Vers l'arrêt spontané de la rupture en dynamique de la source : non-élasticité du milieu et loi de friction hétérogène

Des papiers en anglais sont associés à cette thèse - merci de me contacter par email pour en disposer.Some scientific papers (written in english) about this work can be obtained on demand. Please send me an email.During an earthquake, the rupture grows and propagates on the fault. When it stops, the seism reaches its final size. Understanding what, in natural cases, determines the rupture ability to propagate or stop is a critical issue in seismology, because earthquakes size can span over a wide range, but only the biggest ones are threatful. In this thesis, we study the impacts of several different ways to stop or perturbate the rupture propagation, through numerical dynamic simulations of the earthquake process. First, we included a limit to elasticity of the bulk surrounding the fault, in ordre to simulate the rupture propagation in a fractured medium, which dissipates a part of the energy released. For the first time, we have included and studied the impact of this dissipation inside a 3D rupture model. In these conditions, the rupture becomes more sensitive to barriers, and consequently stops more easily. The rupture kinematics are remarkably modified : the rupture velocity is slower, and the slip velocity is limited. Surface motions are less important. Thus, plastic behaviour of the bulk shows up as an important phenomena to take into account for seismic rupture modeling. Second, we studied the impact of a spatial variability of the rupture resistance on the fault. Introducing such an heterogeneity leads to slip profiles shapes that are closer from natural observations, showing off linear trends. Moreover, the rupture propagation and arrest location loose their predictability, as a consequence of the gradual stop of the rupture front on the small barriers included. For a same statistic of barrier size, a wide range of rupture size has been obtained. A power law distribution similar to a Gutemberg-Richter law can be obtained, if the mean fracture energy on the fault is a function of the rupture size, as it has been observed in the calculations including plasticity. Finally, we studied the scaling between the final slip and the asperity size, using smooth asperity/barrier models. We show that the dynamics control one part of the maximum slip scaling law, and also that the fault segmentation has to be taken into account to fit properly the scaling law.Durant un tremblement de terre, la rupture grandit et se propage sur la faille. Lorsqu'elle s'arrête, le séisme atteint sa taille finale. Comprendre ce qui, dans la nature, détermine la capacité à se propager ou à s'arrêter de la rupture est fondamental en sismologie, puisqu'il existe des séismes de toutes les tailles, mais que seuls les plus grands sont dévastateurs. Dans cette thèse, nous étudions l'impact de différentes façons d'arrêter ou de perturber la propagation de la rupture, à travers des études numériques dynamiques. Tout d'abord, nous avons inclus une limite à l'élasticité du milieu entourant la faille, afin de simuler la propagation de la rupture dans un milieu fracturé, qui dissipe une partie de l'énergie libérée. Nous avons, pour la première fois, inclus et étudié l'impact de cette dissipation dans un modèle de rupture 3D. La rupture, dans ces conditions, est beaucoup plus sensible aux barrières, et s'arrête plus facilement. La cinématique de la rupture est remarquablement modifiée (vitesse de propagation plus lente, vitesse de dislocation maximale limitée). Les mouvements engendrés en surface sont atténués. La plasticité est, de fait, un phénomène crucial à prendre en compte dans la modélisation de la rupture sismique.Dans une deuxième partie, nous avons étudié l'impact d'une hétérogénéité spatiale de résistance à la rupture sur la faille. L'introduction de l'hétérogénéité permet d'obtenir des profils de glissement dont la forme se rapproche des formes observées dans les cas naturels. La propagation et l'arrêt de la rupture perdent leur caractère prédictible lorsque ce sont de petites barrières qui arrêtent la rupture progressivement. On peut obtenir une grande variété de tailles d'événements pour une même statistique de taille des barrières. L'obtention d'une loi puissance de type Gutemberg-Richter sur toute la gamme des tailles d'événements est conditionnée par l'augmentation progressive de l'énergie de fracturation avec la taille de la rupture, d'une façon similaire à ce qui est obtenu en considérant un comportement plastique du milieu. Enfin, l'étude des relations glissement final - taille de l'aspérité rompue, dans des modèles lisses de type aspérité/barrière, a montré que la dynamique contrôlait une partie de la loi d'échelle du glissement maximum, et que la segmentation des failles modifie sensiblement la loi d'échelle