiales de la roche.Pour les expériences menées sur la craie, qui est une roche très hétérogène de par sa forte proportion de micropores, les hétérogénéités sont responsables des figures de dissolution obtenues, notamment de la formation de chenaux quand les conditions expérimentales suggèrent une dissolution uniforme.Pour ce qui est des expériences impliquant les trois types de roches, la roche contenant de la dolomite présente un taux de dissolution plus faible que les roches n'en contenant pas, ce qui est dû à la cinétique de réaction plus faible de la dolomite comparée à la calcite. Avec son importante microporosité, la craie est la roche qui présente le plus haut taux de dissolution. De plus, les conduits créés dans la dolomie sont nettement plus localisés et linéaires que les conduits dans les autres roches. Pour une même quantité d'acide injectée, la minéralogie de la roche, associée à sa structure, est donc principalement responsable des figures de dissolution dans une roche
Carbonate rocks constitute a very important part of the rocks at the Earth surface. Associated reservoirs represent essential resources for human societies, whether direct (water, gas, hydrocarbons) or indirect (geothermal energy, storage of CO2).The high reactivity of carbonate rocks is responsible for karstification, a reaction process due to the thermodynamic imbalance between the rock and the water circulating in the reservoir. This results in the formation of karstic aquifers, characterized by strong structural heterogeneities going with a complex hydrological behavior. This makes it a vulnerable system, but also a very productive one.In order to better manage these reservoirs and the water resource they contain, a better understanding of the formation and location of karst conduits is necessary.For this purpose, laboratory experiments can be performed to reproduce the karstification phenomenon at small scale. Rock samples from three types of carbonate rocks are extracted from homogeneous rock blocks in order to be dissolved. The rocks studied are a chalk, a crinoidal limestone and a dolomite, and the samples are considered to be REV.Before the experiments, the samples are characterized by laboratory and imaging methods, in order to know their structural, elastic, mechanical, mineral and hydrodynamic properties.They are then submitted to an injection of acidic fluid in an experimental device developed during the thesis. For chalk samples, two fluids with different acid concentrations are used, unlike crinoidal limestone and dolomite, where only one acid is used. Different flow rates, associated with different Péclet conditions, are applied to the samples. During the dissolutions, hydrodynamic and hydrochemical data are recorded continuously.After the experiments, the same measurements as before the experiments are performed.The characterization of the samples has shown that the microstructure controls the rock properties, and that the relationships established between the petrophysical properties at the sample scale are found at large scale reservoirs.For all rocks, the injection of acidic fluid into the samples causes rock dissolution, leading to the formation of preferential conduits, associated with an increase in permeability and porosity. Moreover, the observed dissolution regimes are directly correlated to the concentration of the injected acid and its flow rate, but also to the initial structural properties of the rock.For the experiments conducted on chalk, which is a very heterogeneous rock due to its high proportion of micropores, heterogeneities are responsible for the dissolution patterns observed, in particular the formation of channels while the experimental conditions suggest an uniform dissolution.For experiments involving all three rock types, the dolomite-containing rock shows a lower dissolution rate than the rocks without dolomite, which is due to the lower reaction kinetics of dolomite compared to calcite. With its high microporosity, chalk is the rock with the highest dissolution rate. Moreover, the conduits created in dolomite are much more localized and linear than the conduits in the other rocks. For the same amount of acid injected, the mineralogy of the rock, associated with its structure, is therefore mainly responsible for the dissolution figures in the rock

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Fabre, Géraldine. "Fluage et endommagement des roches argileuses : évolution de la microstructure et modélisation phénoménologique". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009830.

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Resumen

La durée d'exploitation des ouvrages de stockage souterrain, en particulier de déchets radioactifs, dépasse de très loin les échelles de temps habituelles en génie civil et rend donc leur dimensionnement délicat. Pour ces projets de construction, la prise en compte du temps devient primordiale et la prévision des déformations irréversibles à long terme est indispensable pour assurer leur pérennité et leur sûreté. Dans ce but, les études expérimentales et modélisations numériques du comportement différé tentent d'évaluer, à proximité de la cavité, l'extension de la zone endommagée, EDZ (Excavation Damage Zone) et surtout de prévoir son évolution dans le temps. Au cours de cette thèse, nous avons étudié, au moyen d'essais de fluage de longue durée et d'essais de chargement à vitesse lente, la viscosité de trois roches argileuses : l'argilite du Callovo-Oxfordien, l'argilite de Tournemire et la marne du Mont d'Or. Etant données leur aptitude au fluage, leur très faible perméabilité et leur forte capacité de rétention des radioéléments, ces trois roches ont les qualités essentielles pour constituer de potentielles couches hôtes pour les stockages de déchets radioactifs. Le but de cette étude est de mieux comprendre les mécanismes régissant le développement des déformations et de l'endommagement différés de ce type de roche. A l'échelle de la microstructure, ces déformations sont dues à des mouvements irréversibles des défauts du réseau cristallin (dislocations). L'étude expérimentale a donc été complétée par une analyse microstructurale sur lames minces des échantillons testés. En simulant analytiquement le comportement mécanique des trois roches étudiées, les résultats de l'étude expérimentale nous ont permis d'identifier les paramètres utilisés dans différents modèles viscoplastiques. La meilleure simulation du comportement a été obtenue avec un modèle prenant en compte le développement des déformations volumiques irréversibles de la roche et l'anisotropie d'endommagement.

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Ammiar, Belkacem. "Microstructure et effet d'échelle dans les essais de micro-indentation sur les roches". Marne-la-vallée, ENPC, 2003. http://www.theses.fr/2003ENPC0004.

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Resumen

L'essai de micro-indentation dans les roches consiste à faire pénétrer un outil dans une roche afin de mesurer sa dureté et d'évaluer ses paramètres de résistance (angle de frottement et cohésion ) à partir de la force d'indentation et de la profondeur de pénétration de l'outil. Pour des roches granulaires, l'interaction entre l'outil et la roche se produit à une échelle comparable à celle de la microstructure du matériau et rend nécessaire l'étude de l'effet de la taille de l'indenteur sur les caractéristiques mécaniques apparentes du matériau. L'objet de ce travail est d'étudier cet effet d'échelle afin de pouvoir le quantifier et de permettre une correction des caractéristiques mécaniques déterminées par cet essai. Inversement, l'étude de l'essai de micro-indentation doit permettre d'étalonner la longueur interne du matériau apparaissant dans les modèles continus avec microstructure utilisés pour sa description. La solution analytique de la modélisation de l'indentation d'un milieu classique semi-infini par un indenteur rigide faisant apparaître des singularités de contraintes au bord du contact, ce travail propose tout d'abord une solution à ce problème pour des milieux micromorphiques élastiques en découplant le problème de chargement du problème d'ouverture de la matière au bord. Un effet d'échelle est ainsi mis en évidence pour des milieux de Cosserat et de second gradient sur le déplacement du bord du milieu: il devient important dès que le rapport entre la taille de l'indenteur et la taille caractéristique du matériau est inférieur à cinq. L'ouverture de la matière sous l'action de l'indenteur est de plus modélisé par l'imposition de conditions limites d'ordre supérieur: deux moments ponctuels opposés pour le cas d'un milieu de Cosserat et des doubles contraintes ponctuelles pour le cas d'une théorie de second gradient. Une solution analytique régulière pour le champ de déplacement résultant est présentée. Un élargissement de l'étude à des milieux de Cosserat élasto-plastique est réalisé à l'aide d'un code de calcul par éléments finis. Une étude des effets de taille et de forme de l'indenteur sur les caractéristiques apparentes du matériau met en évidence d'importants effets d'échelle sur la force d'indentation pour un enfoncement fixé, jusque 60% pour un indenteur plat et supérieur à 90% pour des indenteurs sphérique et conique lorsque la taille de l'indenteur est comparable à la longueur interne du matériau. Une étude expérimentale utilisant des indenteurs plats de differentes tailles (0. 5mm à 2mm) sur un grès de Fontainebleau est également réalisée mettant en évidence un effet d'échelle de 12 % sur les modules d'Young et de 34% sur les pics d'indentation. Des observations au microscope électronique à balayage des traces laissées par les différents indenteurs utilisés permettent de suivre l'évolution de la microstructure du matériau au cours de l'essai et mettent en évidence l'effet de la taille de l'indenteur sur les modes de déformation et de rupture. Enfin, une comparaison des études numériques et expérimentales nous permet de valider l'évaluation de l'effet d'échelle obtenue par une modélisation de milieu de Cosserat et d'étalonner la longueur interne du matériau qui correspond pour le grès de Fontainebleau à la taille moyenne des grains.

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Léger, Marie. "Formation des réseaux karstiques : Rôle des hétérogénéités structurales, hydrodynamiques et minérales". Thesis, Montpellier, 2022. http://www.theses.fr/2022MONTG012.

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Les roches carbonatées constituent une part très importante des roches présentes à la surface de la Terre. Les réservoirs qui y sont associés représentent des ressources indispensables aux sociétés humaines, quelles soient directes (eau, gaz, hydrocarbures) ou indirectes (géothermie, stockage du CO2).La forte réactivité des roches carbonatées est responsable de la karstification, processus de réaction dû au déséquilibre thermodynamique entre la roche et l'eau qui circule dans le réservoir. Il en découle la formation d'aquifères karstiques, caractérisés par de fortes hétérogénéités structurales accompagnées d'un comportement hydrologique complexe. Ceci en fait un système vulnérable, mais aussi très productif.Afin de mieux gérer ces réservoirs et la ressource en eau qu'ils contiennent, une meilleure compréhension de la formation et de la localisation des conduits karstiques est nécessaire.Pour cela, des expériences en laboratoire peuvent être réalisées afin de reproduire le phénomène de karstification à petite échelle. Des échantillons de roche provenant de trois types de roches carbonatées sont extraits de blocs de roche homogènes dans le but d'être dissous. Les roches étudiées sont une craie, un calcaire crinoïdal et une dolomie, et les échantillons représentent des VER.Avant les expériences, les échantillons sont caractérisés par des méthodes de laboratoire et d'imagerie, pour connaître leurs propriétés structurales, élastiques, mécaniques, minérales et hydrodynamiques.Ils sont ensuite soumis à une injection de fluide acide dans un dispositif expérimental développé au cours de la thèse. Pour les échantillons de craie, deux fluides avec des concentrations en acide différentes sont utilisés, contrairement au calcaire crinoïdal et à la dolomie, où un seul acide est utilisé. Différents débits, associés à différentes conditions de Péclet, sont appliqués aux échantillons. Pendant les dissolutions, les données hydrodynamiques et hydrochimiques sont enregistrées en continu.Après les expériences, les mêmes mesures qu'avant les expériences sont réalisées.La caractérisation des échantillons a permis de montrer que la microstructure contrôle les propriétés d'une roche, et que les relations établies entre les propriétés pétrophysiques à l'échelle de l'échantillon se retrouvent à grande échelle.Pour toutes les roches, l'injection de fluide acide dans les échantillons est à l'origine d'une dissolution de la roche, induisant la formation de conduits préférentiels, associée à une augmentation de la perméabilité et de la porosité. De plus, les régimes de dissolution observés sont directement corrélés à la concentration de l'acide injecté et à son débit, mais aussi aux propriétés structurales initiales de la roche.Pour les expériences menées sur la craie, qui est une roche très hétérogène de par sa forte proportion de micropores, les hétérogénéités sont responsables des figures de dissolution obtenues, notamment de la formation de chenaux quand les conditions expérimentales suggèrent une dissolution uniforme.Pour ce qui est des expériences impliquant les trois types de roches, la roche contenant de la dolomite présente un taux de dissolution plus faible que les roches n'en contenant pas, ce qui est dû à la cinétique de réaction plus faible de la dolomite comparée à la calcite. Avec son importante microporosité, la craie est la roche qui présente le plus haut taux de dissolution. De plus, les conduits créés dans la dolomie sont nettement plus localisés et linéaires que les conduits dans les autres roches. Pour une même quantité d'acide injectée, la minéralogie de la roche, associée à sa structure, est donc principalement responsable des figures de dissolution dans une roche
Carbonate rocks constitute a very important part of the rocks at the Earth surface. Associated reservoirs represent essential resources for human societies, whether direct (water, gas, hydrocarbons) or indirect (geothermal energy, storage of CO2).The high reactivity of carbonate rocks is responsible for karstification, a reaction process due to the thermodynamic imbalance between the rock and the water circulating in the reservoir. This results in the formation of karstic aquifers, characterized by strong structural heterogeneities going with a complex hydrological behavior. This makes it a vulnerable system, but also a very productive one.In order to better manage these reservoirs and the water resource they contain, a better understanding of the formation and location of karst conduits is necessary.For this purpose, laboratory experiments can be performed to reproduce the karstification phenomenon at small scale. Rock samples from three types of carbonate rocks are extracted from homogeneous rock blocks in order to be dissolved. The rocks studied are a chalk, a crinoidal limestone and a dolomite, and the samples are considered to be REV.Before the experiments, the samples are characterized by laboratory and imaging methods, in order to know their structural, elastic, mechanical, mineral and hydrodynamic properties.They are then submitted to an injection of acidic fluid in an experimental device developed during the thesis. For chalk samples, two fluids with different acid concentrations are used, unlike crinoidal limestone and dolomite, where only one acid is used. Different flow rates, associated with different Péclet conditions, are applied to the samples. During the dissolutions, hydrodynamic and hydrochemical data are recorded continuously.After the experiments, the same measurements as before the experiments are performed.The characterization of the samples has shown that the microstructure controls the rock properties, and that the relationships established between the petrophysical properties at the sample scale are found at large scale reservoirs.For all rocks, the injection of acidic fluid into the samples causes rock dissolution, leading to the formation of preferential conduits, associated with an increase in permeability and porosity. Moreover, the observed dissolution regimes are directly correlated to the concentration of the injected acid and its flow rate, but also to the initial structural properties of the rock.For the experiments conducted on chalk, which is a very heterogeneous rock due to its high proportion of micropores, heterogeneities are responsible for the dissolution patterns observed, in particular the formation of channels while the experimental conditions suggest an uniform dissolution.For experiments involving all three rock types, the dolomite-containing rock shows a lower dissolution rate than the rocks without dolomite, which is due to the lower reaction kinetics of dolomite compared to calcite. With its high microporosity, chalk is the rock with the highest dissolution rate. Moreover, the conduits created in dolomite are much more localized and linear than the conduits in the other rocks. For the same amount of acid injected, the mineralogy of the rock, associated with its structure, is therefore mainly responsible for the dissolution figures in the rock

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Zoussi, Sophia. "Mesures et modélisation de la microstructure et des propriétés de transport de roches sédimentaires". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1995. http://www.theses.fr/1995STR10335.

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Kalo, Kassem. "Caractérisation microstructurale et modélisation micromécanique de roches poreuses oolithiques". Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0203/document.

