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]]>Les pâtes sont des matériaux faits de petits grains mouillés par (ou immergés dans) un milieu liquide. Des exemples typiques sont les sols et les boues (particules d’argile immergées dans une phase aqueuse), les liants hydrauliques pendant leur mise en œuvre (bétons, ciments, mortiers, ciments-colles, plâtres, enduits), les pâtes céramiques crues, les peintures et un bon nombre de produits alimentaires. Dans ces matériaux, les grains sont maintenus en contact par des forces adhésives. Le système de grains et de contacts forme un réseau qui s’étend à travers tout le matériau et s’oppose à sa déformation. Pour faire couler la pâte, il faut fragmenter ce réseau, ce qui nécessite l’application d’une contrainte qui dépasse sa résistance.
Au cours du temps, les pâtes vieillissent : les grains se déplacent en optimisant leurs contacts, le réseau de connexions se renforce et la résistance à l’écoulement augmente. On peut visualiser les effets de ce vieillissement par une expérience très simple. On dépose une masse de pâte sur un support incliné et on la laisse s’étaler sous l’effet de la gravité. L’étalement s’arrête quand la force due à la gravité est équilibrée par la résistance due au réseau de connexions dans la pâte, distribuée dans tout le film. À ce stade, on augmente un peu l’inclinaison du support. Si la pâte avait des propriétés invariantes dans le temps, elle recommencerait à s’étaler, jusqu’à ce que son épaisseur ait suffisamment diminué pour que sa résistance équilibre la nouvelle valeur de la force due à la gravité. Cependant, pour les matériaux pâteux, on constate qu’il faut augmenter considérablement l’inclinaison pour déclencher un nouvel étalement, et que ce nouvel étalement ressemble à un décrochage par avalanche. L’hystérésis, c’est-à-dire le décalage entre la première force appliquée et la nouvelle, augmente avec le temps de repos entre les deux phases d’étalement. La pâte a donc pu, après son premier étalement, optimiser ses contacts et renforcer son réseau de connexions.
Inversement, les pâtes peuvent rajeunir sous l’effet d’un écoulement imposé : les pâtes usuelles peuvent être fluidifiées par application de déformations suffisantes. Les déplacements relatifs imposés aux grains brisent leurs contacts et ceux qui se reforment sont moins bons ; le réseau de connexions est ainsi ramené à un état antérieur, et la résistance de la pâte à l’écoulement est plus faible. Une autre forme de rajeunissement est la formation de fissures remplies de liquide qui facilitent les glissements au sein de la pâte. De manière générale, tous ces défauts sont localisés dans une région de la pâte qui prend un comportement liquide tandis que le reste se comporte toujours comme un solide. Le passage à l’état liquide d’une partie du matériau peut être à l’origine de glissements ou d’écoulements catastrophiques tels qu’on les observe dans les coulées de boue.
Les matériaux que nous avons décrits jusqu’à présent sont des systèmes tridimensionnels, bloqués par l’empilement des grains dans un volume limité. On trouve des comportements semblables pour le blocage de deux surfaces l’une sur l’autre dans les phénomènes de frottement. Ces phénomènes jouent un rôle déterminant dans le fonctionnement de tous les systèmes mécaniques, depuis les freins de nos engins motorisés jusqu’aux disques durs de nos ordinateurs et aux nanomachines que nous essayons de développer.
L’expérience de base est simple à réaliser : on tire, par un ressort, un bloc pesant sur un support plan. La force appliquée tend à déformer le joint qui sépare les deux matériaux. Ce joint est formé des dernières couches atomiques ou de molécules de chaque matériau, près de sa surface, et des molécules ou particules qui sont toujours adsorbées sur les surfaces. Au début de l’expérience, la force appliquée est faible et le joint se déforme de manière élastique ; lorsque la force dépasse un certain seuil, il cède et se déforme de manière plastique, comme le ferait un solide faible ou un fluide à seuil. Ces phénomènes de coincement et de déblocage présentent les mêmes caractéristiques de vieillissement et de rajeunissement que les pâtes et les verres fragiles, au-dessus de leur transition vitreuse. Lors du déplacement, le joint se désorganise, de la même manière qu’une pâte rajeunit sous cisaillement : on mesure alors une résistance au déplacement plus faible que le frottement statique. Au repos, le joint se réorganise et optimise ses contacts, de la même manière qu’une pâte vieillit au repos : le seuil de frottement statique augmente alors avec le temps de repos. Les phénomènes de frottement peuvent ainsi être décrits comme la déformation d’un matériau désordonné, confiné entre les surfaces et leurs aspérités, et qui vieillit ou rajeunit comme le fait une pâte, une dispersion colloïdale ou un verre.
