Geoϕlab Le Mans

Université du Maine

Geoϕlab est un laboratoire de modélisation expérimentale récent, développé depuis 2008 au sein de l’Université du Maine (UMR6112 - Laboratoire de Planétologie et Géodynamique de Nantes). Il dispose de 2 salles d’expérimentation. Le laboratoire s’est spécialisé dans la modélisation des déformations impliquant des fluides aux pores sous pression.


Les dispositifs originaux qui y sont développés permettent d’étudier le rôle des fluides dans l’activation/désactivation des niveaux de décollement et failles dans les prismes orogéniques ou bien le déclenchement et l’évolution des déformations dans les glissements gravitaires enracinés sur des détachements purement frictionnels.


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Depuis 4 ans, nous avons acquis une expertise dans la simulation de l’hydro-fracturation à différentes échelles : fracturation hydraulique de couvertures sédimentaires et formation d’injectites sableuses, processus de mise en place des magmas dans la croûte fragile, simulation de réservoir : processus de transport en milieu poreux, phénomènes de colmatage et fracturation hydraulique de réservoirs à partir de puits de réinjection d’eau.


L’anisotropie mécanique des matériaux et ses conséquences sur les phénomènes de fracturation constituent actuellement un nouvel axe de recherche en cours de développement.

Le laboratoire a participé à plusieurs programmes nationaux (actions Marges, INSU) et régionaux (Pays de la Loire) et développe actuellement des partenariats avec l’industrie.

PUBLICATIONS (depuis 2010) :


Lelandais, T., Ravier, É., Pochat, S., Bourgeois, O., Clark, C., Mourgues, R., & Strzerzynski, P., 2018. Modelled subglacial floods and tunnel valleys control the life cycle of transitory ice streams. The Cryosphere, 12(8), pp. 2759-2772. doi:10.5194/tc-12-2759-2018


Lelandais, T., Mourgues, R., Ravier, É., Pochat, S., Strzerzynski, P., & Bourgeois, O., 2016. Experimental modeling of pressurized subglacial water flow: Implications for tunnel valley formation, Journal of Geophysical Research: Earth Surface. doi:10.1002/2016JF003957


Bureau, D., Mourgues, R., Cartwright, J., 2014. Use of a new artificial cohesive material for physical modelling: Application to sandstone intrusions and associated fracture networks, Journal of Structural Geology, Vol.66, pp.223–236. doi:10.1016/j.jsg.2014.05.024


Galland, O., Burchardt, S., Hallot, E., Mourgues, R., Bulois, C., 2014. Dynamics of dikes versus cone sheets in volcanic systems, J.G.R. Solid Earth, vol 119, Issue 8, pp.6178-6192. doi:0.1002/2014JB011059


Mourgues, R., Lacoste, A., Garibaldi, C., 2014. The Coulomb critical taper theory applied to gravity instabilities, J.G.R., Vol.119, Issue 1, pages 754–765. doi:10.1002/2013JB010359


Bergamo, P., Bodet., L., Socco, L.V., Mourgues, R., Tournat, V., 2014. Physical modelling of a surface-wave survey over a laterally varying granular medium with property contrasts and velocity gradients, Geophys. J. Int., doi: 10.1093/gji/ggt521


Zanella, A., Cobbold, P.R., & Le Carlier de Veslud, C., 2014. Physical modelling of chemical compaction, overpressure development, hydraulic fracturing and thrust detachments in organic-rich source rock, Marine and Petroleum Geology, 55, pp.262-274. doi:10.1016/j.marpetgeo.2013.12.017.


Belguith, Y., Geoffroy, L., Mourgues, R., Rigane, A., 2013. Analogue modelling of Late Miocene–Early Quaternary continental crustal extension in the Tunisia–Sicily Channel area, Volume 608, pp.576–585


Mourgues, R., Bureau, D, Gay, A., Bodet, L., Gressier, J.B., 2012. Formation of conical intrusions in sedimentary basins: experiments involving pore fluids and implications for sandstone intrusions, E.P.S.L., 313-314, pp.67-78.