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Resumen

Le but de ce travail est d'étudier l'influence de la microstructure de roches poreuses hétérogènes sur le comportement à l'échelle macroscopique. Ainsi, nous avons caractérisé la microstructure et les propriétés micromécaniques (grâce à des tests de nano-indentation) de deux roches oolithiques poreuses (calcaire de Lavoux et minerai de fer) pour calculer leurs propriétés mécaniques et thermiques effectives. Les roches oolithiques sont constituées d'un assemblage de grains poreux (oolithes), de pores et de cristaux intergranulaires. La microscopie électronique à balayage et la tomographie 3D aux rayons X ont été utilisées pour identifier les différents composants de ces roches. Une attention particulière a été accordée à la tomographie aux rayons X car cette méthode analytique permet de caractériser le réseau poreux (taille, distribution spatiale et fraction volumique), ainsi que la forme des oolithes et des cristaux inter-oolithiques. La nouveauté de ce travail réside dans la prise en compte de la forme 3D réelle des pores. Par conséquent, nous avons approximé les oolites poreuses par des sphères et les pores de forme irrégulière par des ellipsoïdes. Cette approximation a été réalisée grâce à l'analyse en composantes principales (ACP), qui fournit les propriétés géométriques telles que la longueur des demi-axes et l'orientation des ellipsoïdes résultants. La sphéricité des oolites approximées a été calculée et les valeurs proches de 1 nous ont permis de considérer les oolithes comme des sphères. Pour vérifier l'approximation dans le cas des pores, nous avons évalué la contribution de ces pores tridimensionnels de forme irrégulière aux propriétés élastiques et thermiques effectives. Ainsi, les tenseurs de contribution de souplesse pour les pores irréguliers 3D et leurs approximations ellipsoïdales ont été calculés en utilisant la méthode des éléments finis (FEM). Ces tenseurs ont été comparés et une erreur relative a été estimée pour évaluer la précision de l'approximation. Cette erreur produit une distance maximale de 4,5% entre les deux solutions pour les pores et les ellipsoïdes, ce qui vérifie la procédure d'approximation proposée basée sur ACP. La méthode numérique FEM a été vérifiée en comparant la solution numérique des tenseurs de contribution des ellipsoïdes à la solution analytique basée sur la théorie d'Eshelby. La différence entre ces deux solutions ne dépasse pas 3%. La même méthode numérique a été utilisée pour calculer les tenseurs de contribution de résistivité thermique. Les tenseurs de souplesse et de résistivité calculés ont été utilisés pour évaluer les propriétés élastiques effectives (module élastique et coefficient de cisaillement) et la conductivité thermique effective en considérant le schéma d'homogénéisation de Maxwell en deux étapes. Les résultats ont montré une influence importante de la porosité sur les propriétés effectives. Enfin, les résultats obtenus pour les pores irréguliers ont été comparés à ceux des ellipsoïdes et ils ont montré un bon accord avec un écart maximal de 4% ce qui vérifie l'approximation des pores de forme irrégulière par des ellipsoïdes triaxiaux
The aim of this work is to study the influence of the microstructure of heterogeneous porous rocks on the behavior at the macroscopic scale. Thus, we characterized the microstructure and micromechanical properties (thanks to nano-indentation tests) of two porous oolitic rocks (Lavoux limestone and iron ore) to calculate their effective mechanical and thermal properties. Oolitic rocks are constituted by an assemblage of porous grains (oolites), pores and inter-granular crystals. Scanning electron microscopy and X-ray 3D Computed Tomography were used to identify the different components of these rocks. Particular attention was given to X-Ray computed tomography since this analytical method allows the characterization of the porous network (size, spatial distribution, and volume fraction), and the shapes of oolites and inter-oolitic crystals. The novelty of this work lies in taking into account the 3D real shape of pores. Hence, we approximated porous oolites by spheres and irregularly shaped pores by ellipsoids. This approximation was performed thanks to the principal component analysis (PCA), which provides the geometrical properties such as length of semi-axes and orientation of resulting ellipsoids. The sphericity of the approximated oolites was calculated and the values close to 1 allowed us to consider oolites as spheres. To verify the approximation in the case of pores, we evaluated the contribution of these irregularly shaped three-dimensional pores to the overall elastic properties. Thus, compliance contribution tensors for 3D irregular pores and their ellipsoidal approximations were calculated using the finite element method (FEM). These tensors were compared and a relative error was estimated to evaluate the accuracy of the approximation. This error produces a maximum discrepancy of 4.5% between the two solutions for pores and ellipsoids which verifies the proposed approximation procedure based on PCA. The FEM numerical method was verified by comparing the numerical solution for compliance contribution tensors of ellipsoids to the analytical solution based on Eshelby’s theory. The difference between these two solutions does not exceed 3%. The same numerical method was used to calculate thermal resistivity contribution tensors. Calculated compliance and resistivity contribution tensors were used to evaluate effective elastic properties (bulk modulus and shear coefficient) and effective thermal conductivity by considering the two-step Maxwell homogenization scheme. The results showed an important influence of the porosity on effective properties. Finally, the results obtained for irregular pores were compared to those for ellipsoidal ones and they showed a good agreement with a maximum deviation of 4% which verifies once again the approximation of irregularly shaped pores by tri-axial ellipsoids

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Gasc-Barbier, Muriel. "Étude des mécanismes de déformation de roches argileuses profondes : apport de la microstructure et des analyses pétrophysiques". Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066151.

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Saur, Hugo. "Étude des microstructures par tomographie à rayons X : application aux roches clastiques à grain fin". Electronic Thesis or Diss., Pau, 2022. http://www.theses.fr/2022PAUU3005.

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Resumen

L’étude de la microstructure des roches est indispensable pour nos enjeux contemporains et futurs en matière d'énergie, d’ingénierie et de construction. D’autre part, cette étude permet de caractériser les processus de déformation géologique ayant conduit à l’état actuel des unités lithologiques. Les roches clastiques à grain fin, communément appelées "shales" en anglais, représentent environ deux-tiers de l’ensemble des roches sédimentaires. Les données 3D relatives aux grains de silt ou clastes inclus dans la matrice argileuse et poreuse de ce type de roche sont peu fréquentes. Ces données sont pourtant cruciales pour comprendre les propriétés anisotropes à l’échelle macroscopique mais aussi pour évaluer l’état de déformation de la matrice rocheuse. Mieux connaitre la microstructure de ces roches permettrait d’être prédictif quant à leurs propriétés mécaniques ou physiques indispensables pour les applications du secteur de l’énergie par exemple. La tomographie à rayons X (XCT) est une technique non destructive permettant d’obtenir une image 3D de la microstructure d'un objet. Une caractérisation géométrique directe des constituants des roches clastiques à grain fin est envisageable grâce à cette technique. Sur la base d'images XCT, cette thèse vise d’abord à développer des aspects méthodologiques pour étudier la fabrique de forme 3D des clastes ainsi que leur distribution spatiale. Ces aspects sont élaborés à partir de la méthode des moments d’inertie qui est appliquée sur les grains segmentés des images 3D numériques. Nous présentons ensuite des applications sur des roches à grain fin possédant une fabrique sédimentaire et sur des roches à grain fin déformées présentant une fabrique d’origine tectonique. Le premier volet applicatif de la thèse s’intéresse à une même unité lithologique ayant enregistrée différentes quantités de déformation. Des échantillons du bassin sud-pyrénéen et des échantillons issus d’un affleurement historique dans les Appalaches centrales ont été collectés. Nous apportons de nouvelles données sur l’évolution de la forme 3D des grains et des pores à l’échelle micrométrique et sur leur agencement dans la matrice rocheuse en fonction de la déformation. Les données obtenues permettent de discuter des mécanismes de déformation à l’échelle du grain des différentes phases minéralogiques. Cependant, la petite taille des échantillons imagés par XCT (≤ 2 mm de diamètre) soulève la question de la représentativité de ces analyses. Sur le chantier sud-pyrénéen, certains échantillons sont étudiés de manière plus approfondie pour vérifier l’homogénéité des résultats. Nous y montrons que les données XCT complètent les mesures indirectes pétrophysiques en permettant de décrire et de localiser les sous-fabriques intégrées dans une mesure globale de la fabrique. Les limites apparaissent lorsque la dimension caractéristique des structures de déformation avoisine la taille de l'échantillon imagé par XCT. Dans le second volet applicatif, des échantillons provenant de systèmes turbiditiques du bassin sud-pyrénéen sont analysés. Ces systèmes, lorsque déformés en tectonique compressive, présentent l’avantage d’enregistrer la même quantité de raccourcissement différemment exprimée dans les unités lithologiques qui les constituent. Les résultats obtenus à partir de la forme des clastes sont comparés à nos mesures magnétiques globales de la fabrique et montrent une bonne cohérence. La méthodologie présentée dans ce travail peut s’étendre à d'autres types de milieux poreux et granulaires pour une meilleure compréhension de l'influence de l'anisotropie structurale sur leurs propriétés macroscopiques et leur comportement mécanique
The study of the microstructure of rocks is essential for our contemporary and future challenges in energy, engineering and construction. Furthermore, this study allows us to characterize the geological deformation processes that led to the current state of geological formations. Fine-grained clastic rocks, commonly called "shales", represent about two-thirds of all sedimentary rocks. 3D data concerning silt-sized grains or clasts embedded in the porous clay-rich matrix of this type of rock are relatively scarce despite the fact that these data are crucial to understand the anisotropic properties of these rocks at the macroscale but also to evaluate the deformation state of the rock matrix. A better understanding of the microstructure of these rocks would allow us to predict their mechanical or physical properties, which are essential for applications in the energy sector, among others. X-ray computed tomography (XCT) is a non-destructive technique providing a 3D image of the microstructure of any object. A direct geometric characterization of the constituents of fine-grained clastic rocks is possible with this technique. Based on XCT images, this thesis aims first to develop methodological aspects to study the 3D shape fabric of silt particles and their spatial distribution. The moments of inertia of segmented grains from 3D digital images are used for this development. We then present applications on fine-grained rocks with a sedimentary fabric and on deformed fine-grained rocks with a tectonic fabric. The first application part of the thesis focuses on the same lithologic unit having experienced different amounts of deformation. Samples from the South Pyrenean Basin and samples from a historical outcrop in the Central Appalachians were collected. We provide new data on the evolution of the 3D shape of grains and pores at the micrometer scale and their arrangement in the rock matrix with respect to the deformation intensity. The obtained data allow discussing the deformation mechanisms at the grain scale of the different mineralogical phases. However, the limited size of the imaged samples by means of XCT (≤ 2 mm diameter) raises the question of the representativeness of these analyses. On the South Pyrenean site, some samples are studied in more detail to evaluate the homogeneity of the results. We show that the XCT data complement the indirect petrophysical measurements by providing access to localized sub-fabrics that are integrated in a bulk measurement of the rock fabric. The limits are reached when the characteristic length of the deformation structures are on the order of the sample size imaged by XCT. In the second application part, samples from turbiditic systems of the South Pyrenean basin are analyzed. These systems, when deformed in compressive tectonic settings, record the same amount of shortening differently expressed in the various siliciclastic matrices. The results obtained from the shape data of the clasts are compared to our bulk magnetic fabric measurements and show a good consistency. The methodology presented in this work can be extended to other types of porous and granular media for a better understanding of the influence of fabric anisotropy on their macroscopic properties and mechanical behavior

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Clavaud, Jean-Baptiste. "Etude des proprietes de transport (hydraulique et electrique) des roches : effets de la microstructure, de la presence de plusieurs fluides, de la fracturation et de l'interaction eau-roche". Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077016.

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Resumen

L'objectif de cette these est de contribuer a la comprehension des proprietes de transport des roches poreuses ou peu poreuses et fracturees. Une attention particuliere a ete accordee aux effets de la geometrie du reseau poreux, de l'etat de saturation, de l'anisotropie, de l'echelle des heterogeneites et des interactions fluides-roche. Dans la premiere partie de ce travail, concernant les proprietes hydrauliques (experiences et modelisation) des roches poreuses, on a montre que : les permeabilites relatives des roches pyroclastiques sont superieures (pour un meme etat de saturation) a celles des roches sedimentaires ; la tortuosite controle l'existence de chemins de circulation preferentiels et, par consequent, les phenomenes d'hydro-dispersion ; l'anisotropie de permeabilite est bien correlee a la microstructure de la porosite dans les gres et dans les roches volcaniques. Ceci n'est pas le cas dans les calcaires ; la modification du modele de purcell (ajout d'un concept de percolation) permet de predire precisement la permeabilite, sur six ordres de grandeur, de lithologies tres variees ; les simulations sur reseaux ont montre que, lorsque la distribution des rayons d'acces aux pores passe de monomodale a plurimodale, la longueur des chemins de circulation, hydraulique et electrique, augmente et l'on assiste a un decouplage progressif de ces chemins. La seconde partie est consacree aux effets sur la permeabilite des interactions entre les fluides et la roche dans les milieux peu permeables et fractures. On a montre, dans un echantillon traverse par une fracture, que la dissolution des mineraux conduit a augmenter la permeabilite et a diminuer le facteur de formation, par lissage de la fracture ou par augmentation de son ouverture. Dans la carriere du mayet de montagne (allier), la geometrie 3d du reseau de fractures d'un bloc metrique a ete determinee (precision 1cm) grace a des experiences de sismique (adaptees a cette echelle inhabituelle), et de georadar.

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Xie, Shouyi Shao Jianfu. "Contribution à l'étude du comportement mécanique d'une roche poreuse". Villeneuve d'Ascq : Université des sciences et technologies de Lille, 2007. https://iris.univ-lille1.fr/dspace/handle/1908/189.

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Resumen

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2005.
N° d'ordre (Lille 1) : 3647. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 128-135.

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Furstoss, Jean. "Approche numérique de l'évolution microstructurale des péridotites". Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4066.

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Resumen

Cette thèse a pour but de simuler les évolutions microstructurales des roches du manteau supérieur dans des conditions thermomécaniques représentatives de la lithosphère terrestre. En effet, c’est le comportement mécanique de ces roches qui contrôle, au premier ordre la rhéologie de la lithosphère et donc des plaques tectoniques.Les outils utilisés et développés dans ce travail sont basés sur le formalisme level-set (LS) permettant une description implicite de la microstructure et la modélisation de la migration de joint de grains à l’échelle du polycristal. Les évolutions microstructurales sont simulées dans un cadre élément fini (EF) robuste et efficace permettant un couplage avec des calculs de plasticité cristalline décrivant le comportement mécanique de la roche. Une première grande partie de cette thèse est consacrée à la croissance de grain en absence de déformation dans les péridotites. Il est montré, dans un premier temps que la cinétique de croissance d’un agrégat d’olivine (minéral principal des péridotites) n’est pas en accord avec les contraintes naturelles sur la cinétique de croissance de grain des péridotites. Il est ensuite montré que l’introduction de phases secondaires telles que les pyroxènes et le spinelle permet de ralentir la croissance mais ne suffit pas à obtenir des cinétiques cohérentes avec les contraintes naturelles. Finalement il est proposé que les impuretés jouent un rôle important dans la cinétique de croissance des roches mantelliques et que leur prise en compte permet de concilier les contraintes venant des expériences de laboratoire et des observations naturelles.Dans une deuxième grande partie, le modèle constitutif utilisé pour décrire le comportement mécanique de l’olivine dans un cadre de plasticité cristalline est présenté. La manipulation des différents tenseurs dans ce cadre numérique repose sur la construction de bases tensorielles particulières tenant compte des symétries du cristal et permettant l’utilisation d’une élasticité anisotropede manière transparente et naturelle. La formulation mixte EF vitesse-pression est également modifiée pour tenir compte de l’anisotropie élastique. Cette manière de décrire la déformation est ensuite enrichie d’un mécanisme de relaxation sensé représenter les mécanismes, autres que le glissement de dislocation, accommodant la déformation dans les polycristaux d’olivine. Cette description est alors couplée avec le formalisme LS pour simuler les évolutions microstructurales d’un agrégat d’olivine durant la déformation. Ce cadre numérique est enfin utilisé pour étudier la localisation de la déformation, dans les polycristaux d’olivine, par différents types de zone de faiblesse pré-existantes.Finalement, les limites et les perspectives de développement du formalisme numérique pour aboutir à une description fidèle des évolutions microstructurales d’une roche mantellique dans des conditions thermomécaniques de la lithosphère sont discutées
This thesis aims at simulating the microstructural evolutions of upper mantle rocks under thermomechanical conditions representative of the Earth’s lithosphere. Indeed, the mechanical behavior of these rocks controls, at first order, the rheology of the lithosphere and thus of the tectonic plates.The tools used and developed in this work are based on the level-set (LS) formalism allowing an implicit description of the grain boundaries and the modelling of grain boundary migration (GBM) at the polycrystal scale. Thus, the microstructural evolutions are simulated in a robust and efficient finite element (FE) framework allowing a coupling with crystal plasticity (CP) calculations which allows to describe the mechanical behavior of the rock.A first large part of this thesis is devoted to the deformation-free grain growth (GG) in peridotites. Firstly we show that the GG kinetics of olivine (major phase of peridotites), considering only capillarity force, is not in agreement with the natural constraints on the GG kinetics of peridotites. Secondly, it is shown that the introduction of secondary phases such as pyroxenes and spinels can slow GG but is not sufficient to reach kinetics compatible with natural constraints. Finally, it is proposed that impurities play an important role in the GG kinetics of mantel rocks and that taking them into account allows reconciling the constraints coming from laboratory experiments and natural observations.In a second part of the thesis, the constitutive model used to describe the mechanical behavior of olivine in a CP framework is presented. The manipulation of the different tensors in this numerical framework is based on the construction of particular tensor bases considering the symmetries of the crystal and allowing the use of anisotropic elasticity in a straightforward and natural way. The mixed FE velocity-pressure formulation is also modified to take into account the elastic anisotropy. This way of describing the deformation is then enriched with a relaxation mechanism supposed to represent the various processes, other than dislocation glide, accommodating deformation in olivine polycrystals. This description is then coupled with the LS formalism to simulate the microstructural evolutions of an olivine aggregate during deformation. This numerical framework is finally used to study the strain localization in olivine polycrystals along different types of pre-existing shear zones.Finally, the limits and perspectives of the development of numerical formalism to arrive at a faithful description of the microstructural evolutions of a mantle rocks within the lithospheric thermomechanical conditions are discussed

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Bésuelle, Pierre. "Deformation et rupture dans les roches tendres et les sols indures : comportement homogene et localisation". Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10079.