Pour certaines vitesses de traction, on constate que l’assemblage bloque et cède alternativement : en anglais, on parle de stick- slip3. Ce phénomène se voit bien lorsqu’un outil broute lors de l’usinage d’une pièce, et il s’entend lorsqu’on arrache brusquement un ruban adhésif ou encore lorsqu’on fait frotter un archet sur la corde d’un violon.
Le stick-slip qui accompagne l’arrachement du ruban adhésif est analysé en termes de propagation d’une fissure dans le matériau adhésif, viscoélastique. À faible vitesse d’arrachement, la fissure se propage de façon continue ; il en va de même aux grandes vitesses. Il existe un régime de vitesses intermédiaires pour lesquelles la dissipation visqueuse de l’énergie de déformation dans l’adhésif décroît lorsque la vitesse croît. La propagation de la fissure est alors instable et sa vitesse saute alternativement d’une valeur élevée à une valeur faible.
Des phénomènes de stick-slip se manifestent aussi dans l’écorce terrestre. La source des tremblements de terre est constituée par une région de faille qui glisse brusquement. Les deux compartiments de part et d’autre de la faille, soumis à l’action des contraintes de cisaillement tectoniques, se déforment élastiquement pendant un temps. En effet, la faille ne peut glisser en raison du frottement solide causé par la brèche de faille, fragments de roche qui tendent à se souder avec le temps (encore un phénomène de vieillissement). L’énergie emmagasinée augmente et lorsque la contrainte atteint une certaine valeur, la faille se met à glisser de manière instable, car le frottement décroît avec l’augmentation de la vitesse de déplacement. C’est le tremblement de terre. La contrainte se relâche, le glissement s’arrête, la faille est remise en charge, et le cycle peut recommencer au bout d’un certain temps (quelques années ou quelques siècles).
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]]>Les grands courants océaniques de surface résultent pour l’essentiel d’un état d’équilibre (appelé équilibre géostrophique) entre le gradient de pression et l’entraînement des masses d’eau sous l’action de la rotation terrestre (effet de Coriolis). La force de Coriolis tend en effet à dévier les courants océaniques vers l’Est dans l’hémisphère Nord et vers l’Ouest dans l’hémisphère Sud. Poussés par le vent et déviés par la force de Coriolis, les courants océaniques de surface décrivent des grandes boucles appelées «gyres». Les principaux courants sont le Gulf Stream et le courant de l’Atlantique Nord, le Kuro-Shivo dans la Pacifique Nord-Ouest, le courant austral autour de . l’Antarctique, et les systèmes de courants i dans les trois grands océans. Ces courants la chaleur accumulée par les échanges thermiques avec l’atmosphère dans les régions tropicales ver les plus hautes latitudes, avant de la restituer à l’atmosphère. le Gulf Stream et le courant de l’Atlantique Nord sont ainsi responsables du climat tempéré de l’Europe occidentale .
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]]>Le système doris comprend un réseau permanent d’une cinquantaine de balises émettrices réparties de façon homogène à la surface de la Terre, ainsi qu’un récepteur embarqué sur satellite. Les signaux radioélectriques émis – en permanence – par les balises au sol, sont reçus par le satellite avec une fréquence décalée par rapport à la fréquence émise (effet Doppler). Ils
-…) et spot donnent ainsi une mesure de la vitesse relative du satellite par rapport à la Terre.
De l’analyse de ces mesures, on déduit la trajectoire précise du satellite, ainsi que la position des balises, leurs déplacements à la surface terrestre, les mouvements du centre de masse de la Terre et du pôle de rotation terrestre.
Le premier instrument doris a été placé sur le satellite spot-2 lancé en 1990. Plusieurs autres instruments doris ont été mis en orbite sur les satellites spot-3 (1993- 1996), Topex-Poséidon (1992-…), spot-4 (1998-…), jason-1 (2001-…), envisat (2002-5 (2002-…).