Lacoste, A., Vendeville, B., Mourgues, R., Loncke, L., Lebacq, M., 2012. Gravitational instabilities triggered by fluid overpressure and downslope incision - Insights from analytical and analogue modeling, Journal of Structural Geology, 42, pp.151-162.


Gay, A., Mourgues, R., Bureau, D., Berndt, C., Plancke, S., Laurent, D., Gautier, S., Lauer, C., Loggia, D., 2012. Anatomy of a fluid pipe in the Norway Basin : initiation, propagation and 3D shape, Marine Geology, 332-334, pp. 75-88.


Pons A., Mourgues, R., 2012. Deformation and stability of over-pressured wedges - insight from sandbox models, Journal of Geophysical Research,117, B09404, doi:10.1029/2012JB009379.


Abdelmalak, M., Mourgues, R., Galland, O., Bureau, D., 2012. Fracture mode analysis and related surface deformation during dyke intrusion: Results from 2D experimental modelling, E.P.S.L., pp.359-360, 93-105.


Mourgues, R., Gressier, J.B., Bodet, L., Bureau, D., Gay, A., 2011. “Basin scale”/“localized” pore pressure/stress coupling - implications for trap integrity evaluation, Marine and Petroleum Geology, 28, 5, pp.1111-1121.


Gressier, J.B., Mourgues, R., Bodet, L., Cobbold, P.R., Mathieu, J.Y., Galland, O., 2010. Control of pore fluid pressure on depth of emplacement of magmatic sills: An experimental approach, Tectonophysics, 489, 1-4, pp.1-13.


Bodet, L., Jacob, X., Tournat, V., Mourgues, R., Gusev, V., 2010. Elasticity profile of an unconsolidated granular medium inferred from guided waves: Toward acoustic monitoring of analogue models, Tectonophysics, 496, pp. 99-104.

EQUIPEMENTS PRINCIPAUX :


Appareillages d’expérimentation :


PRISM Fluid : Appareillage en aluminium, verre et MDF permettant de reproduire les déformations compressives des prismes orogéniques 2D contenant de fortes pressions de fluide interstitiel. Le dispositif permet d’injecter de l’air dans les modèles afin de recréer des niveaux de décollements dont l’efficacité est contrôlée par la pression du fluide. Il est possible de contrôler dans le temps et l’espace la distribution des pressions au sein du modèle.  Contrôle moteur+vérin via PC portable. Dimensions : 2.5 m, zone d’injection de l’air : 1 m via 40 cellules de 5*10 cm.


PRISM 2D : Appareillage en aluminium, verre et MDF permettant de reproduire les déformations compressives des prismes orogéniques 2D. Contrôle moteur+vérin via PC portable. Dimensions : 20 x 120 cm.


HydroFRACT2D : Appareillage en aluminium et verre pour la simulation du processus de colmatage et/ou l’hydrofracturation dans un réservoir analogue saturé en eau à partir d’un puits d’injection horizontal. Injection de l’eau par un injecteur de 3 mm de diamètre. Contrôle des débits d’injection par pompe à engrenages couplée à un débitmètre, le tout piloté via PC portable. Capteurs de pression à l’injection et en 5 points dans le réservoir. Dimensions : 80 x 50 x 5 cm.


HydroFRACT3D : Appareillage en aluminium et verre pour la simulation du processus de colmatage et/ou l’hydrofracturation dans un réservoir analogue saturé en eau à partir d’un puits d’injection horizontal. Injection de l’eau par un injecteur de 3 mm de diamètre et 30 cm de long. Contrôle des débits d’injection par pompe péristaltique à 6 têtes couplée à un débitmètre, le tout piloté via PC portable. Capteurs de pression sur l’injecteur en 5 points. Dimensions : 80 x 50 x 30 cm.