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Resumen

La localisation des deformations sous forme de bandes de cisaillement dans des roches tendres et des sols indures est etudiee par une approche experimentale et theorique : l'etude experimentale porte sur trois materiaux de caracteristiques differentes : un gres des vosges, une siltite du gard et une marne tendre de beaucaire. On decrit d'abord la mise en operation d'une cellule triaxiale a haute pression et le developpement d'une instrumentation de mesure des deformations. On presente ensuite une campagne d'essai sur un gres des vosges jusqu'a des confinements de 60 mpa. L'etude concerne le comportement homogene de la roche sur des chemins de compression, extension et isotropes, la detection de la localisation, la caracterisation des structures localisees par une observation macroscopique, des mesures tomodensitometriques et une analyse microstructurale quantitative. Sur une siltite du gard, plus raide que le gres, une etude de l'evolution de la fracturation de l'initiation jusqu'a la ruine de l'eprouvette est menee en utilisant la stereophotogrammetrie de faux relief. Pour la marne de beaucaire, le comportement normalement consolide est explore en realisant des mesures de permeabilite au cours de la deformation, en regime isotrope ou deviatoire. L'etude theorique presente la nouvelle loi cloe roche developpee specifiquement pour les roches tendres a partir du modele de lois incrementales non-lineaires hypoplastiques cloe. Elle prend en compte une dependance du comportement en volume vis-a-vis de la contrainte moyenne. L'identification de la loi est realisee sur le gres des vosges. Une analyse parametrique d'un critere explicite de bifurcation en mode localise prevoyant le moment d'apparition et l'inclinaison des bandes de cisaillement est realisee pour obtenir un calage des resultats theoriques de bifurcation sur les experiences. Cette demarche illustre l'esprit de la loi, qui considere les observations de localisation comme un element de calage de ses parametres.

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Chen, Fengjuan. "Modélisation micromécanique de milieux poreux hétérogènes et applications aux roches oolithiques". Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0134/document.

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Resumen

La problématique suivie dans ce travail est la détermination des propriétés effectives, élastiques et conductivité, de matériaux poreux hétérogènes tels que des roches, les roches oolithiques en particulier, en relation avec leur microstructure. Le cadre théorique adopté est celui de l’homogénéisation des milieux hétérogènes aléatoires et on suit les approches par tenseurs d’Eshelby. Ces approches sont basées sur la résolution des problèmes d’Eshelby : le problème de l’inclusion (premier problème) et le problème de l’inhomogénéité (second problème) isolées dans un milieu infini. La solution de ces problèmes de référence est analytique, en élasticité linéaire isotrope et en diffusion linéaire stationnaire, dans le cas d’inhomogénéités 2D ou 3D de type ellipsoïde. Elle conduit à la définition de tenseurs caractérisant les interactions entre l’inclusion/inhomogénéité et le milieu environnant. On utilise dans ce travail les tenseurs de contribution relatifs à une inhomogénéité isolée, définis par Kachanov et Sevostianov 2013, contributions à la souplesse (élasticité) et à la résistivité (conductivité). Ces tenseurs au cœur des méthodes d’homogénéisation de type EMA (Effective Medium Approximation), et en particulier les schémas NIA (Non Interaction Approximation), Mori Tanaka et Maxwell. Ce travail est centré sur la caractérisation des paramètres géométriques microstructuraux dont l’influence sur les propriétés effectives est majeure. On étudie en particulier les effets de forme des inhomogénéités, la nouveauté est l’aspect 3D. Les observations microstructurales de roches oolithiques, dont le calcaire de référence de Lavoux, mettent en évidence des hétérogénéités de forme 3D et concave. En particulier les matériaux de remplissage inter-oolithes, pores ou calcite syntaxiale. Ces formes peuvent être observées sur d’autres matériaux hétérogènes et ont été peu étudiées dans le cadre micromécanique. Cela nécessite de considérer des formes non ellipsoïdales et de résoudre numériquement les problèmes d’Eshelby. Le cœur de ce travail est consacré à la détermination des tenseurs de contribution d’inhomogénéités 3D convexes ou concaves de type supersphère (à symétrie cubique) ou supersphéroïde (à symétrie de révolution). Le premier problème d’Eshelby a été résolu, dans le cas de la supersphère, par intégration numérique de la fonction de Green exacte (solution de Kelvin dans le cas isotrope) sur la surface de l’inclusion. Des modélisations 3D aux éléments finis ont permis de résoudre le second problème d’Eshelby et d’obtenir les tenseurs de contribution à la souplesse et à la résistivité pour les superphère et supersphéroïde. Sur la base des résultats numériques, des relations analytiques simplifiées ont été proposées pour les tenseurs de contribution sous forme de fonctions des paramètres élastiques des constituants et du paramètre adimensionnel p caractérisant la concavité. Un résultat important, dans le cas de la superphère et dans le domaine concave, est l’identification d’un même paramètre géométrique pour les tenseurs de contribution à la souplesse et à la résistivité. Les résultats numériques et théoriques obtenus sont appliqués à deux problèmes : l’estimation de la conductivité thermique effective de roches calcaires oolithiques d’une part et l’étude de l’extension des relations dites de substitution définies par Kachanov et Sevostianov 2007 au cas non ellipsoïdal d’autre part. Pour le premier problème, un modèle micromécanique de type Maxwell, à deux échelles a permis de retrouver les résultats expérimentaux disponibles dans la littérature, en en particulier l’influence de la porosité sur la conductivité thermique effective dans les cas sec et humide. Dans le cas du second problème, les résultats obtenus ont permis de montrer que la validité de relations de substitution est restreinte, dans le cas non ellipsoïdal et en considérant une forme d’inhomogénéité de type supersphère, au domaine convexe seulement
Focusing on the effect of shape factor on the overall effective properties of heterogeneous materials, the 1st and the 2nd Eshelby problem related to 3-D non-ellipsoidal inhomogeneities with a specific application to oolitic rocks have been discussed in the current work. Particular attention is focused on concaves shapes such as supersphere and superspheroid. For rocks, they may represent pores or solid mineral materials embbeded in the surrounding rock matrix. In the 1st Eshelby problem, Eshelby tensor interrelates the resulting strain about inclusion and eigenstrain that would have been experienced inside the inclusion without any external contraire. Calculations of this tensor for superspherical pores– both concave and convex shapes – are performed numerically. Results are given by an integration of derivation of Green’s tensor over volume of the inclusion. Comparisons with the results of Onaka (2001) for convex superspheres show that the performed calculations have an accuracy better than 1%. The current calculations have been done to complete his results. In the 2nd Eshelby problem, property contribution tensors that characterizes the contribution of an individual inhomogeneity on the overall physical properties have been numerically calculated by using Finite Element Method (FEM). Property contribution tensors of 3D non ellipsoidal inhomogeneities, such as supersphere and superspheroid, have been obtained. Simplified analytical relations have been derived for both compliance contribution tensor and resistivity contribution tensor. Property contribution tensors have been used to estimate effective elastic properties and effective conductivity of random heterogeneous materials, in the framework of Non-Interaction Approximation, Mori-Tanaka scheme and Maxwell scheme. Two applications in the field of geomechanics and geophysics have been done. The first application concerns the evaluation of the effective thermal conductivity of oolitic rocks is performed to complete the work of Sevostianov and Giraud (2013) for effective elastic properties. A two step homogenization model has been developed by considering two distinct classes of pores: microporosity (intra oolitic porosity) and meso porosity (inter oolitic porosity). Maxwell homogenization scheme formulated in terms of resistivity contribution tensor has been used for the transition from meso to macroscale. Concave inter oolitic pores of superspherical shape have been taken into account by using resistivity contribution tensor obtained thanks to FEM modelling. Two limiting cases have been considered: ‘dry case’ (air saturated pores) and ‘wet case’ (water liquid saturated pores). Comparisons with experimental data show that variations of effective thermal conductivity with porosity in the most sensitive case of air saturated porosity are correctly reproduced. Applicability of the replacement relations, initially derived by Sevostianov and Kachanov (2007) for ellipsoidal inhomogeneities, to non-ellipsoidal ones has been investigated. It it the second application of newly obtained results on property contribution tensors. We have considered 3D inhomogeneities of superspherical shape. From the results, it has been seen that these relations are valid only in the convex domain, with an accuracy better than 10%. Replacement relations can not be used in the concave domain for such particular 3D shape

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Zhu, Liping. "Utilisation de la simulation moléculaire pour mieux évaluer la déformation et la rupture des roches riches en argile". Thesis, Université de Lille (2018-2021), 2021. https://pepite-depot.univ-lille.fr/ToutIDP/EDENGSYS/2021/2021LILUN038.pdf.

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Resumen

La compréhension des caractéristiques mécaniques des matériaux à base d'argile est essentielle en sciences de la terre et dans diverses applications industrielles. L'argile, en tant que composant principal de ces matériaux hétérogènes, joue un rôle important dans le comportement mécanique de ces matériaux. A travers la simulation de la Dynamique Moléculaire (DM), la présente thèse est consacrée à l'étude des comportements mécaniques des minéraux argileux gonflants à l'échelle atomique en mettant l'accent sur les influences de la teneur en eau, du chemin de chargement, de l'anisotropie et de la contrainte moyenne. La thèse est composée de trois parties principales. La première partie se concentre essentiellement sur les propriétés mécaniques de la Na-montmorillonite sèche (MMT) qui est soumise à un chargement triaxial de compression et d'extension avec différentes contraintes moyennes constantes. Une série de simulations de dynamique moléculaire a été réalisée respectivement dans les directions parallèle et perpendiculaire aux couches cristallines. Les effets de la trajectoire de chargement, de la contrainte moyenne et de l'anisotropie sur les propriétés mécaniques de la MMT sèche à l'échelle atomique sont étudiés et analysées en détail.La deuxième partie étudie les influences de la teneur en eau sur les propriétés physiques et mécaniques sous compression triaxiale avec une contrainte moyenne constante. Dans un premier temps, la propriété de gonflement est caractérisée par la relation entre la distance inter-couches et le degré d'hydratation. Puis, la relation contrainte-déformation est obtenue. De plus, la microstructure et la connexion inter couche des systèmes MMT hydratés à une, deux ou trois couches entre l'état initial et l'état de défaillance ont été entièrement analysées. Enfin, les mécanismes essentiels déclenchant leur rupture à l'échelle atomique sont caractérisés et analysés. La troisième partie est consacrée à la description des déformations de fluage de la MMT. Grâce à la simulation MD, les trois phases caractéristiques de fluage ont été clairement identifiées. Les effets du niveau de contrainte appliqué, Tension de dérive, de la température et des orientations du chargement sur les réponses dépendantes du temps de la MMT ont été étudiés
Understanding the mechanical characteristics of clay-based materials is critical in earth sciences and a variety of industrial applications. Clay, as the main component in these heterogeneous materials, plays a significant role in the mechanical behavior of such materials. Through the Molecular Dynamics (MD) simulation, the present thesis is devoted to investigating the mechanical behaviors of swelling clay minerals at atomic scale by putting the emphasis on the influences of water content, loading path, crystal structure anisotropy and mean stress. The thesis is composed of three parts. The first part mainly focuses on the mechanical properties of dry Na-montmorillonite (MMT) which is subjected to triaxial compression and extension loading with different constant mean stresses. A series of Molecular Dynamics (MD) simulations have been carried out respectively in the parallel and perpendicular directions to crystal layers. The effects of loading path, mean stress and anisotropy on mechanical properties of dry MMT at atomic scale are fully studied and discussed. The second part investigates the influences of water content on the physical and mechanical properties under triaxial compression with a constant mean stress. At first, the swelling property is characterized by the relationship between inter-layer distance and the extent of hydration. Secondly, the stress-strain relationships are obtained for different water contents. In addition, the micro-structure and inter-layer connection of the dry, one-, two-, three-layer hydrated MMT systems between initial and failure states have been analyzed in-depth. At last, the key mechanisms triggering their failure at the atomic scale are identified and analyzed. The third part is devoted to describing the creep deformation of MMT. Through the MD simulation, three representative creep stages have been clearly characterized. The effects of applied stress level, deviatoric stress, the temperature and microstructure orientation on the time dependent responses of MMT have been investigated

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Ledoux, Estelle. "Microstructures de transformation et déformation dans le manteau terrestre : application au périclase et à la wadsleyite". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUR050.

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Resumen

La microstructure des roches est caractéristique des conditions de pression, de température et de déformation qu'elles subissent. Dans le manteau terrestre, les microstructures affectent la forme des signaux sismiques en générant, par exemple, de l'anisotropie sismique. L'interprétation des mesures sismiques en terme de microstructures demande, en revanche, de connaître les mécanismes de déformation plastique des minéraux qui composent le manteau.Dans cette thèse, j'utilise des expériences en laboratoire pour étudier les microstructures qui peuvent apparaître dans les minéraux du manteau. Je me concentre sur trois cas : la déformation du périclase MgO à haute pression et haute température, la transformation de l'olivine (Mg,Fe)2SiO4 en wadsleyite aux conditions de la discontinuité à 410 km de profondeur dans le manteau, et la déformation de la wadsleyite à haute pression et haute température.J'identifie les microstructures produites dans des polycristaux pendant les expériences de déformation / transformation à travers des analyses in-situ par diffraction des rayons-X en utilisant la diffraction sur poudre et la cristallographie multigrain, et post-mortem par microscopie électronique à balayage et en transmission. Mes résultats montrent, entre autres : i) que l'augmentation de la température implique une transition de mécanisme de déformation dans le périclase polycristallin, avec du fluage dislocation à basse température et du glissement aux joints de grain à 1270 K, ii) que dans le régime de fluage dislocation les systèmes de glissement dominants changent en fonction de la pression et la température, iii) qu'aux conditions de la discontinuité à 410 km de profondeur, la transformation de l'olivine en wadsleyite n'est pas martensitique et donc détruit les microstructures de la roche parent, et iv) que l'activité des systèmes de glissement dans la wadsleyite, et donc la texture et l'anisotropie sismique, dépend de la température et de la teneur en eau de la wadsleyite.Pour finir, à partir des microstructures observées dans la wadsleyite déformée, je modélise les observables sismiques dans différents scenarii, une zone de subduction et un panache mantellique, et les compare aux observations sismiques de littérature pour discuter ces résultats de minéralogie expérimentale
The microstructure of rocks depends on the conditions of pressure, temperature and deformation they undergo. In the Earth's mantle, microstructures affect the seismic signals, in the form of seismic anisotropy, for instance. The interpretation of seismic observations in terms of microstructures, however, requires a good knowledge of plastic deformation in mantle minerals.In this thesis, I am using laboratory experiments to investigate the microstructures that can form in mantle's minerals. I am focusing on three cases: the deformation of periclase at high pressure and high temperature, the transformation of (Mg,Fe)2SiO4 olivine in wadsleyite at conditions relevant for the 410 km depth discontinuity in the mantle, and the deformation of wadsleyite at high-pressure and high-temperature.I identify microstructures in polycrysals resulting from deformation / transformation experiments using in-situ X-rays diffraction analysis using powder diffraction and multigrain crystallography, and post-mortem scanning and transmission electron microscopy characterization. My results show: i) that an increase of temperature induces a transition of dominant deformation mechanism in polycrystalline periclase, with dislocation creep at low temperatures and grain boundary sliding at 1270 K, ii) that an increase of pressure and temperature induces change of dominant slip systems in periclase, iii) that at conditions of the 410 km depth discontinuity, the transformation from olivine to wadsleyite is not martensitic and then erases the microstructures of the parent rocks, and iv) that the activity of the slip systems in wadsleyite, and so the texture and anisotropy, depend on the temperature and the water content of wadsleyite.Finally, from the microstructures observed in the deformed wadsleyite, I simulate seismic observables in different scenarii, a subduction zone and a mantle plume, and compare the results to seismic anisotropy from the literature to discuss the predictions of the mineralogy experiments

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Bickert, Manon. "Modes de localisation des déformations dans les Failles de détachement océaniques : le cas extrême d'une dorsale lente à très faible budget magmatique". Thesis, Université de Paris (2019-....), 2019. https://theses.md.univ-paris-diderot.fr/BICKERT_Manon_va2.pdf.

