Etude mécanique des déformations des chaînes plissées d'avant-pays et rôle des argiles roches-mères durant leur maturation

• Main Author: Berthelon, Josselin
• Other Authors: Paris 6
• Language: fr; en
• Published: 2015
• Subjects: Modélisations géo-mécanique; Modèles de bassin; Décollement; Roches-mères; Stratigraphie mécanique; Restauration mécanique; Geo-mechanical modelling; Source rock; Mechanical properties; 551.8
• Online Access: http://www.theses.fr/2015PA066687/document

Dans cette thèse, les changements de propriétés mécaniques des argiles riches en matière organique sont étudiés afin d'en déduire si leur enfouissement peut déclencher l'écaillage tectonique. Ce travail multidisciplinaire s'organise selon trois axes : une étude de terrain, une étude en laboratoire et une étude de modélisation numérique. L'étude de coupes géologiques équilibrées à travers les chaînes plissées Méditérranéennes montre l'importance de l'interprétation mécanique pour les thématiques de restaurations et pour valider les scénarios d'évolution structurale. Sur les Posidonia Schist Albanais, une caractérisation en laboratoire et à haute résolution de la formation roche-mère permet d'observer l'évolution verticale des paramètres minéralogiques, géochimiques et mécaniques qui contrôle le comportement rhéologique des roches-mères. En utilisant les modèles de bassin TEMISFlow, j'analyse les conditions pour créer des surpressions au sein d'un niveau de décollement roche-mère localisé sous un chevauchement. Au travers de modélisations géo-mécaniques FLAMAR, j'étudie les conditions mécaniques nécessaires pour développer des géométries de plis idéales au sein d'une stratigraphie mécanique. Une hiérarchisation des paramètres qui permettent d'activer un décollement au sein d'une roche-mère intégrée dans une stratigraphie mécanique est proposée. Au travers d'une analyse couplant ces deux aspects géo-mécanique et hydro-mécanique, ce travail est une contribution à la recherche d'une loi de comportement rhéologique permettant de prendre en compte l'adoucissement mécanique thermo-dépendant des argiles et des roches-mères dans les modélisations géo-mécaniques. === In this thesis, changes in the mechanical properties of organic-rich shales, when they mature, are studied in order to deduce if burial may mechanically activate tectonic imbrication and control the folding style. This multidisciplinary work is organized according to three axes: a field study, a laboratory study and a thermo-mechanical modeling study. In the first part, the study balanced geological cross-sections through the Mediterranean fold-and-thrust belts shows the importance of the mechanical interpretation for structural restorations and to validate structural evolution scenarios. The Albanian Posidonia Schist laboratory characterization allows discussing the vertical evolution of mineralogical, geochemical and mechanical parameters in a source-rock formation that control the rheological behavior of source rocks. Both geological cases serve as input data for modeling designed to simulate the evolution of a source rock during its burial. Two aspects are examined: Using TEMISFlow Arctem basin models, I analyze the conditions necessary to create overpressure in a source-rock detachment located in the footwall of a thrust. Through geo-mechanical modeling, I study the mechanical conditions necessary to develop ideal fold geometries within a mechanical stratigraphy. A hierarchy of parameters to activate a detachment within source rocks embedded in a mechanical stratigraphy is thus proposed. Through an analysis of the coupling between these two aspects, geo-mechanical and hydro-mechanical, this thesis is a contribution to the search of a rheological law that takes into account the thermo-dependent softening of shale and source rocks in geo-mechanical modeling.