Caractérisation par géophysique en forage de la zone endommagée de la faille Alpine, Nouvelle Zélande

Titre : Caractérisation par géophysique en forage de la zone endommagée de la faille Alpine, Nouvelle Zélande

Laboratoire de rattachement : ISTerre

Encadrant : Mai-Linh Doan

Téléphone : 04 76 63 52 09

Mots clés : Géophysique en forage, Deep Fault Drilling Project, Faille Alpine, Zone endommagée

Contexte et objectifs de la mission de stage :

Le projet Deep Fault Drilling Project est le projet actuel majeur de forage international à travers une faille active en domaine continental. Contrairement à de nombreux projets antérieurs, il s’intéresse une faille avant rupture, et non après rupture. L’objectif de stage est de caractériser à l’aide de données de géophysique en forage la structure de sa zone endommagée.

Durant la dernière décennie, plusieurs forages ont été entrepris pour caractériser les failles actives en profondeur. Forer apporte plusieurs informations inaccessibles autrement : il est possible (1) d’obtenir des échantillons frais, sans altération, (2) de caractériser la structure et les propriétés des failles dans des conditions de température et de contraintes in situ, de l’échelle décimétrique à décamétrique (3) d’installer des observatoires permanents pour suivre au plus près l’évolution des failles au cours du cycle sismique. C’est une méthode clé pour mieux comprendre la mécanique des failles, qui mobilise une forte communauté internationale

La faille étudiée est la Faille Alpine, une faille longue de près de 850km. Située dans l’Ile Sud de la Nouvelle Zélande, elle sépare la plaque Pacifique de la plaque Indo-Australienne. Avec un déplacement horizontal de près de 31 mm/an, c’est l’une des failles transformantes les plus actives au monde [Molnar et Dayem, 2011]. Des paléosismologues ont montré que 24 séismes se sont produits régulièrement sur la faille, avec une récurrence de 329±68 ans, une régularité attribuée à la géométrie et à la lithologie simple de la faille [Berrymann et al, 2012]. Le dernier séisme s’est produit il y a 296 ans ; la faille est donc prête à rompre avec un séisme de forte magnitude (Mw>7, peut-être 8), et il est possible qu’une phase de nucléation enregistrable se produite, comme observé par Bouchon et al. [2011] sur la faille Nord-Anatolienne.

En automne 2014, une équipe Française (Grenoble/Montpellier) effectuera les mesures géophysiques en forage. Nous aurons ainsi un accès privilégié à ces données uniques. En couplant plusieurs données géophysiques (propriétés électriques et sismiques, imagerie de parois), nous souhaitons quantifier l’intensité et l’extension de la zone endommagée autour de la faille.

Prérequis : Connaissances des principes de la géophysique de subsurface.