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Resumen

La partie orientale de la dorsale sud-ouest indienne est particulièrement pauvre en apports magmatiques et constitue de ce fait un laboratoire naturel pour étudier l'accrétion océanique dans une configuration extrême, pour laquelle la divergence des plaques est presque complètement accommodée par le jeu de failles normales à grand rejet. Ces failles, également appelées failles de détachement, exhument des péridotites serpentinisées d'origine mantellaire sur le plancher océanique. Les mécanismes de déformation des roches mantelliques au cours de leur exhumation, avant leur passage dans le domaine de circulation de fluides hydrothermaux, sont peu connus. Nous avons étudié les textures de déformation et les mécanismes de localisation, ainsi que les assemblages minéralogiques associés, dans un corpus de presque 400 échantillons de péridotites serpentinisées draguées pendant la campagne SMoothSeafloor (2010). Tous les échantillons présentent à des degrés variables une déformation hétérogène combinant des mécanismes de déformation cassants (fractures, kinks) et plastiques (extinction ondulante, sous-joints, recristallisation dynamique). L’une des manifestations de cette déformation est la recristallisation syntectonique d’olivines et de pyroxènes au sein de kinks et de microfractures. Ces textures résultent de conditions de hautes contraintes et hautes températures en base de lithosphère, dans la zone d’enracinement des détachements. Ces observations microstructurales ont été intégrées dans un modèle thermomécanique 2D du domaine axial des dorsales lentes, qui explore deux mécanismes d'affaiblissement observés dans les échantillons: la serpentinisation (< 350°C) et la réduction de la taille des grains (>800°C). La combinaison de ces deux mécanismes permet la reproduction de failles de détachement dans une lithosphère épaisse (20-25 km), avec un relief et une fréquence qui sont consistantes avec celles observées sur notre zone d'étude
The Southwest Indian Ridge in its eastern part has particularly low magmatic inputs and is therefore a natural laboratory to study oceanic accretion in an extreme configuration for which the divergence of the plates is almost completely accommodated by large offset normal faults, also called detachment faults. These faults exhume mantle-derived peridotites. Very little is known about the deformation mechanisms that operate at the lower levels of the lithosphere, prior to serpentinization.We studied the deformation textures, analyze strain localization mechanisms, as well as mineralogical assemblages associated with these mechanisms from a corpus of almost 400 samples of serpentinized peridotites dredged during the SMoothSeafloor cruise (2010). All samples display heterogeneous deformation combining brittle (fracturation, kinks) and plastic mechanisms (undulose extinction, subgrain boundaries, dynamic recrystallization). For example, microfracturation and kinks are locally accompanied by partial recrystallization of the primary minerals into fine-grained aggregates along orthopyroxene grains. These textures result from high stress and high temperature conditions at the base of the lithosphere, where the root of the active detachment.We use these microstructural observations to constrain a 2D thermomechanical model of lithospheric extension, in which we explore two weakening mechanisms seen in the samples: serpentinization (temperatures < 350°C) and grain size reduction (> 800°C). Combining the two, we develop detachment faults in a thick lithospheric context (20-25 km), with fault topography and offsets that are consistent with geological observations in the eastern SWIR

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Yven, Béatrice. "Minéralogie, microstructure et propriétés physiques des roches volcaniques des Champs Phlégréens (Italie) : contribution des données de laboratoire et de diagraphie à la description de la structure interne du complexe". Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077054.

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Wang, Yi. "Pétrophysique et micromécanique des grès "tight" en relation avec leur microstructure". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECLI0017/document.

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Resumen

Ce travail de thèse consiste à identifier les propriétés pétrophysiques et de transfert de roches provenant d’un réservoir de grès « tight » en Afrique du nord exploité par ENGIE EPI. Il s’agit d’identifier les liens entre les propriétés de transfert, les propriétés poro-mécanique, la sensibilité au chargement mécanique ou à la saturation en eau, et quelques indicateurs comme la porosité, la distribution des tailles de pores, la perméabilité intrinsèque, les caractéristiques pétrographiques etc. Le but est de pouvoir prédire le comportement de matériaux différents de ceux étudiés dans cette thèse, en utilisant des données d’entrée « facilement » accessibles, fournissant ainsi des outils permettant d’évaluer la qualité d’un nouveau réservoir sans passer par une caractérisation exhaustive, longue et couteuse du matériau constituant ce réservoir
This work of thesis focuses on the identification of the petrophysical and transfer properties of rocks originating from a tight sandstone reservoir in North Africa operated by ENGIE EPI. It needs to identify the links between the transfer properties, poro-mechanical properties, sensitivity to mechanical loading or water saturation, and some indications such as porosity, pore size distribution, intrinsic permeability, petrographic features etc. The aim is to predict the behavior of materials that are different from those that studied in this thesis by using the “easily” accessible input data, providing tools for evaluating the quality of a new reservoir without passing through an exhaustive, long and expensive characterization of the material forming this reservoir

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Fauchille, Anne-Laure. "Déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration induite par dessiccation dans les argilites de Tournemire : apports couplés de la pétrographie quantitative et de la corrélation d'images numériques". Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2252/document.

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Ce travail de thèse s’est inséré dans la problématique du stockage de déchets radioactifs en formation argileuse profonde. Il porte en particulier sur l’étude de la fissuration hydrique induite par la désaturation et resaturation de la roche en paroi des galeries de la station expérimentale de Tournemire (Averyon, France). Cette étude a visé à identifier les déterminismes microstructuraux et minéralogiques de la fissuration hydrique des argilites de Tournemire, en couplant au laboratoire la Corrélation d’Images Numériques (CIN) et la Microscopie Electronique à Balayage (MEB). Deux échantillons d’argilite de Tournemire ont été soumis à des variations d’humidités différentes par chocs et par paliers progressifs. La CIN a permis de mettre en évidence l’influence de l’humidité et de la teneur en eau sur l’amplitude de l’ouverture des fissures et des déformations à différentes échelles. Cette étude a également permis de mettre en lumière l’influence du chargement hydrique sur l’organisation des réseaux de fractures. Une cartographie minéralogique sur un champ plurimillimétrique en haute résolution a été également mise en œuvre au MEB sur ces deux échantillons d’argilites. Cette cartographie a permis d’apporter des données qualitatives et quantitatives sur l’anisotropie microstructurale et minéralogique de la roche argileuse et de proposer une estimation de la surface élémentaire représentative du système grain/matrice pour des zones à tendance argileuse.Le couplage de la CIN avec le MEB a révélé l’importance des hétérogénéités microstructurales relatives à la proportion, taille, élongation et orientation moyennes des inclusions rigides présentes dans la matrice argileuse de la roche, sur la localisation des fissures hydriques
This study is included in the issues of a nuclear waste storage in deep geological clay formations. It concerns the cracking phenomenon due to desaturation and saturation processes of the argillaceous medium on gallery walls of the Underground Laboratory of Tournemire (Aveyron, France). The work presented here aims to identify in laboratory the different mineralogical factors which control the cracking generated by humidity variations, coupling two methods: the Digital Image Correlation (DIC) and the Scanning Electron Microscopy (SEM).Two clay rock samples were submitted to swelling/shrinkage processes by fast bumps or gradual humidity variations. The DIC method enabled to reveal the influence of humidity and water content on crack widths and deformations intensity to different scales. This study highlighted the part of humidity variations on evolution and width of crack networks while comparing the results obtained by different conditions of humidity variations.A mineralogical map was investigated on a millimeter field with high resolution on two clay rock samples. It allowed to: quantify the microstructural anisotropy of the rock, and estimate the size of a representative elementary surface of a microstructural system composed of coarse grains and clay matrix, for argillaceous areas.The DIC-SEM approach has shown the closed relation between the location of microstructural heterogeneities such as local proportion of coarse grains and clay matrix, medium size, length ratio and orientation of coarse grains, with the position of the hydric cracks

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Xie, Shouyi. "Contribution à l'étude du comportement mécanique d'une roche poreuse". Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2005/50376-2005-Xie.pdf.

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Dans ce travail, une série d'essais mécaniques a été effectuée. Les observations expérimentales ont mis en évidence deux mécanismes de déformation plastique. Il s'agit des déformations plastiques de " pore collapse " et des déformations plastiques au cisaillement. En se basant sur les résultats expérimentaux, nous avons proposé un nouveau modèle 'élastoplastique, qui tient compte de ces deux mécanismes plastiques liés à la microstructure de la craie poreuse. Les influences de l'interaction de l'eau sur le comportement mécanique de la craie ont été étudiées. A l'échelle macroscopique, le module élastique et les paramètres plastiques, tant pour le mécanisme " pore collapse " que pour le mécanisme de cisaillement, sont exprimés comme des fonctions du degré de saturation en eau. La déformation de fluage a été également incorporée dans le modèle de comportement " unifié ", elle a été considérée comme la conséquence macroscopique de la destruction progressive des surfaces de contact du solide cimentées entre les grains. Rappelons que le module élastique et les propriétés plastiques sont affectés par le processus de dissolution. De plus, le comportement mécanique non drainé de la craie a été étudié. Pour valider notre modèle de comportement, plusieurs simulations ont été effectuées, elles ont été comparées avec les données expérimentales pour diverses conditions de contraintes sur les échantillons saturés en huile et en eau en condition drainée ou non drainée. Nous avons montré que le modèle proposé est capable de décrire correctement les caractéristiques principales du comportement mécanique de la craie et les influences d'interaction-de l eau

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Oh, Jae-Ho. "Etude structurale de la graphitation naturelle : exemples de bassins sud-coreens". Orléans, 1987. http://www.theses.fr/1987ORLE2043.

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Resumen

On etudie la formation du graphite naturel. On compare les carbones issus de series nturelles soumises a un metamorphisme croissant a des carbones traites exprimentalement. Leur texture et leur micro-structure sont analysees par microscopie electronique par transmission, par microspectrometrie raman et diffraction rx. La graphitation des carbones issus de vegetaux superieurs est comparable a la graphitation sous pression des carbones vitreux. Les materiaux d'origine algaire sont comparables aux carbones issus de la pyrolyse experimentale sous pression des parois d'algues

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Mandolini, Tommaso. "Microstructural evolution of polymineralic aggregates deformed under high pressure and temperature : an in-situ and post-mortem study on olivine+serpentine". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR047.

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Resumen

Aux limites des plaques tectoniques, la lithosphère est déformée et la déformation peut se localiser jusqu'à l'échelle kilométrique, avec formation de zones de cisaillement. Cela suggère que la résistance de la lithosphère est localement réduite. La formation de couches interconnectées de minéraux plus faibles mécaniquement est un mécanisme potentiel pour parvenir à un tel affaiblissement dans la lithosphère. Les péridotites serpentinisées sont couramment présentes dans et aux limites de plaques tectoniques. Elles sont principalement composées des minéraux serpentine et d'olivine, la serpentine étant généralement considérée comme étant plus déformable que l'olivine aux taux de déformation géologiques. La déformation devrait donc se distribuer préférentiellement dans la serpentine plutôt que dans l'olivine. Cela peut conduire à la formation de couches faibles interconnectées (IWL, pour « interconnected weak layer » en anglais) de serpentine, où la contrainte se localise.Ce travail est basé sur l'investigation microstructurale pour comprendre l'accommodation de la déformation dans les roches. Des agrégats d'olivine+serpentine sont utilisés comme proxy pour les péridotites partiellement serpentinisées. Ces agrégats sont déformés en torsion sous haute pression (HP, > 2 GPa) et hautes températures (HT, > 300°C) à un taux de déformation équivalent de 10-4 s-1. Les expériences sont couplées avec de la tomographie in-situ par contraste d'absorption de rayons X. J'obtiens des informations microstructurales en 2D et 3D sur la connectivité et l'orientation de la fabrique de la serpentine, plus déformable. La microscopie électronique est réalisée sur les échantillons post mortem pour relier les observations de tomographie en rayons X aux propriétés plastiques des phases.Je décris tout d'abord les procédures spécifiques, expérimentales et d'analyses d'images in situ, pour la déformation sous haute pression. Ensuite, j'étudie la déformation des agrégats sous un cisaillement croissant à plusieurs échelles d'observation. Le but principal est d'observer la formation et le développement des IWL. Les relations entre la morphologie et les propriétés plastiques des phases dans la roche sont étudiées pour comprendre la localisation de la déformation dans la péridotite partiellement serpentinisée.Les principaux résultats montrent que le régime de déformation dans les agrégats d'olivine + serpentine peut être décrit comme semi-fragile, la phase dominante olivine (plus résistante mécaniquement) présentant principalement une déformation fragile, tandis que la phase serpentine (plus déformable) montre un style de déformation ductile. Un cisaillement γ d'environ 4-5, une teneur en serpentine de 20 % en volume, et une fraction initiale de grands clusters (volumes de serpentine) > 15 % en volume, sont des conditions pour une configuration IWL dans les agrégats d'olivine + serpentine. Inversement, à une teneur en serpentine d'environ 10 % en volume, la configuration IWL ne se produit pas, indépendamment du cisaillement ou de la distribution de taille des clusters initiaux de serpentine. Dans ce cas, un comportement de type « load bearing framework » (LBF) est observé où les grains d'olivine se bloquent et sont broyés lors de la déformation, entraînant une réduction de la taille des grains. Ces grains réduits pourraient accommoder une grande partie de la déformation dans la roche.Ces résultats suggèrent que des teneurs en serpentine > 10 vol.% ou ca. 20 vol.% définissent un seuil clé pour des changements cruciaux dans la morphologie de la serpentine dans les péridotites serpentinisées déformées. Celui-ci pourrait correspondre à des changements importants dans la rhéologie et les propriétés mécaniques de la roche.Enfin, au vu de ces résultats je donne des perspectives sur la localisation de la déformation et l'initiation des zones de cisaillement dans la lithosphère
At plate tectonic boundaries, the lithosphere is deformed and strain localization occurs up to kilometers-scale, which can manifest in form of shear zones. The strain localization suggests the strength of the lithosphere is locally weakened. The formation of interconnected layers of weaker minerals in the lithosphere is a potential mechanism to achieve such weakening. Serpentinized peridotite is commonly found within and between tectonic plates. It is mainly composed of olivine and serpentine minerals. The latter is generally accepted to be weaker than olivine at geological strain rates. During deformation, strain is thus expected to preferentially partition into serpentine than into olivine. This can lead to the formation of interconnected weak layers (IWL) of serpentine where strain localizes.The present work is based on microstructural investigation to infer the strain accommodation in rocks. Olivine+serpentine aggregates with two compositions (10 and 20 vol.% serpentine) are used as a proxy for partially serpentinized peridotites. The aggregates are experimentally deformed in torsion at high pressures (HP, > 2 GPa) and high temperatures (HT, > 300°C) at an equivalent strain rate of 10-4 s-1. The experiments are coupled with in-situ absorption contrast X-ray tomography. I obtain 2D and 3D information on connectivity and structural layering in the microstructure of the ‘weak' serpentine. Electron microscopy is performed on recovered samples to link the in-situ X-ray tomography observations to the plastic properties of the phases.I first outline experimental and image-data processing procedures specific to in-situ HP experimental deformation. Then, I study the deformation of the aggregates with increasing shear deformation at multiple scales of observations. The main aim is to observe the onset and development of IWL in its microstructure. The relations between the morphology and plastic properties of the phases in the rock are investigated to understand the strain localization in serpentinized peridotite.The main results show the deformation regime in olivine+serpentine aggregates can be described as semi-brittle, with the dominant phase of olivine (‘stronger') mainly displaying brittle deformation, whereas the serpentine (‘weaker') showing a dominant ductile-style deformation. A strain γ of ca. 4-5, serpentine content of ca. 20 vol.%, and initial fraction of large clusters >15 vol.% determine the condition for IWL configuration in the olivine+serpentine aggregates. Conversely, at serpentine content of ca. 10 vol.%, IWL do not occur, independently of strain or initial clusters size distribution of serpentine. This is more consistent with a load-bearing framework (LBF) behavior, where the stronger olivine grains are jammed, and during deformation crush one another, leading to grain size reduction and accommodating much of the deformation in the rock. These findings suggest contents of serpentine >10 vol.% or ca. 20 vol.% define a threshold for crucial changes in the morphology, connectivity, percolation, of the weak serpentine in serpentinized peridotites under shear. This may lead to important changes in deformation behavior and mechanical properties of the rock.In light of these findings, I give some perspectives for strain localization and shear zones initiation in the lithosphere