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]]>Différence entre interférométrie radar et mesure GPS (schéma ci-dessus). Sur une zone propice aux tremblements de terre, deux failles sont encadrées par des récepteurs GPS (1 et 2). En réalité, une seule de ces failles a bougé, avec un mouvement horizontal dissymétrique (flèches rouges). Une «petite» déformation s’est également produite. Les récepteurs GPS mesurent la déformation en trois dimensions. Ils sont capables de mesurer la dissymétrie (la partie gauche s’est plus déplacée que la partie droite) et savent que le mouvement est purement horizontal (seules les coordonnées Sud et ouest sont affectées). En revanche, ils ne détectent pas la petite déformation et ne disent pas laquelle des failles a bougé. Le radar ne mesure que la combinaison des ma* dissymétriques (pas de mesure absolue exactement leur projection sur l’axe de visé* bleue aller-retour). Il peut dire quelle faille = partie déplacée du paysage apparaît en bleu)et peut détecter la petite déformation, car l’information est donnée sous forme d’image.
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]]>Le cas des laves est spectaculaire, car il existe très peu d’objets sur Terre dont la température est de plusieurs centaines de degrés. Dans les pages 94 et 98, les différents objets se distinguent par la variété de leur signature spectrale, qui leur permet de moduler les couleurs envoyées par le spectre solaire. Ces objets, dont la température varie de moins quelques dizaines de degrés à plus quelques dizaines de degrés, selon la zone de la Terre où ils se trouvent et selon la saison, ont également un rayonnement propre, tout comme le Soleil. Mais le maximum de rayonnement de ces objets beaucoup plus froids que la surface du Soleil se situe dans l’infrarouge dit «lointain», avec des longueurs d’onde de l’ordre de dix micrométres qui font plus rarement l’objet de mesures par satellites Le rayonnement propre de laves dont la temperature peut atteindre 700 °C correspond à des longueurs d’onde plus courtes, de l’ordre de trois micromètres. Le rayonnement propre de ces objets est alors accessible aux bondes«moyen infrarouge». Il est enregistré par le ceci même la nuit puisque ici on ne mesure pLus la lumière solaire réfléchie, mais la lumière directement émise par l’objet chaud . lesignature spectrale spectrale specifique des laves permet également de les distinguer des outres objet dans les images prises de jour
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]]>la direction de l’océan Indien, très profond autour de l’île de la Réunion, qui a été entièrement construite par des volcans à partir du fond de l’océan. La forme du cratère géant qui entoure la zone de l’éruption,et qui est ouvert vers la mer, suggère que de tels . catastrophiques se soient produits dans ,e : autre leçon de cette expérience est la conséquence d’un coup de chance. La dernière image datant d’avant l’éruption a été prise 30 heures auparavant, c’est-à-dire-juste avant, compte tenu de ce que le satellite radars ne repasse que tous les 24 jours au-dessus d’un même site dans les mêmes conditions de prise de vue. La comparaison de cette image avec d’autres images encore antérieures a montré que le volcan s’était peu ou pas du tout deformé avant la dernière journée précédant l’éruption .une forte déformation n’est donc pas un signe précurseur systématique des éruptions. Cependant, comme nous l’avons vu page 56, les volcans peuvent se déformer considérablement sous l’effet des variations de pression interne, même en dehors des périodes éruptives.
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]]>The post LA RESPIRATION DES VOLCANS first appeared on Geographie.
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]]>The post LA CARTOGRAPHIE DES DEFORMATIONS DU SOL DUES AUX TREMBLEMENTS DE TER first appeared on Geographie.
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]]>Pour simplifier, nous considérons que l’atmosphère n’a pris aucune part dans cette mesa» peut être confirmé avec plusieurs mesures indépendantes). Chaque frange restante corresp : un déplacement le long de la ligne de visée de 5,6 centimètres en aller-retour (la longueur d’O: ou encore de 2,8 centimètres en aller simple. Comme pour la topographie et ses lignes de niveau, est ambiguë. Pour mesurer le déplacement d’un point quelconque de l’image, par exemple le faut partir d’une zone de l’image où l’on fait l’hypothèse d’un déplacement nul, par exemple k puis compter les franges jusqu’au point A. On obtient un nombre entier de franges auquel il t ter la différence de phase entre B et A (c’est-à-dire le nombre de franges non entier). Dans notre A et B ont la même couleur sur l’interférogramme. Le déplacement de A a donc été exacterr.erx franges, soit environ 15 centimètres.