SAND-INJECT2D : Appareillage en aluminium et verre pour la simulation des processus de formation des intrusions de sable : fracturation hydraulique d’une couverture sédimentaire, fluidisation et injection du sable depuis un réservoir en surpression. Modèle immergé. Capteur de pression dans le réservoir. Dimensions : 70 x 40 x 5 cm.


MAGMA-2D : Appareillage en aluminium et verre pour la simulation des processus de fracturation et formation d’intrusions magmatiques (fluide visqueux non percolant en milieu cohésif). Injection via pompe et vérin, piloté via PC portable. Dimensions : 70 x 40 x 5 cm.


LANDSLIDE-Fluid1 : Appareil MDF, aluminium pour la simulation de glissements de terrains déclenchés par de fortes pressions de fluide interstitiel. Injection d’air sur une zone de 20 x 35 cm. Pression de fluide à la base uniforme. Dimensions : 40 x 60 x 60 cm.


LANDSLIDE-Fluid2 : Appareil MDF, aluminium pour la simulation de l’étalement gravitaire de biseaux sédimentaires. Instabilités gravitaires déclenchées par de fortes pressions de fluide interstitiel. Contrôle de la distribution de pression sous le biseau par déplacement d’un tamis basal. Pression de fluide à la base non uniforme. Dimensions : 40 x 60 x 20 cm.


HYDRO-TENSILE : Appareil de mesure de la perméabilité à l’air et de la résistance en tension des matériaux faiblement cohésifs par fracturation hydraulique. Contrôle du débit d’injection d’air par manomètre à flotteur et contrôle de la pression par manomètre en U. Dimensions : 30 x 30 cm.


COREL100 : Système d’acquisition d’images en continue par caméra numérique rapide 100 im/s et système de corrélation d’images pour la mesure 2D des déplacements et déformations. PC fixe d’acquisition.


MULTI-CIS : Appareil de cisaillement direct permettant la mesure des paramètres de cohésion et friction dans plusieurs directions pour des matériaux anisotropes. Dimensions : 30 x 30 x 50 cm.


Métrologie analogique et numérique :


Appareils photos numériques : 1 EOS 50, 2 EOS 350 + objectifs associés. Système d’éclairage fixe sur rail + système d’éclairage mobile, 2 pieds photo, 1 potence photo 2.8 m, 1 Magic Arm.


Capteurs de débit et de pression : Keller, Bronkhorst


Acquisition et traitement des données :


3 PC portable. Logiciels ; Real Basic, C++, GMT, Illustrator, Photoshop.


Pilotage moteurs pas à pas et capteurs :


2 Moteurs Brusless Motomate Crouzet à contrôleur logique intégré et réducteur.


Divers :


Deux salles expérimentation. Ventilations forcées.

RESPONSABLES SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES :


R. MOURGUES (PR), P. STRERZYNSKI (MCF) et C. GRUBER (AT)

CONTACTS :


Régis MOURGUES

Maître de Conférences

Laboratoire de Géologie,

Bâtiment des Sciences naturelles

Faculté des Sciences et Technique,

Université De Maine

1 Avenue O. Messiaen

72000 Le Mans, Cedex 09

Tel. : +33 (0)2 43 83 32 37

Regis.Mourgues@univ-lemans.fr


Pierre STRZERZYNSKI

Maître de Conférences

Laboratoire de Géologie,

Bâtiment des Sciences naturelles

Faculté des Sciences et Technique,

Université De Maine

1 Avenue O. Messiaen

72000 Le Mans, Cedex 09

Tel. : +33 (0)2 43 83 32 34

Pierre.Strzerzynski@univ-lemans.fr


Christelle GRUBER

Adjointe technique

Laboratoire de Géologie,

Bâtiment des Sciences naturelles

Faculté des Sciences et Technique,

Université De Maine

1 Avenue O. Messiaen

72000 Le Mans, Cedex 09

Tel. : +33 (0)2 43 83 32 30

Christelle.Gruber@univ-lemans.fr

PRESENTATION :