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Tobase, Tsubasa. "Experimental investigation for local structures of IVb transition metal elements in minerals and glasses formed under extreme conditions". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0200.

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Resumen

L'élucidation du mécanisme de formation de divers verres naturels peut aider à comprendre la dynamique de la Terre car ces matériaux retiennent l'état de formation dans leurs structures. La spectroscopie XAFS appliquée aux matériaux amorphes issue des météorites fournit des informations sur les changements structuraux locaux des éléments présents. En effectuant des analyses dans la phase de verre des météorites et dans les verres issus de l'impact météoritiques des informations sur les conditions de formation des ces matériaux peuvent être obtenues. Dans cette thèse, l'analyse de la structure locale d’éléments de transition (Ti, Zr) dans les minéraux et les verres naturels a été réalisée par la XAFS. Des expériences de chauffage au laser à haute température et de flux gazeux sur zircon ont également été effectuées pour observer les changements structuraux à haute température dans les phases cristallines qui accompagnent le verre météoritique. La structure locale de ces matériaux est semblable à celle du Zr dans les sédiments de la limite Crétacé – Paléogène (K-Pg). Ce dernier ne montre aucune influence de diagenèse ou d'altération, ce qui suggère que les sédiments Cependant, l'abondance de Zr dans les sédiments n'est pas toujours suffisante pour obtenir des informations fiables sur la structure locale du Zr. Nous nous sommes ainsi intéressés à la structure local du Ti, qui appartient au même groupe que le Zr. Les conditions d'impact des météorites sur Mars et du passage des météorites à travers l'atmosphère peuvent être estimées par l'analyse de la structure locale de Zr dans la partie vitrifiée des météorites. L'analyse de la structure locale du Zr dans la météorite martienne de Tissint montre la croûte de fusion de cette météorite est semblable à celle des tectites et du verre d'impact qui les accompagne, alors que la partie intérieure vitreuse de Tissint est similaire à celle de la baddeleyite et de la fulgurite. Cette dernière aurait subi une vitrification pendant le passage à travers l'atmosphère. Afin de confirmer le changement structurel de Zr à haute température, nous avons effectué des expériences de chauffage du zircon, ainsi qu’une expérience de diffraction des rayons X sur poudre pendant le chauffage. L'analyse chimique dans le MEB a montré l'évaporation de la composante SiO2. Nous avons aussi obtenu un nouveau digramme de phase ZrO2-SiO2 dans lequel la région d’immiscibilité liquide proposée auparavant n’a pas pu être confirmée
Elucidation of the formation mechanism of various natural glasses can help to understand the dynamics of the Earth because these materials record the formation condition in their structures. XAFS applied to natural meteorite-related glasses provides information about the local structural changes of elements therein. By performing high-accuracy XAFS analyses for trace elements and their local structure in sedimentary rocks, in the glass phase of meteorites and in the meteorite impact-related glasses such as tektite and impact glass, information on the formation condition of these materials can be obtained. We have performed local structure analysis of IVb transition metal elements (Ti, Zr) in natural minerals and glasses K-edge XANES and EXAFS as well as high-temperature laser heating and gas flow experiments on zircon, to observe structural changes at high temperature in the crystalline phases that accompany the meteoric glass. The local structure of these materials is similar to that of of Zr in K-Pg sediments, which do not show any influence from diagenesis and weathering, suggesting that K-Pg sediments maintain the thermal quenching history of the meteorite impact. However, the low abundance of Zr in sediments prompted us to study Ti, which belongs to the same group as Zr and is much more abundant. Combination of the information about the local structures of Ti and Zr allows a higher reliability for the estimation of meteorite impact event. The local structure of Zr in the fusion crust and inner glassy part of the Martian meteorite of Tissint are similar, respectively, to that in tektite and accompanying impact glass and to that in baddeleyite and fulgurite. The latter was likely vitrified part during the passage through the atmosphere. It should be possible to estimate the conditions of meteorite impact on Mars and the passage of meteorites through the Earth’s atmosphere through the analysis of the local structure of Zr in the glassy part of meteorites. In order to confirm this hypothesis, we performed heating experiments of zircon with in-situ powder X-ray diffraction experiment was performed for ZrSiO4 and ZrO2. SEM analysis confirmed evaporation of the SiO2 component. We have obtained a new ZrO2-SiO2 phase diagram where the liquid-immiscible region proposed earlier does not appear

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Duchesne, Louise. "Fusion partielle et microstructures associées dans l'auréole de contact du complexe igné de Duluth, Minnesota /". Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2004. http://theses.uqac.ca.

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Regnet, Jean Baptiste. "Propriétés physiques et comportement mécanique des roches carbonatées microporeuses : Approche intégrée expérimentale et microstructurale". Thesis, Cergy-Pontoise, 2014. http://www.theses.fr/2014CERG0718/document.

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Resumen

Les carbonates microporeux sont caractérisés par une importante hétérogénéité de faciès (texture, composition) qui se traduit généralement par une très grande variation des (1) propriétés physiques (porosité, perméabilité, vitesses acoustiques), et (2) du comportement mécanique. Ces hétérogénéités rendent souvent difficile les prédictions en termes de stockage géologique, de qualité de porosité ou perméabilité des réservoirs d'eau souterraine ou d'hydrocarbures lors de l'exploration ou production. Cette étude intégrée apporte de nouveaux éléments de réflexion quant aux facteurs de contrôles microstructuraux sur les propriétés physiques et mécaniques des roches carbonatées microporeuses.(1) Une centaine d'échantillons de carbonates a été prélevée tous les 2m environ le long du forage EST205 au niveau de la plate-forme oxfordienne de Meuse/Haute-Marne. Un objectif appliqué de ce travail, vise à mieux contraindre les variations verticales des propriétés pétrophysiques et pétrographiques qui régissent en grande partie les circulations aquifères actuelles dans cette formation. D'un point de vue fondamental, un résultat majeur est la mise au point d'une nouvelle méthode de rock-typing pour les réservoirs microporeux, et l'établissement d'un lien entre matrice micritique et les propriétés physiques. Les propriétés de transport (perméabilité, conductivité électrique) sont grandement influencées par la réduction ou l'augmentation progressive de la microporosité intercristalline selon le type de matrice micritique considéré. L'augmentation des vitesses d'ondes acoustiques peut être vue comme le reflet d'une cimentation progressive des particules de micrites, qui rend l'ensemble de la matrice plus rigide et cohérente. La dispersion des valeurs de vitesses est expliquée grâce à la théorie de la poroélasticité. Les calculs réalisés avec les équations de Biot-Gassmann [Biot, 1956 ; Gassmann, 1951] mettent en évidence une population de microcracks (crack porosity), qui affecte les vitesses de propagation des ondes. Enfin, une origine possible des niveaux poreux oxfordiens est une dissolution précoce des particules de micrites via la circulation d'eau météorique sous saturée par rapport à la calcite, lors de courtes phases d'émersion de la plate-forme.(2) La vitesse de propagation des ondes P dans la formation de l'Oolithe Blanche (Grainstone Oolithique, Jurassique Moyen, Basin de Paris) est très largement contrôlée par la structure de l'espace poreux (porosité annulaire ou uniforme dans les grains ; Type A) et par la présence ou l'absence d'un ciment isopaque autour des grains (Type B) (Makhloufi et al., 2013 ; Casteleyn et al., 2010, 2011). Plusieurs essais de déformation triaxiale ont été réalisées sur des échantillons de Type A et B afin d'investiguer le rôle de telles microstructures sur la réponse mécanique des roches carbonatées poreuses. Cette étude est essentielle à la compréhension générale de l'Oolithe Blanche, qui présente un fort potentiel géothermique et représente une cible potentielle pour la séquestration de CO2.Les échantillons comparés présentent des textures et faciès équivalent (porportion de ciment de blocage, granulométrie), ainsi que des propriétés pétrophysiques très similaire (porosité, perméabilité) ; afin que le paramètre microstructural soit le seul à varier.Deux comportements distincts sont mis en évidence :Type A: les échantillons avec une microporosité uniforme dans les grains ont un comportement ductile, tandis que les échantillons à porosité annulaire sont caractéristiques du domaine fragile.Type B: les échantillons avec des ciments isopaques autour des grains ont un comportement fragile. En revanche, les échantillons dépourvu de tels ciments présentent un comportement mécanique relevant plus du domaine ductile.Ces résultats montrent que les structures de porosité et les ciments jouent un rôle important sur la réponse mécanique des roches carbonatées microporeuses
This integrated study provides significant insight into parameters controlling (1) the acoustic and reservoir properties of microporous limestone and (2) the mechanical behavior of such rocks. This work improves the knowledge of the relationships among rock physic and rock mechanic on one hand, and the microstructural content on the other hand.(1) Petrophysical properties measured from laboratory and logging tools (porosity, permeability, electrical conductivity and acoustic properties) have been coupled with thin section and SEM observations on the EST205 borehole from the Oxfordian limestone aquifer of the Eastern part of the Paris Basin. A major achievement is the establishment of the link between micrite microtexture types (particle morphology and nature of inter-crystal contacts) and the physical response. Fluid-flow properties are enhanced by the progressive augmentation of intercrystalline microporosity and associated pore throat diameter, as the coalescence of micrite particle decreases between relatively coarser tight morphologies and microporous morphologies. The slow increase of P-wave velocity can be seen as a reflection of crystal size and growing contact cementation leading to a more cohesive and stiffer micrite microtexture. By applying poroelasticity theory on our samples, we show that velocity dispersion can be a very useful tool for data discrimination in carbonates. Finally, a possible origin of high porous levels in neritic limestones is a mineralogical dissolution of carbonates through freshwater-related diagenesis during subaerial exposure time.(2) Regarding rock mechanic, conventional triaxial experiments were performed on samples from the Oolithe Blanche formation (Middle Jurassic Limestone, Paris basin) to investigate the effect of different microstructural parameter on the mechanical behavior of microporous carbonate rocks. Type A samples display two different microporosity distributions within the grains (uniform versus rimmed microporosity) and type B samples are based on the presence/absence of an isopachous cement around the ooids. This work is of primary importance since the Oolithe Blanche formation, a deep saline aquifer, is a possible target for CO2 sequestration and geothermal production in the center of the Paris Basin. Experiments were performed under saturated state with respectively two sets of experimental conditions: (1) a 5 MPa pore pressure and a 28 MPa confining pressure with a temperature of 55°C for Type A carbonates to mimic in-situ conditions in the Center of the Paris Basin; and (2) a 0.5 MPa pore pressure and a 1.5 MPa confining pressure for Type B samples. Sample types have similar facies and composition (oolithic microporous grainstone with a 500µm average grain size), and porosity ranges from 17% to 20%. Permeability values are also very similar and range from 10-2 mD to 10-1 mD.(1) Type A samples with a rimmed porosity display a typical behavior of the brittle failure regime with stress-strain curves reaching a peak (138 MPa) beyond which strain softening was recorded, and strain localization on a shear fracture. (2) Type A samples with a uniform porosity display a ductile behavior with no localization of the deformation.(2) Type B samples with isopachous cement show a brittle behavior with stress drop (16 MPa to 18 MPa) and localization on a shear fracture. When isopachous cements are absent, a more ductile type of behavior is observed. Our set of data suggests that those two microstructural parameters have a significant control on the mechanical behavior of carbonate rocks

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Hasalova, Pavlina Schulmann Karel Clauer Norbert Faryad Wali Shah. "Microstructural, petrological and geochemical records of pervasive melt transport in the crust". Strasbourg : Université Louis Pasteur, 2008. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/845/01/HASALOVA-Pavlina_2007.pdf.

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Thèse de doctorat : Géologie structurale : Strasbourg 1 : 2007. Thèse de doctorat : Géologie structurale : Prague, République Tchèque : 2007.
Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.

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Mittempergher, Silvia. "Processus physiques et chimiques en failles sismiques : exemples de failles actives et exhumées". Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00767252.

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Les processus physiques et chimiques activés pendant le cycle sismique déterminent l'évolution des propriétés mécaniques des failles, à court terme (pendant un séisme) comme à long terme (la récupération des propretés élastiques des roches de faille après un seisme). L'étude des roches de faille naturelles est un moyen pour identifier les processus actives pendant les diverses phases des cycle séismique. En cette thèse, échantillons prévenants de deux failles séismiques sont étudiés: la Faille de San Andreas (California, USA), une faille séismique active, et la faille de Gole Larghe (Alpes Méridionales, Italie), une faille séismique exhumée. La Faille de San Andreas a été forée jusqu'à 2.7km de profondeur. Les échantillons montrent une superposition de: pression-dissolution - hydrofracturation - pression dissolution. La succession des évents est compatible avec la formation de sacs de fluides dans zones de basse perméabilité dans la faille, ou la pression de fluides augmente à cause de le progressif compactage de le gouge de faille, jusqu'à la nucléation de une rupture. La faille de Gole Larghe est une faille exhumée, qui a préservé des pseudotachylytes (roches fondues par le chaleur de friction pendant une frottement séismique) formées à 9 - 11 km de profondeur il y a 30 millions d'années. Deux argumentes sont traités: (i) l'évolution des microstructures des cataclasites associées à les pseudotachylytes, pour identifier les processus qui peuvent porter à la formation de instabilités frictionnelles pendant les premières phases de croissance de une faille. (ii) L'origine des fluides en failles séismiques et pendant la fusion pour friction. La formation de un système de failles à cataclasites permit la percolation de un fluide aqueux de profondeur. La composition isotopique des pseudotachylytes (calculé sans la component de hydratation) est proche à celle des pseudotachylytes reproduites en expériences du laboratoire (sans fluides). La principale source de fluides pendant la fusion pour friction est donc la déshydratation des minéraux hydraté des roches autour de la faille.