La mesure ne permet pas d’atteindre la déformation très près de la rupture au sol. Dans >. la déformation évolue de plus en plus vite, et finit par dépasser une longueur d’onde à Tinter:, d’un pixel de l’image radar. Comment pourrait-on alors définir la différence des phases sur ce signal apparaît brouillé. Comment mesurer la rupture de surface? On peut soit avoir recours à une moins précise (voirpage 44), mais non ambiguë et moins perturbée par les fortes déformations, ser la petite astuce mathématique de la page 52 en observant que le nombre de franges sur un fermé est toujours nul! Pour que cela ait un sens, il faut tenir compte du signe des franges. Par si une frange est parcourue dans le sens rouge-bleu-jaune, nous dirons qu’elle est positive et n terons 1 à notre compte. Si la frange est rouge-jaune-bleu, elle sera alors négative et nous renr~- compte. Dans l’exemple schématique de la page 53, le cercle en rouge comprend bien un r. franges nul. Il en est de même du cercle en blanc sur l’interférogramme. En revanche, le parco: en noir, orienté dans le sens des aiguilles d’une montre, qui intercepte la rupture de surface, j. compter 40 franges (avec la convention de compter positivement les franges «rouge-bleu-jaune• tivement les franges «rouge-jaune-bleu»). La partie obscure, au voisinage de la rupture, corresp~ à -40 franges, puisque le total sur un parcours fermé doit être nul. Le tour est joué!
De même qu’une mesure interférométrique empile des causes différentes de variations de (essentiellement déplacements, topographie et effets atmosphériques), une mesure comme celle exemple, qui couvre un intervalle de 18 mois, empile des déplacements qui se sont produits à de* différentes. Ainsi l’essentiel de la déformation de l’image est causé par le tremblement de terre ce du 18 juin 1992. La déformation circulaire en C sur l’image correspond à un deuxième tremblement de terre quelques heures plus tard. La déformation circulaire en D correspond à un tremblement de plus faible magnitude, qui s’est produit le 4 décembre 1992.
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]]>The post LA DETECTION DE GLISSEMENTS INFIMES DE FAILLE first appeared on Geographie.
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]]>La rupture se traduit par une discontinuité dans l’image qui correspond environ au n frange, c’est-à-dire au tiers d’une demi-longueur d’onde en aller simple (voir page 50). convaincre, il faut remarquer que la frontière entre les couleurs blanche et jaune, d’un côté de La correspond approximativement à la frontière entre les couleurs jaune et bleue, de l’autre c rupture. Or, si nous regardons la table de couleurs située sous les images, nous constatons que la entre les transitions du blanc au jaune d’une part, du jaune au bleu d’autre part, est égale ai cycle de couleur complet, qui représente une longueur d’onde. (La table de couleurs donne d de couleurs, ce qui permet d’étudier n’importe quel intervalle, y compris de part et d’autrr ou de la fin du cycle de couleurs.) Comme les données proviennent du satellite ERS-1, dont .i d’onde est de 5,6 centimètres, le décalage correspond à un déplacement d’environ 9 millim la direction du satellite, en aller simple. Le déplacement réel est en réalité supérieur, car on n’en que la projection sur l’axe entre le sol et le satellite. En tenant compte de l’angle d’incidence ^ radar (23°), de l’orientation de la faille au Nord-Ouest, et en faisant l’hypothèse qu’il s’agit c » renient horizontal, on peut reconstituer l’amplitude du déplacement au sol. Cette amplitude est de trois centimètres. La mesure interférométrique est cependant ambiguë : comment savoir si _i atteint un tiers de frange ou bien un tiers de frange plus une frange ou encore un tiers de frar une frange? On utilise la continuité de l’interférogramme. Sur tout trajet fermé dessiné sur 1 gramme, 011 doit en effet trouver zéro frange (voir la figure de la page ci-contre, en bas). C’est une mathématique de ce type de mesure. En traçant un cercle ou tout autre trajet qui comprend uni de faille, on peut compter le nombre de franges en suivant le trajet, en excluant uniquemen ronnement immédiat de la rupture. Le nombre de franges correspondant à la faille est exacte:– posé du nombre de franges «cachées» dans la rupture de faille. Dans l’exemple de Landers (v on peut ainsi compter une quarantaine de franges cachées. Dans le cas que nous avons ici. il que nous sommes dans la même frange, de part et d’autre de la rupture.
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