I.3 Influence de la température sur le comportement des roches
I.3.1 Aspects microstructuraux
Lors d’une augmentation de température, les minéraux qui composent les roches subissent des dilatations thermiques. Des phénomènes d’incompatibilité de déformation surviennent alors lorsque l’ordre de
La variation du coefficient de dilatation thermique des minéraux en fonction de la température n’est pas linéaire. Le Tableau I.3 donne les valeurs de la dilatation thermique de la calcite et du quartz selon les axes cristallographiques et plus précisément l’axe c (axe ternaire). Ces deux minéraux sont les plus « sensibles » à la température puisque ce sont ceux qui ont à la fois les dilatations thermiques les plus importantes et les anisotropies de dilatation les plus marquées. De plus, le comportement de la calcite est particulier dans la mesure où ce minéral subit une contraction perpendiculairement à l’axe c pour une augmentation de température (la déformation volumique reste positive).
Pourcentage de dilatation thermique (%) entre 20 °C et :
Minéral
Axe
100 °C
200 °C
400 °C
600 °C
// axe c
0,19
0,48
1,12
1,82
Calcite
⊥ axe c
-0,04
-0,10
-0,18
-0,22
// axe c
0,08
0,18
0,43
1,02
Quartz
⊥ axe c
0,14
0,30
0,73
1,75
Tableau I.3 : Dilatation thermique de la calcite et du quartz.
Les phénomènes de dilatations différentielles provoquent une concentration des contraintes aux joints de grains et donc une fissuration. Plusieurs modèles existants sont utilisés pour interpréter la fissuration thermique [Homand 1986] : le modèle de l’inclusion sphérique, le modèle du bicristal, le modèle de l’agrégat polycristallin.
Néanmoins, le modèle de l’inclusion sphérique est celui qui est le plus couramment employé [Hettema 1996 ; Fredrich et al. 1986]. Il consiste à considérer une inclusion dont les propriétés physiques et mécaniques sont différentes de celles de la matrice au sein de laquelle elle se trouve. La Figure I.14 schématise ce modèle.
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