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Couvy, Hélène. "Experimental deformation of fosterite, wadsleyite and ringwoodite : implications for seismic anisotropy of the Earth's mantle". Lille 1, 2005. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/20a4058e-6551-48e6-8d30-59857aa01f67.

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L'objectif de ce travail est d'étudier la rhéologie du manteau terrestre à travers les propriétés mécaniques de la forsterite, de la wadsleyite et de la ringwoodite (Mg2SiO4). Les échantillons ont été déformés dans les presses multi enclumes Kawai et D-DIA. Les microstructures et les textures des échantillons ont été caractérisées par Microscopie Electronique en Transmission et par diffraction des électrons rétrodiffusés. A haute pression, [001] {hkO}. Est dominant dans la forsterite. Les textures de la wadsleyite sont caractérisées par [100] parallèle à la direction de cisaillement et [001] normal au plan de cisaillement. Pour la ringwoodite, aucune texture fiable ne peut être proposée. Enfin, le changement de système de glissement dominant de la forsterite permet d'expliquer la faible anisotropie sismique observée dans la partie inférieure du manteau supérieur et la texture de la wadsleyite indique un écoulement horizontal dominant dans la partie supérieure de la zone de transition.

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Hasalova, Pavlina. "Microstructural, petrological and geochemical records of pervasive melt transport in the crust". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2007/HASALOVA_Pavlina_2007.pdf.

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Cette thèse de doctorat présente les résultats d'études détaillées de terrain, microstructures, pétrologie et géochimie, effectuées sur deux large terrane migmatitique d'âge Varisque: l'unité Gföhl de la zone Moldanubienne, du massif de Bohême et Vosges (France). Les données ont été utilisé pour contraindre l'origine des roches migmatitiques, ainsi que permettre une meilleure compréhension du transport de produits fondus dans la croûte. Un nouveau modèle est proposé pour l'infiltration des produits fondus, à partir d'une source externe, pour expliquer (1) les variations dans l'apparence des migmatites et (2) le modèle “reactive porous melt flow” par le mouvement de produits fondus dans la croûte. Ce conception implique une infiltration de matériel à partir d'une source externe pendant l’exhumation, ou ce matériel se déplace le long des limites de grains, à travers l'ensemble du volume des roches, changeant ainsi l'apparence macroscopique et microscopique des roches
This thesis represents an outcome of detailed field, microstructural, petrological and geochemical studies on two large Variscan migmatitic terranes, Gföhl Unit of the Moldanubian Zone in Bohemian Massif and Vosges Mts. In France. Obtained data are used to constrain the origin of the migmatitic rocks and for better understanding of the melt transport in the crust. We introduce a new possible model of melt infiltration from external source to explain the variations in the migmatite appearance and “reactive porous melt flow” for the melt movement on a crustal scale. In this concept melt passes pervasively along grain boundaries through the whole rock volume and changes macroscopic and microscopic appearance of the rock. We suggest that the individual migmatite types represent different degrees of equilibration between the host rock and migrating melt. It should be emphasized, that all these processes occur along a retrograde path during exhumation of the Gföhl Unit

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Zhao, Lunyang. "Contribution à la modélisation micro-mécanique de l’endommagement et du comportement plastique des géomatériaux". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I013/document.

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L’endommagement induit par micro-fissuration et la déformation plastique sont deux principaux mécanismes de dissipation des matériaux rocheux. Ils sont liés à la modification de micro-structure et influencés par les compositions minéralogiques. Dans cette étude, nous présentons quelques nouvelles contributions à la modélisation micro-mécanique de l’endommagement et du comportement plastique. La première partie est consacrée à la détermination du comportement élastique-plastique d’une classe de matériaux quasi-ductiles, composés d’une matrice plastique dépendant de la contrainte moyenne dans laquelle sont distribués des inclusions et des pores. Nous proposons un nouveau modèle micro-mécanique basé sur une approche variationnelle incrémentale. Comme différence majeure par rapport à la plupart des modèles en champs moyens, le champ local de déformation plastique non-uniforme est pris en compte. Par ailleurs, une loi d’écoulement plastique non-associée est utilisée pour la matrice solide afin de mieux décrire la transition de la compressibilité à la dilatance volumique de ces matériaux. Le modèle variationnel incrémental est formulé à l’aide de la théorie de bi-potentiel. La performance du modèle est vérifiée à travers des comparaisons avec des solutions numériques de références issues des calculs directs par éléments finis. Le modèle proposé est ensuite utilisé à des matériaux argileux et poreux pour illustrer son efficacité. Dans la deuxième partie, nous abordons la modélisation micro-mécanique de l’endommagement induit des matériaux fragiles caractérisés par une matrice solide élastique contenant une distribution aléatoire de micro-fissures. L’accent est mis sur des micro-fissures avec frottement fermées sous contraintes de compression. Le modèle est formulé à l’aide d’une technique d’homogénéisation linéaire et en proposant une loi de glissement frottant à l’échelle locale. Le modèle proposé est d’abord validé par rapport à des essais en laboratoire en supposant une distribution diffuse de micro-fissures. Ensuite, nous proposons une extension du modèle en considérant la transition de l’endommagement diffus à la fissuration localisée. Celle-ci est décrite comme une conséquence de la coalescence de micro-fissures. Après la localisation, la dissipation est entièrement pilotée par la fissure localisée. Un modèle de glissement avec frottement est alors développé pour la fissure localisée d’une manière consistante avec le modèle d’endommagement diffus. Le modèle complet décrivant la transition de l’endommagement diffus à la fissuration localisée est validé par rapport à des données expérimentales
Damage due to micro-cracking and plastic deformation are two main dissipation processes in most rock-like materials. They are related to the evolution of micro-structure and influenced by mineralogical compositions. In this study, we present some new contributions on the micro-mechanical modeling of damage and plastic behavior of rock-like materials based on linear and non-linear homogenization techniques. The first part is devoted to the estimation of macroscopic plastic behavior of a class of quasi-ductile materials, composed of a pressure-dependent plastic solid matrix in which various inclusions and (or) pores are embedded. We propose a new incremental variational model. Unlike most mean-field methods previously developed, the non-uniform local strain field in the solid matrix is taken into account. Moreover, in order to take into account the transition from volumetric compressibility to dilatancy of those materials, a non-associated plastic flow rule is adopted. The incremental variational model is formulated by using a bi-potential theory for the determination of the incremental potential of plastic matrix. The accuracy of the proposed model is assessed by a series of comparisons with reference solutions obtained from full-field finite element simulations. The proposed model is then applied to several rock-like materials with rigid inclusions or pores. In the second part, we focus on the modeling of induced damage in brittle materials which are represented by an elastic solid matrix weakened by randomly distributed microcracks. The emphasis is put on the case of closed cracks under a large range of compressive stress. The damage evolution is due to the initiation and propagation of micro-cracks while the plastic deformation is directly related to the frictional sliding along micro-cracks. The two dissipation processes are physically coupled. A specific friction model is formulated. The efficiency of the proposed model is verified against experimental data on typical granites. Furthermore, the model is extended to study the transition from diffuse damage to localized cracking. The localized cracking is considered as a consequence of coalescence of diffuse micro-cracks. After the onset of a localized crack, the energy dissipation of material is entirely driven by the frictional sliding and propagation of the localized crack. And a specific frictional damage model is developed for the localized crack in consistence with the diffuse damage model. The proposed model is also verified against laboratory tests

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Kyriakides, Steven Alan. "Characterization of Shear Strengths and Microstructures for Solid Rocket Motor Insulation Materials". Thesis, Virginia Tech, 2007. http://hdl.handle.net/10919/35974.

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As advances in solid rocket technology push rocket motors to more extreme operating speeds and temperatures, it becomes increasingly important to have well-designed material systems capable of surviving these harsh conditions. One common component in these systems is the use of a fiber- and particle-reinforced EPDM insulation layer between the motor casing and the solid fuel to shield the casing from the temperatures of the burning fuel and from the high velocity of gas particles traveling within the motor. This work studies several insulation materials to determine which exhibits the highest shear strength after being charred. Double-notch shear test specimens of three materials, ARI-2718, ARI-2719, and ARI-2750, were charred and tested to measure the failure strength of each charred material. The ARI-2750 showed the highest shear strength when loaded along the material orientation, but the ARI-2719 was strongest when transversely loaded. The strength measurements for ARI-2750 were highly sensitive to loading direction, unlike ARI-2718 and ARI-2719. Extensive scanning electron microscopy to identify correlations between shear strength and microstructure revealed that the amount of fiber orientation and amount of residual matrix material may have significant impacts on charred shear strength in these materials.
Master of Science

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Angeli, Matthieu. "Etude multiéchelle de la dégradation des roches par la cristallisation de sels dans les réseaux poreux". Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00239456.

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Resumen

La cristallisation de sels solubles dans les réseaux poreux est une source majeure de détérioration pour les pierres naturelles. L'objectif de cette thèse est de préciser ce mécanisme de détérioration par le sel dans le cas du sulfate de sodium. Le point de départ de cette étude est de suivre l'évolution d'échantillons de neuf roches sédimentaires d'origines différentes (deux calcaires biodétritiques, un calcaire détritique, un calcaire lacustre, trois grès riches en quartz et deux grès argileux lités) au cours des tests de dégradation accélérée. Tout d'abord, le mécanisme de cristallisation du sulfate de sodium est étudié grâce à un suivi thermique des échantillons. Différentes séquences de cristallisation sont proposées pour expliquer la détérioration au cours des cycles. Ensuite une nouvelle manière de quantifier l'altération à long terme par le sel est proposée, tenant compte des propriétés hydromécaniques des roches. L'importance des microstructures sur l'altération (connectivité et tortuosité du réseau poreux, fractures intra- grains) est aussi déterminée par une étude par porosimétrie au mercure. Enfin, l'influence des conditions environnementales sur l'altération est aussi évaluée : l'évaporation et la température influencent tous les deux à la fois la localisation mais aussi l'amplitude des dégâts causés par le sel.

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Diaz, Nathalie. "Modélisation prédictive de la migration des anions par description de la microstructure de la roche : application à l'argilite du Callovo-Oxfordien". Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066035.

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Resumen

Dans le cadre du stockage des déchets radioactifs dans une formation géologique profonde, la compréhension des phénomènes de transport dans l'argilite est nécessaire. A l'échelle macroscopique, la diffusion des espèces est décrite par un coefficient de diffusion effectif. Les mesures en laboratoire et in situ de ce coefficient de diffusion effectif dans l'argilite suggèrent un comportement spécifique des ions lié à la fraction argileuse de la roche. Cette étude développe une démarche multi-échelle pour prédire le coefficient de diffusion effectif des anions dans l'argilite du Callovo-Oxfordien. Les propriétés de transport et la microstructure (organisation spatiale des minéraux) de la roche sont caractérisées par des cartes minérales (2x2 mm²) résultant de la combinaison des cartes élémentaires obtenues par microsonde LIBS. Les coefficients de diffusion effectifs sont mesurés par la technique de through-diffusion. Deux modèles de diffusion ont été développés à deux échelles différentes. A l'échelle du nm-µm, un modèle de solvant continu considérant les effets de l'hydratation, de la taille finie des ions et l'influence des surfaces chargées des argiles permet de quantifier en accord avec les valeurs expérimentales la rétention des cations faiblement hydratés et la diffusion des anions en fonction de la nature de l'électrolyte en équilibre avec l'illite et d'une taille de pore moyenne. A l’échelle du µm-mm, un modèle de diffusion permet de permet de calculer le coefficient de diffusion de l'eau relatif à une microstructure 2-D de la roche comparable à la valeur expérimentale. Le couplage des deux modèles permet de décrire la diffusion des anions dans l’argilite.

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Bascou, Jérôme. "Relations entre microstructures, mécanismes de déformation et propriétés physiques anisotropes des roches de haut grade de métamorphisme : étude de quelques éclogites et granulites". Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20118.

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Nguyen, Tien Dung. "Étude de la zone d'interphase " granulats calcaires poreux-pâte de ciment" : Influence des propriétés physico-mécaniques des granulats; Conséquence sur les propriétés mécaniques du mortier". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849595.

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Resumen

Ce travail vise à mettre en relation les caractéristiques de la zone d'interphase " granulat-pâte de ciment " avec les caractéristiques de porosité, d'absorption d'eau, de dureté et de rugosité de calcaires poreux.La première partie de ce travail a consisté à étudier l'influence de la teneur en eau et de la dureté des granulats sur la résistance mécanique de mortiers. Les résultats montrent que, pour des calcaires poreux et absorbants, les mortiers fabriqués à partir de granulats à l'état sec sont plus résistants que ceux fabriqués à partir de granulats à l'état sursaturé. La deuxième partie de ce travail a consisté à étudier l'adhésion " roche-pâte de ciment ". Il a été constaté que la rugosité et l'état de saturation de la roche affectent significativement les résistances en traction et au cisaillement des composites.La dernière partie est consacrée à l'étude de la microstructure de la zone d'interphase par la technique d'analyse d'images. L'évolution de la porosité moyenne de la zone d'interphase est liée aux propriétés mécaniques des mortiers par la relation de Féret démontrant ainsi que la résistance à la compression dépend principalement de la mésoporosité de l'interphase. Le gradient de porosité est mis en relation avec le gradient de degré d'hydratation et le gradient de rapport E/C. Ces deux derniers sont calculés en appliquant le modèle de Powers. Les résultats obtenus montrent que pour des calcaires poreux et absorbants, la pâte de ciment et la zone d'interphase des mortiers de granulats secs et de granulats sursaturés ne sont pas équivalentes alors qu'initialement on visait le même rapport E/C.

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Lespinasse, Marc. "Les traînées d'inclusions fluides : marqueur microstructural des paléocontraintes et des migrations fluides /". [Vandoeuvre-lès-Nancy] : Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques, 1991. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35465573s.

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louis, laurent. "Anisotropies microstructurales composites dans les roches réservoir: Conséquences sur les propriétés élastiques et relation à la déformation". Phd thesis, Université de Cergy Pontoise, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006750.

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Resumen

La microstructure d'une roche sédimentaire, y compris lorsque celle-ci n'a pas subi de déformation tectonique, présente toujours une ou plusieurs caractéristiques anisotropes liées à la forme, l'orientation préférentielle ou l'arrangement de ses éléments constitutifs. Du fait des conséquences qu'ont ces anisotropies sur des propriétés physiques telles que les propriétés de transport ou la déformabilité, comme de l'histoire géologique qu'elles recellent, leur étude a constitué l'objet de nombreux travaux. Dans ce travail, les microstructures de roches présentant des degrés de déformation variés ont été analysées par examen direct (microscopie) et à travers différentes mesures de propriétés physiques réalisées en laboratoire (vitesse de propagation d'onde P ultrasonique, susceptibilité magnétique, conductivité électrique). Tous les échantillons étudiés ont présenté un comportement anisotrope vis-à-vis des propriétés mesurées. Faisant l'hypothèse que les vitesses d'onde P peuvent être représentées par un tenseur symétrique de rang 2, nous leur avons appliqué la même procédure d'inversion que celle qui est utilisée en routine pour traiter les données de susceptibilité magnétique. Cette méthode s'est avérée être un outil efficace d'estimation
spatiale des anisotropies acoustiques. Dans chaque cas, nous avons tenté d'attribuer aux anisotropies mesurées une origine microstructurale, d'abord en utilisant des modèles élastiques, puis par analyse des microstructures.
Parmi les roches étudiées, il a été mis en évidence un contrôle des anisotropies par un allongement préférentiel
des pores, par une anisotropie de distribution des contacts intergranulaires, par l'orientation préférentielle d'un
réseau de ﬁssures interagissant avec un terme de compaction ou par une composition entre plans de microschistosit
é. Le résultat principal de ce travail est le fait que les anisotropies de vitesse d'onde P ultrasonique peuvent
exprimer la composition d'anisotropies présentes à l'échelle microstructurale, ainsi que leur évolution au cours
de la déformation.

