Un peu de rhéologie de base

[invite217f3aaa]

Bonjour,

je sens que je patauge un peu dans les révisions alors

En ce qui concerne les déformations on parle de déformation élastique, plastique et rupture.
Peut on faire le lien entre le comportement de la roche ( ductile, fragile ) et l'intensité de la contrainte appliquée ?
Si une roche se casse très facilement alors elle va facilement se déformer.
Alors un comportement extrèmement cassant d'une roches n'équivaut il pas à un comportement plastique ?
Si oui c'est facheux car comment peut on faire la différence entre un comportement fragile et ductile.....

Si j'utilise mal les termes n'hésitez pas à me reprendre. Et merci d'avance.
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[invite0617f33f]

Pour les termes, évite d'utiliser comportement avec plastique et cassant. Ils correspondent plutôt au type de déformation. Comportement s'utilise plutôt avec ductile et cassant.

Et sinon, la ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement. Ce n'est pas lié directement à la valeur de la contrainte nécessaire pour le déformer/casser. Prenons un chewin-gum machouillé et un chewing-gum neuf (en tablette, les dragées ça illustre moins bien). Donnons au chewing-gum machouillé une vague forme de tablette.
Maintenant, pour chacun, on prend une extrémité dans chaque main et on tire. Bilan des courses :
- pour le chewing-gum machouillé, la moindre traction provoque un allongement. En relachant, le chewing-gum ne reprend pas sa forme. On peut ainsi appliquer une contrainte assez forte sans que le chewin-gum casse : il s'allonge, et son diamètre diminue.
- pour le chewing-gum neuf, il faut tirer assez fort avant d'observer une déformation plastique, beaucoup plus que sur le machouillé. Le chewing-gum se déforme par contre peu, et va très vite se casser en deux.

Au final, il est plus facile de déformer le machouillé, mais plus facile de casser le neuf. Le premier est plutot ductile, le second plutot fragile (tout est relatif bien entendu, un chewing-gum neuf est plutôt ductile).

[invite0617f33f]

Et je viens de me rendre compte que ma dernière phrase était extrêmement mal formulée.

Pour rester dans la même forme, prenons aussi une lame de microscope. Les contraintes pour la déformer plastiquement ou la casser sont largement supérieures à celles mises en jeu pour le chewing-gum machouillé. Pourtant, le verre a un comportement plus cassant que le chewing-gum.

Bref, considère le comportement ductile/fragile en termes de striction plutôt que de facilité à déformer.

[invite217f3aaa]

Et je viens de me rendre compte que ma dernière phrase était extrêmement mal formulée

Non non je te trouves très clair.

Mais en fait je voulais savoir pour un même matériaux : prenons le chewing-gum neuf. On applique une contrainte croissante pour l'étirer. Au début on aura une déformation élastique ( = comportement élastique, oui je sais on ne parle pas de comportement élastique mais alors qu'est ce qu'on utilise ?), puis un comportement ductile puis il casse, jusque là pas de problème.

Imaginons une couche géologique maintenant : si elle a un comportement très ductile elle va avoir une déformation plastique sous faible contrainte. Si on prend une couche à comportement très très cassant elle va se cassé à la moindre contrainte et aura, au final, un comportement ductile, non ?

En fait cette question me vient car je n'arrive pas à lire ce diagramme

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite217f3aaa]

Autrement dit les roches n'ont jamais une déformation, sous l'effet d'une contrainte croissante, élastique puis plastique puis cassante.
Or ce schéma semble dire le contraire :

[yves25]

Quel que soit le matériau il a d'abord un comportement élastique, puis plastique puis cassant (ex l'acier)
Par contre, les différentes phases peuvent êtreplus ou moins longues (en f(contrainte))
Par ailleurs, les conditions de température et pression influent fortement : regarde ce qui se passe pour l'acier.

Mais c'est aussi ce que te dit Zunder avec son exemple du chewing gum.

Peut être as tu oublié la question pression, température dans ta façon d'appréhender le pb.

[invite0617f33f]

On applique une contrainte croissante pour l'étirer. Au début on aura une déformation élastique ( = comportement élastique, oui je sais on ne parle pas de comportement élastique mais alors qu'est ce qu'on utilise ?), puis un comportement ductile puis il casse, jusque là pas de problème.

Si, problème

Ton matériau est soit ductile, soit fragile. Il n'est pas d'abord ductile, puis devient fragile. Il est soit ductile, soit fragile. C'est pour ça que je te disais de penser la ductilité en terme de striction (le fait de s'amincir pour s'allonger sous l'effet d'une traction) qu'en terme de contraintes.