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Tobase, Tsubasa. "Experimental investigation for local structures of IVb transition metal elements in minerals and glasses formed under extreme conditions". Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0200/document.

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Resumen

L'élucidation du mécanisme de formation de divers verres naturels peut aider à comprendre la dynamique de la Terre car ces matériaux retiennent l'état de formation dans leurs structures. La spectroscopie XAFS appliquée aux matériaux amorphes issue des météorites fournit des informations sur les changements structuraux locaux des éléments présents. En effectuant des analyses dans la phase de verre des météorites et dans les verres issus de l'impact météoritiques des informations sur les conditions de formation des ces matériaux peuvent être obtenues. Dans cette thèse, l'analyse de la structure locale d’éléments de transition (Ti, Zr) dans les minéraux et les verres naturels a été réalisée par la XAFS. Des expériences de chauffage au laser à haute température et de flux gazeux sur zircon ont également été effectuées pour observer les changements structuraux à haute température dans les phases cristallines qui accompagnent le verre météoritique. La structure locale de ces matériaux est semblable à celle du Zr dans les sédiments de la limite Crétacé – Paléogène (K-Pg). Ce dernier ne montre aucune influence de diagenèse ou d'altération, ce qui suggère que les sédiments Cependant, l'abondance de Zr dans les sédiments n'est pas toujours suffisante pour obtenir des informations fiables sur la structure locale du Zr. Nous nous sommes ainsi intéressés à la structure local du Ti, qui appartient au même groupe que le Zr. Les conditions d'impact des météorites sur Mars et du passage des météorites à travers l'atmosphère peuvent être estimées par l'analyse de la structure locale de Zr dans la partie vitrifiée des météorites. L'analyse de la structure locale du Zr dans la météorite martienne de Tissint montre la croûte de fusion de cette météorite est semblable à celle des tectites et du verre d'impact qui les accompagne, alors que la partie intérieure vitreuse de Tissint est similaire à celle de la baddeleyite et de la fulgurite. Cette dernière aurait subi une vitrification pendant le passage à travers l'atmosphère. Afin de confirmer le changement structurel de Zr à haute température, nous avons effectué des expériences de chauffage du zircon, ainsi qu’une expérience de diffraction des rayons X sur poudre pendant le chauffage. L'analyse chimique dans le MEB a montré l'évaporation de la composante SiO2. Nous avons aussi obtenu un nouveau digramme de phase ZrO2-SiO2 dans lequel la région d’immiscibilité liquide proposée auparavant n’a pas pu être confirmée
Elucidation of the formation mechanism of various natural glasses can help to understand the dynamics of the Earth because these materials record the formation condition in their structures. XAFS applied to natural meteorite-related glasses provides information about the local structural changes of elements therein. By performing high-accuracy XAFS analyses for trace elements and their local structure in sedimentary rocks, in the glass phase of meteorites and in the meteorite impact-related glasses such as tektite and impact glass, information on the formation condition of these materials can be obtained. We have performed local structure analysis of IVb transition metal elements (Ti, Zr) in natural minerals and glasses K-edge XANES and EXAFS as well as high-temperature laser heating and gas flow experiments on zircon, to observe structural changes at high temperature in the crystalline phases that accompany the meteoric glass. The local structure of these materials is similar to that of of Zr in K-Pg sediments, which do not show any influence from diagenesis and weathering, suggesting that K-Pg sediments maintain the thermal quenching history of the meteorite impact. However, the low abundance of Zr in sediments prompted us to study Ti, which belongs to the same group as Zr and is much more abundant. Combination of the information about the local structures of Ti and Zr allows a higher reliability for the estimation of meteorite impact event. The local structure of Zr in the fusion crust and inner glassy part of the Martian meteorite of Tissint are similar, respectively, to that in tektite and accompanying impact glass and to that in baddeleyite and fulgurite. The latter was likely vitrified part during the passage through the atmosphere. It should be possible to estimate the conditions of meteorite impact on Mars and the passage of meteorites through the Earth’s atmosphere through the analysis of the local structure of Zr in the glassy part of meteorites. In order to confirm this hypothesis, we performed heating experiments of zircon with in-situ powder X-ray diffraction experiment was performed for ZrSiO4 and ZrO2. SEM analysis confirmed evaporation of the SiO2 component. We have obtained a new ZrO2-SiO2 phase diagram where the liquid-immiscible region proposed earlier does not appear

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Nguyen, Ha Dat. "Influence des interactions eau-roche sur le comportement à long terme de cavités souterraines dans la craie". Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00517735.

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Le présent mémoire de thèse a pour but d'étudier le comportement visco-hydromécanique de la craie d'Estreux à la fois à l'échelle du site, de l'échantillon et de la microstructure dans le cadre du programme « vieillissement des massifs rocheux ». Premièrement, le suivi de l'instrumentation dans la carrière abandonnée d'Estreux a été réalisé à partir de février 2004. Le changement saisonnier mesuré dans la galerie avec ce suivi et en particulier l'hygrométrie (80% - 100%) a été reproduit pour les essais au laboratoire. Deuxièmement, une étude expérimentale a été menée sur les propriétés de rétention d'eau. Cette étude a montré que la variation d'humidité relative dans la carrière entre 80% et 100% pourrait saturer / désaturer la craie dans la galerie, au moins à la surface des piliers. C'est la raison pour laquelle, dans une troisième phase, la réponse mécanique de la craie partiellement saturée a été caractérisée à l'aide des essais oedométriques et triaxiaux à haute pression et à succion contrôlée. Le comportement visqueux de la craie a été également étudié par une campagne d'essai triaxial à différentes vitesses de chargement. Les résultats obtenus ont mis en évidence l'effet de la succion et de la vitesse de chargement sur le comportement mécanique de la craie: comme la succion, l'augmentation de la vitesse de chargement provoque une expansion du domaine élastique. Quatrièmement, ces phénomènes ont fait l'objet d'une comparaison à l'échelle microscopique. Après une étude sur la définition d'un protocole sur des observations au microscope électronique à balayage environnemental (MEBE), un système de succion contrôlée du module de chargement de compression/traction Microtest (Deben ®) installé dans la chambre d'observation du MEBE, a été développé. Ce système a permis l'étude du comportement visco-hydromécanique de la craie à l'échelle microscopique. Finalement, ce comportement a été modélisé en développant dans l'espace triaxial le modèle RASTRA (Rate of STRAin model) de De Gennaro & Pereira (2008). Ce modèle a permis de simuler l'effet de la succion ainsi que l'effet du temps.

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Li, Mingyao. "Contribution à la modélisation multi-échelle du comportement mécanique des matériaux rocheux". Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10045/document.

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L'objectif de ce travail est d'étudier les effets de microstructures sur les comportements mécaniques macroscopiques des géomatériaux hétérogènes. Profitant de la méthode numérique basée sur la Transformée de Fourier Rapide (TFR), les microstructures complexes de géomatériaux peuvent être simulées aussi proche que possible de la vraie microstructure. Avec des calculs en champ complet, les contraintes et les déformations locales sont fournies à l’échelle microscopique. Cette caractéristique permet de surmonter les hypothèses fortes sur la microstructure par des approches traditionnelles d'homogénéisation. Matrix-inclusion composites avec microstructures différentes sont d'abord étudiés. Les influences de la forme, la taille, la distribution et l'orientation des inclusions sur le comportement macroscopique sont prises en compte. Ensuite, ce modèle numérique basé sur TFR est appliqué à l'argilite du Callovo-Oxfordien qui est traitée comme une matrice élastoplastique renforcé par des grains élastiques de quartz et de calcite. Avec une règle d'écoulement non associé dans la matrice, les effets de grains sphériques de minéraux sont explicitement pris en compte. Ce modèle est en outre étendu par la considération du processus de détérioration progressive due à la croissance de microfissures. Après cela, les effets de pores (formes, tailles, orientations et distributions) sur le comportement effectif de matériaux poreux sont considérés. A titre d'exemple, un géomatériau poreux typique le grès a été étudié en détail. En outre, la détérioration autour des pores et des régions interagies sont simulées avec un critère simple d’endommagement pour l'évolution des pores et le phénomène de dégradation est entièrement exposé. Les comparaisons entre les résultats numériques et les données expérimentales vérifient l'efficacité et la précision de cette méthode numérique basée sur TFR pour les géomatériaux hétérogènes
The objective of this work is to study the effects of microstructures on the macroscopic mechanical behaviors of heterogeneous geomaterials. Taking advantage of the Fast Fourier Transforms (FFT) based numerical method, the complex microstructures of geomaterials can be considered as close as possible to the real microstructure and a full field micromechanical analysis of strain and stress can be provided at the microscopic scale. This feature overcomes the strong assumptions on microstructure by traditional homogenization approaches. Matrix-inclusion type composites with different microstructure are firstly investigated. The influences of inclusion shape, size, distribution and orientation on the effective behavior are fully studied. Then it is applied to the Callovo-Oxfordian argillite which is modeled as an elastoplastic matrix reinforced by linear elastic quartz and calcite spherical grains. With a non-associated plastic flow rule in the matrix, the effects of mineral grains are explicitly taken into account. The model is further extended by introducing the progressive damage process due to the growth of microcracks. After that, the pore effects (shapes, sizes, orientations and distributions) on the effective behavior of porous materials are considered with a specific application to the typical porous geomaterial sandstone. Furthermore, the deterioration around the pores and the interacted regions are simulated with a simple damage criterion for pore evolution and the degradation phenomenon is fully exhibited. The comparisons between the numerical results and experimental data verify the efficiency and accuracy of the FFT based method for heterogeneous geomaterials

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Rabier, Cécile. "Transport multicomposant en milieu poreux : application à l'évolution d'un système carbonaté". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110963.

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Resumen

Ce travail concerne l'évolution au cours du temps d'un système carbonaté sous l'effet de phénomènes de transport et de processus chimiques. La diagenèse carbonatée étudiée ici est la calcitisation, i.e., la transformation en calcite de l'aragonite constituant le squelette des coraux du genre Porites. En effet, le corail, qui sécrète son squelette en environnement marin peut subir au cours de son histoire une évolution au milieu sub-aérien suite à l'émersion du récif. Le squelette aragonitique alors confiné dans les lentilles d'eau douce, caractéristiques des aquifères coralliens, devient métastable et peut, à terme, être totalement calcitisé.
La compréhension de ces phénomènes est appréhendée par une approche pluridisciplinaire qui relève à la fois de la géologie (1) et de la physique des milieux poreux (2).
1. Géologie - Différents stades de calcitisation sont investigués sur des coraux fossiles datés de l'Holocène et du Pléistocène échantillonnés sur les terrasses soulevées de Nouvelle-Calédonie, Vanuatu et Wallis et Futuna (Pacifique Sud-Ouest). Les produits de la diagenèse sont observés et caractérisés par différentes techniques d'analyses (Diffraction de Rayons X, microscopie optique, imagerie de cathodoluminescence, spectroscopie Raman, Microscopie Electronique à Balayage, microsonde électronique...) pour argumenter l'origine de la calcite néoformée et identifier les processus mis en jeu, notamment l'implication ou non d'une étape de transport.
2. Physique des milieux poreux - Les données expérimentales révèlent l'existence d'hétérogénéités structurales à l'échelle de la lame mince. Pour expliquer ces hétérogénéités, on développe, à l'échelle microscopique, un modèle de transport réactif multicomposant incluant les processus représentatifs de la diagenèse du corail (diffusion de type traceur, migration, adsorption/désorption, réactions cinétiques et /ou à l'équilibre). Des simulations numériques préliminaires 1D sont présentées et discutées pour évaluer l'importance relative des phénomènes intervenant dans la précipitation de la calcite. Ce type de simulations numériques peut servir de point de départ à une procédure de changement d'échelles, permettant d'intégrer des paramètres supplémentaires (notamment plusieurs échelles de descriptions...). Ceci est illustré à l'aide de la prise de moyenne volumique, dans le cas d'un échantillon 3D de Porites subissant un processus de transport réactif fortement idéalisé.

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Gay, Jeffrey. "Microstructures and anisotropy of pyrolite in the Earth’s lower mantle : insights from high pressure/temperature deformation and phase transformation experiments". Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR043.

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Les microstructures des roches du manteau affectent la propagation des ondes sismiques dans la Terre. Elles dépendent de la pression, de la température et de la déformation appliquées à la roche. À environ 660 km de profondeur, un saut de vitesses des ondes sismiques marque la frontière qui sépare le manteau supérieur du manteau inférieur. Une autre frontière se trouve à environ 2700 km de profondeur et marque le début de la couche D". Ces frontières sont communément associées à des transformations de phase de la ringwoodite [(Mg,Fe)2SiO4, groupe d'espace Fd3m] à la bridgmanite [(Mg,Fe)SiO3, groupe d'espace Pbnm] puis la post-perovskite [(Mg,Fe)SiO3, groupe d'espace Cmcm]. Cependant, une bonne compréhension de ce qui génère les microstructures associées à la déformation ou les transformations de phase est nécessaire pour interpréter les observations sismiques et les associer aux processus dynamiques dans le manteau.Ici, nous abordons cette question par le biais d'expériences à haute pression et à haute température en cellule à enclume de diamant. Nous identifions des microstructures résultant de transformations de phase ou de déformation dans des matériaux polycristallins pertinent pour le manteau, in situ, à l'aide de la diffraction des rayons X radiale ou multi-grains. Dans la première étude, nous transformons un analogue de bridgmanite, NaCoF3, d'une structure pérovskite à une structure post-pérovskite. Les deux études suivantes se concentrent sur la transformation d'une composition moyenne du manteau, la pyrolite, dans des conditions pertinentes pour la discontinuité à 660 km et une déformation supplémentaire à des pressions et des températures correspondant à des profondeurs comprises entre 500 et 2400 km. Dans le dernier chapitre, nous testons une composition 'pyrolite' riche en aluminium (pyrolite-minus-olivine) afin de comparer les microstructures de transformation et de déformation à celles observées expérimentalement sur la pyrolite pure.Les résultats d'expériences de diffraction radiale montrent que la transformation de pérovskite en post-pérovskite dans NaCoF3 est de nature reconstructive et nous identifions les relations d'orientation qui entrent en jeu. Les principales conclusions des expériences de diffraction des rayons X multigrains sont les suivantes : i) la décomposition de (ringwoodite + grenat) en (bridgmanite + davemaoite + ferropériclase) donne des textures de transformation non reconstructives 001 dans la bridgmanite, 101 et 111 dans la davemaoite, et aucune orientation préférentielle dans la ferro-périclase. ii) Avec une déformation supplémentaire, la bridgmanite passe à des orientations de type 100 puis 010 sans changement de texture observé, ni dans la davemaoite, ni dans la ferro-périclase. iii) Les textures de la bridgmanite et de la davemaoite dans la composition pyrolite-minus-olivine sont similaires à celles observées dans nos expériences sur la pyrolite pure.Enfin, nous utilisons les résultats de ces expériences pour construire un modèle d'anisotropie sismique des ondes S et P dans une plaque en subduction et dans le manteau environnant pour plusieurs scénarios et comparons nos résultats à ceux de la littérature. Cette combinaison entre les expériences et les modèles sismiques est importante pour fournir des contraintes sur la déformation, la dynamique et l'histoire de l'intérieur de la Terre
Microstructures in mantle rocks impact the way seismic waves travel through the Earth and are dependent on the pressure, temperature, and deformation applied to the rock. At approximately 660 km depth, an increase in seismic wave velocities mark a distinct boundary that separates the upper and lower mantle. Another boundary is found at approximately 2700 km depth and marks the beginning of the D" layer. Furthermore, observations of seismic anisotropy at these discontinuities have been made. These boundaries are largely believed to be related to phase transitions from ringwoodite [(Mg,Fe)2SiO4, space group Fd3m] to bridgmanite [(Mg,Fe)SiO3, space group Pbnm] to post-perovskite [(Mg,Fe)SiO3, space group Cmcm]. In order to make interpretations of these seismic observations, however, a sound understanding of what generates these microstructures is required.Here, we approach this problem through high pressure and high temperature experiments. We identify microstructures in polycrysalline mantle minerals resulting from in-situ transformation and deformation using radial and multigrain X-ray diffraction in the diamond anvil cell. In the first study we transform a bridgmanite analogue, NaCoF3, from a perovskite to post-perovskite structure. The following two studies investigate the transformation of an average mantle composition, pyrolite, at conditions relevant to the 660 km discontinuity and further deformation at pressures and temperatures corresponding to depths between 500 and 2400 km. In the final study, we test an aluminum rich 'pyrolite' composition (pyrolite minus olivine) in order to compare transformation and deformation microstructures to those observed in experiments on pure pyrolite.Results from radial diffraction experiments show the transformation from perovskite to post-perovskite in NaCoF3 are reconstructive in nature and for which we identify the orientation relationships. Major takeaways from the multigrain X-ray diffraction experiments are as follows: i) the decomposition from (ringwoodite + garnet) to (bridgmanite + davemaoite + ferropericlase) result in non-reconstructive 001 transformation textures in bridgmanite, 101 and 111 textures in davemaoite, and no preferred orientation in ferropericlase. ii) With further deformation, bridgmanite changes to 100 and 010 orientations with no change in either davemaoite or ferropericlase. iii) Textures in bridgmanite and davemaoite in pyrolite minus olivine are similar to those observed in our experiments on pure pyrolite.Finally, we use the results of these experiments to build a model for S and P-wave seismic anisotropy within a subducting slab and the surrounding mantle for multiple scenarios and compare our results to those of the literature. This interplay between experiments and seismic models are important in order to provide constraints on deformation, dynamics, and history of the Earth's interior

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Jackson, Christopher. "A microstructural kinematic study of selected shear zones in the Hartbees River Thrust Belt, northeastern Namaqua Tectonic Province". Thesis, Rhodes University, 1992. http://hdl.handle.net/10962/d1005588.

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Resumen

The Hartbees River Thrust Belt (HRTS) is a 40-60 km wide, southwest-vergent zone of complex structure, lithostratigraphy and high-grade metamorphism in the northeastern part of the mid-Proterozoic Namaqua Tectonic Province. The HRTS comprises the boundary zone separating the Bushmanland and Gordonia Subprovinces of the Namaqua Province. A knowledge of the movement histories of major ductile shear zones within the HRTS is fundamental to understanding the tectonic development of the belt, and Namaqua tectogenesis as a whole. In spite of this, no detailed microstructural kinematic studies have been attempted and the movement histories and age relationships of these shear zones have not been described in detail. This thesis represents a detailed microstructural kinematic study of a representative suite of orientated samples of mylonitic rocks, collected from five ductile shear zones within the HRTS. These shear zones include the Neusspruit Lineament, the Kakamas shear zone (KSZ), the Hugosput shear system (HSS), the Rozynenbosch-Ganzenmond shear zone (RGSZ) and the Graafwater shear system (GSS). Accepted modern methods of microstructural kinematic analysis were applied to samples of mylonite from these shear zones, in order to determine the precise orientation of the kinematic vectors, and the sense and relative ages of movements on each of the shear zones. Shear sense criteria, including composite SoC planar fabrics and shear band foliations, asymmetrical porphyroclast systems, mica-fish, oblique grain-shape and subgrain fabrics, asymmetrical microfolds, and the displacement of fractured rigid grains, together with a well-developed mylonite elongation lineation, conclusively indicate that SSW-directed thrusting occurred along the HSS, RGSZ, GSS and possibly along the Neusspruit Lineament, while normal, top-to-NE movements occurred on the Neusspruit Lineament, KSZ and HSS. Rare transposition criteria, and textural and paragenetic contrasts between syn-kinematic fabrics, strongly suggest that the phase of normal, top-to-NE movement seen in the northeastern HRTS shear zones is younger than the more widespread top-to-SW thrusting event. On the basis of mesoscopic structural criteria, SSW-directed thrusting is correlated with the D₂ deformation event in the HRTS. The mylonite zones have been refolded by ENE-SSW trending F₃ crossfolds, whose demonstrated coaxial relationship to the mylonite elongation lineation precluded reorientation of primary kinematic vectors. In the southwestern HRTS, primary thrust vectors have been reoriented by right-lateral, strike-slip shearing adjacent to the Pofadder Lineament during D₄. Simple shear dispersion of mylonite lineations related to normal movement, suggests that they too have been modified by D₄ shearing, and this constrains the timing of extensional movements to post-D₂ and pre- or syn-D₄. Syn-kinematic mineral assemblages, rheological criteria and the annealing states of the mylonites, provide insight into the thermotectonic evolution of the shear zones. A model is proposed in which the movement histories of shear zones within the HRTS are explained in terms of a typical orogenic cycle, involving crustal thickening by thrusting during a compressional orogenic phase, followed by collapse of the thickened crust during an extensional taphrogenic phase.

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Lamarche, Geoffroy. "ANALYSE MICROSTRUCTURALE ET FABRIQUE MAGNÉTIQUE. L'EXEMPLE DES CALCSCHISTES ET DES FLYSCHS DE LA ZONE DAUPHINOISE. {ALPES FRANÇAISES}". Phd thesis, Grenoble 1, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452022.

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La susceptibilité magnétique peut servir dans les études géologiques comme un indicateur de l'évolution pétrologique et structurale des roches. Cela nécessite une démarche particulière qui est développée ici, sur les roches sédimentaires déformées: les trois points suivants sont la base de cette étude. Les mécanismes de déformation et les différentes structure géologiques résultantes. L'origine de la susceptibiiité magnétique et de son anisotropie (A.S.M.) : minéralogie magnétique et pétrofabrique des minéraux anisotropes. L'utilisation de méthodes géométriques pour analyser les directions de l'ASM, notamment dans les cas d'interférences de structures. Dans les calcschistes du Jurassique et les flyschs éocènes de la zone dauphinoise la susceptibilité magnétique est due au paramagnétisme des phyllosilicates, qui constitue la matrice, et au ferromagnétisme de la magnétite. L'A.S.M. se corrèle bien aux structures de déformation: la foliation magnétique - c'est·à-dire le plan perpendiculaire à la susceptibilité magnétique minimale, K3 - est systématiquement confondue avec la stratification ou la schistosité. La linéation magnétique (susceptibilité maximum K1) a tendance à indiquer l'intersection stratification/schistosité dans les niveaux marneux, riches en phyllosilicates, et l'étirement dans le sens du transport dans les niveaux plus calcaires, reiativement plus riche en magnétite. Il est possible à partir de l'A.S .M. d'aborder les problèmes d'interactions des structures sur les propriétés magnétiques directionnelles et de déterminer les orientations tectoniques en l'absence de marqueurs structuraux. Le métamorphisme alpin peut·être mis évidence par la décroissance de la susceptibilité lors du passage dans l'épizone. On discute les possibilités d'estimer le taux de déformation grâce à l'A.S.M., et on proposera, enfin, une méthode générale d'étude structurale au moyen de l'A.S.M ..

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Auzende, Anne Line. "Evolution des microstructures des serpentinites en contexte convergent : effet du degré de métamorphisme et de la déformation". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825144.

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Resumen

Ce mémoire présente une approche pluridisciplinaire (pétrologie, spectroscopie Raman et MET) de l'évolution des microstructures des serpentinites avec les conditions métamorphiques et la déformation afin de préciser leur comportement en contexte de convergence. Expérimentalement, les différentes variétés de serpentines se compriment de façon régulière jusqu'à 10 GPa à température ambiante. L'augmentation de pression est principalement ajustée par réduction de l'espace interfoliaire. Les liaisons hydrogène liant les feuillets ne sont pas renforcées avec la pression. L'analyse d'échantillons de serpentinites de HP-BT provenant de Cuba et des Alpes a confirmé que l'antigorite est la variété stable à haute pression. Les microstructures de ce minéral varient avec le degré métamorphique. Les antigorites de haut degré, au delà du faciès des schistes bleus, ne présentent pas le désordre polysomatique intracristallin qui caractérise les antigorites de bas degré. Une second étape de mise en ordre des microstructures est proposée sous les conditions éclogitiques par l'élimination des défauts microstructuraux. Mais les serpentinites étant très sensibles à toute déformation rétromorphique, cette mise en ordre n'a pu être observée que sous des conditions de préservation exceptionnelle (Cuba) et n'a pas été confirmée dans les échantillons alpins. Dans les serpentinite alpines, la déformation se manifeste à bas degré métamorphique (transition SV-SB) par des structures cassantes à l'échelle du cristal. Sous des conditions PT plus sévères, la déformation est accommodée principalement par des phénomènes de dissolution recristallisation qui semblent persister jusqu'aux stades éclogitiques. Les défauts plans observés dans les antigorites suggèrent aussi une contribution à la déformation par glissement des feuillets le long des plans (001).

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Silva, Coelho Carlos Eduardo. "Genèse de fluides dans les zones déformées et minéralisées en or de la ceinture de roches vertes de Rio Itapicuru (Brésil) : gisements de Fazenda Brasileiro et Fazenda Maria Preta : une reconstruction basée sur l'étude des inclusions fluides dans leur contexte microstructural". Orléans, 1994. http://www.theses.fr/1994ORLE2042.

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On a étudié la minéralogie et les inclusions fluides dans les veines quartzeuses minéralisées en or et l'encaissant de deux gisements de la ceinture de roches vertes de Rio Itapicuru (Brésil): la mine de Fazenda Brasileiro (FB) à l'extrémité sud de la chaine (150 tonnes d'or reconnues) et les concentrations de Fazenda Maria Preta (FMP) 100 km au nord. Dans les deux gisements, on reconnait (i) une phase d'altération hydrothermale précoce des volcanites acides, avec une ébullition prolongée des solutions et hématisation, graphitisation de la matière carbonée interstratifiée et préconcentration de l'or adsorbé sur la matière organique. A FB, la pile basaltique est également affectée par cet épisode (formation d'albite, quartz, apatite, magnétite ante-d1). (ii) lors du métamorphisme progradé de type ‘schistes verts', l'assemblage métastable hématite-graphite réagit, et les graphitoïdes sont volatilises en co2, ce qui favorise l'ouverture des veines et le dépôt du quartz a p = 2-3,5 kb. A FB, la température de blocage de l'équilibre c-fluide est dépassée (450c 50c ; f02 210#-#2#5 bar, dégazage explosif) alors qu'à FMP, on atteint seulement transitoirement 400c, le dégazage est limité et l'hématite associée a l'anthracite persistent autour des veines. L'or est introduit mécaniquement dans le réseau filonien a ce stade. (iii) le quartz se déforme ensuite dans le domaine ductile a FB, et essentiellement fragile a FMP. L'épisode de chevauchement d2 a FB se marque par des pressions plus fortes ( 4,5 kb) et t 500c (présence de sphène). Le dépôt final de l'or par les fluides aqueux se fait alors dans le domaine ductile/fragile (FB) et fragile (FMP)

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Pierre, Guillaume. "Les altérites fossilisées par des coulées de lave : valeur paléoclimatique et implications géomorphologiques ; l'exemple de l'Auvergne, de l'Aubrac et du Velay". Phd thesis, Université Panthéon-Sorbonne - Paris I, 1989. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00950006.

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Resumen

La valeur paléoclimatique des altérites fossilisées par des coulées de lave est approchée par le biais d'analyses minéralogiques, géochimiques et micromorphologiques. Le thermométamorphisme syneffusif et l'évolution posteffusive ont des effets facilement isolables et ne dénaturent pas les profils fossilisés. La comparaison des différents profils permet de distinguer trois générations d'altérites dont l'âge est déterminé par l'âge des coulées fossilisantes. Les profils miocènes sont caractérisés par une altération de type fersiallitique à ferrugineux. Les profils plio-pléistocènes sont de type bisiallitiques (s. l.), et le Pléistocène supérieur ne livre que des arènes ménagées sans transformations notables. La présence, sur un même plan topographique, d'altérites diversement évoluées évoque une évolution ralentie du Massif Central du Miocène à nos jours.

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Pelissie, Cécile. "Étude de la plasticité de l'alliage TA6V en conditions cryogéniques". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0045.

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L'alliage de titane ta6v que nous etudions, est destine au rouet de la turbopompe hydrogene du moteur vulcain d'ariane v. Le but de cette etude est de comprendre le role la microstructure sur la plasticite de l'alliage en conditions cryogeniques. Nous avons ainsi choisi deux traitements thermiques dans une gamme de nuances pour leurs proprietes mecaniques a 20 k. Les modes de deformation de chaque constituant des deux microstructures ont ete identifies par met post mortem et par met in situ a 20 k. La premiere structure est composee de 10% de grains , noyes dans une matrice de fines aiguilles de martensite hexagonale ' separees par un lisere discontinu de phase. La deuxieme nuance est constitue de 40% de grains et de lamelles s secondaires epaisses separees par un lisere continu de phase. La limite d'elasticite des deux nuances double quand la temperature passe de 300 k a 20 k. La ductilite de la premiere nuance diminue de moitie a 20 k alors que la ductilite de la deuxieme nuance est conservee. A 20 k et a 300 k, le systeme principal de glissement de la phase est le glissement prismatique. A basse temperature, la deformation est fortement localisee et la cinetique de glissement est controlee par les segments vis. Dans le plan prismatique, les dislocations sont courbees par de nombreux doubles decrochements. La mobilite des vis est diminuee par des boucles et des dipoles coins. Dans le plan de base, les dislocations sont rectilignes et glissent plus facilement. Dans les aiguilles , nous n'avons observe que du glissement basal aussi bien a 20 k qu'a 300 k. A 20 k, la deformation est homogene, les dislocations peuvent contourner les precipites de phase mais, le contournement est perturbe par la faible mobilite des vis. A 300 k, la deformation est localisee, le lisere est alors franchi par des empilements de dislocations. Nous associons la chute de ductilite de la nuance a la limitation de la plasticite des aiguilles a 20 k. Dans les lamelles s, la deformation est localisee a 20 k et a 300 k. Elle est transmise a travers le lisere soit de maniere directe par cisaillement, soit indirecte en activant des sources dans. Ce comportement similaire permet d'expliquer la conservation de la ductilite a 20 k. Nous avons ainsi degage des parametres microstructuraux pertinents qui permettent de comprendre le comportement macroscopique. A basse temperature, la ductilite est controlee par la largeur des lamelles et par l'espacement des precipites

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Kn{u00FC}fing, Lydia. "Investigations of microstructural features of grain packs and sedimentary rocks". Phd thesis, 2005. http://hdl.handle.net/1885/150920.

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Φωτεινού, Γεωργία. "Επίδραση μικροδομής ψαμμιτών στη μηχανική τους συμπεριφορά". Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/10889/6428.

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Η πτυχιακή εργασία αφορά στην μελέτη της σχέσης της μικροδομής ψαμμιτών και της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Αναλύονται μηχανικές, φυσικές και γεωτεχνικές ιδιότητες σε σχέση με το πορώδες, διαπερατότητα, δομική ωριμότητα και γενικά όλες τις πετρογραφικές ιδιότητες ιζηματογενών πετρωμάτων.
This BSc thesis is about the studying of the relationship of the sandstone microstructure as it is influenced by their mechanical behaviour. We review the mechanical, physical and geotechnical behaviour in comparison to the porosity, the permeability, structural maturity and in general all the sedimentary petrographic characters.

Tesis sobre el tema "Microstructure des roches"

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