Bref : un matériau est soit ductile, soit fragile. C'est une propriété du matériau, ce n'est pas lié à la déformation. Ca peut par contre être modifié par la vitesse de déformation (si on tire un coup sec, un élastique se casse sans s'allonger) et la température.

[invite217f3aaa]

Merci, je vais méditer tout ça !

Température, nature du matériau, intensité de la contrainte et vitesse de déformation...trop de paramètres d'un coup !

[invited706c2ee]

C'est bien ça le problème et c'est pour ça que prévoir le comportement des roches est assez compliqué

La température augmente la ductilité de la roche : plus elle sera élevée, plus le comportement sera ductile. La pression lithostatique joue aussi un rôle prépondérant ; plus elle est élevée, plus la contrainte a apporter pour déformer la roche sera élevée... et une valeur élevée de pression lithostatique aura tendance a favoriser le comportement ductile. La pression de fluides est non négligeable et joue le rôle inverse : une pression de fluides élevée aura tendance a fracturer la roche et donc a provoquer une déformation fragile.

La nature de la roche est également un paramètre capital. Mais dans ce cas, Zunder, je ne suis pas forcément d'accord avec toi. Dans le contexte géodynamique, une roche (par exemple un granite) peut avoir d'abord un comportement fragile, puis ductile si elle a été enfouie profondément dans la croûte, et enfin à nouveau fragile en cas d'exhumation ! Il est vrai que chaque roche, selon sa nature, réagit différemment aux contraintes, mais là encore, ne confondons pas : terminologiquement, la rhéologie d'une roche n'est pas la même chose que le régime de déformation.

[invite217f3aaa]

La pression lithostatique joue aussi un rôle prépondérant ; plus elle est élevée, plus la contrainte a apporter pour déformer la roche sera élevée...

Bah dans le premier diagramme j'ai l'impression que la croute inférieure se déforme plus facilement que la croute supérieur. Or la croute inf. est sujette à une plus forte pression lithostatique elle devrait donc, d'après ce que tu me dis, se déformer plus difficilement.
Mais c'est là mon problème : je ne sais pas si j'interprète bien le premier diagramme.

[invite0617f33f]

La nature de la roche est également un paramètre capital. Mais dans ce cas, Zunder, je ne suis pas forcément d'accord avec toi. Dans le contexte géodynamique, une roche (par exemple un granite) peut avoir d'abord un comportement fragile, puis ductile si elle a été enfouie profondément dans la croûte, et enfin à nouveau fragile en cas d'exhumation !

J'ai bien précisé que la température et la vitesse de déformation pouvaient modifier le comportement de la roche.

Bah dans le premier diagramme j'ai l'impression que la croute inférieure se déforme plus facilement que la croute supérieur. Or la croute inf. est sujette à une plus forte pression lithostatique elle devrait donc, d'après ce que tu me dis, se déformer plus difficilement.
Mais c'est là mon problème : je ne sais pas si j'interprète bien le premier diagramme.

C'est pour cela qu'on parle de contrainte déviatorique quand on s'intéresse aux déformations des roches. On s'intéresse surtout aux contraintes en plus de la pression.
A ma connaissance, la pression lithostatique ne modifie pas particulièrement le comportement d'une roche (sauf si elle est assez forte pour modifier la structure cristalline). Je dirais que c'est l'élévation de température qui modifie le comportement de la croûte inférieure (et la rend plus ductile), mais c'est à confirmer.

[invited706c2ee]

Oui, là je confirme, dans la croute inférieure je pense que la température élevée est le facteur n°1 qui permet aux roches d'avoir un comportement ductile.

Mecton, pour lire le diagramme dont tu parles, il faut te dire que les champs colorés (à gauche de la droite de Byerlee et au-dessus des courbes de ductilité) correspondent aux domaines de résistance de la roche. A droite de la droite de Byerlee, les roches se déforment avec un comportement cassant ; sous les courbes de ductilité, elles se déforment avec un comportement ductile.

Pour la pression lithostatique je me suis mal exprimé. Son influence est notable jusqu'au pic de résistance : tu vois sur le diagramme que plus on s'enfonce dans la croûte, plus la roche est résistante, c'est à dire qu'il faut augmenter la contrainte pour sortir de l'enveloppe de résistance. Ceci est valable jusqu'au pic de résistance ; à partir de là, la roche est plus facile à déformer de façon ductile.

[Tawahi-Kiwi]

Salut Mecton,

J'avais poste en son temps, des diagrammes similaires pour expliquer la cratonisation...; ca peut eventuellement t'aider a comprendre....

http://forums.futura-sciences.com/sh...ad.php?t=88579

T-K