Modélisation cinématique discrète de la déformation 3D des bassins sédimentaires

English. The present work deals with three-dimensional deformation of sedimentary basins. The main goal of the work was to propose new ways to study tectonic deformation and to insert it into basin-modeling environment for hydrocarbon migration applications. To handle the complexity of the deformation, the model uses cinematic laws, a discrete approach, and the construction of a code that allows the greatest diversity in the deformation mechanisms we can take into account. The 3D-volumic deformation is obtained through the calculation of the behavior of the neutral surface of each basin layer. The main idea is to deform the neutral surface of each layer with the help of geometrical laws and to use the result to rebuild the volumic deformation of the basin. The constitutive algorithm includes three characteristic features. The first one deals with the mathematical operator we use to describe the flexural-slip mechanism which is a combination of the translation of the neutral surface nodes and the rotation of the vertical edges attached to the se nodes. This performs the reversibility that was required for the basin modeling. The second one is about the use of a discrete approach, which gives a better description of the global deformation and offers to locally control volume evolutions. The knowledge of volume variations can become a powerfuI tool in structural geology analysis and the perfect complement for a field study. The last one concerns the modularity of the developed code. Indeed, the proposed model uses three main mechanisms of deformation. But the architecture of the code allows the insertion of new mechanisms or a better interaction between them. The model has been validated first with 2D cases, then with 3D natural cases. They give good results from a qualitati ve point of view. They also show the capacity of the model to provide a deformation path that is geologically acceptable, and its ability to control the volume variations of the basin through the deformation.

French. L'ouvrage traite de la déformation 3D des bassins sédimentaires. L'objectif est l'étude de la déformation tectonique, puis son intégration dans la modélisation de bassin pour des calculs de migration d'hydrocarbures. Pour répondre à la complexité des phénomènes, le modèle s'appuie sur des principes cinématiques et l'utilisation d'une méthode discrète, ainsi que sur le développement d'un outil informatique qui autorise une grande diversité dans les mécanismes de déformation pris en compte. La déformation volumique 3D est obtenue à partir de l'étude du comportement de la surface neutre de chaque couche déformée du bassin. L'idée est de déformer la surface neutre de chaque couche, puis de s'appuyer sur ce résultat pour reconstituer la déformation volumique du bassin. L'algorithme intègre trois caractéristiques. La première porte sur l'opérateur mathématique utilisé pour modéliser le plissement par flexion qui est une combinaison de translation des points de la surface neutre et de rotation des segments verticaux rattachés à ces points. Ceci assure la réversibilité de la modélisation. La seconde porte sur l'utilisation d'une approche discrète autorisant une meilleure description de la déformation et permettant de contrôler localement son évolution. La connaissance des variations locales de volume peut devenir un puissant outil d'analyse en géologie structurale et le parfait complément d'une étude de terrain. La troisième concerne la modularité du code développé: le modèle intègre trois mécanismes de déformation, mais l'architecture du code autorise l'insertion future d'autres mécanismes ou une plus forte interaction entre ceux-ci. Le modèle a été validé tout d'abord sur des cas 2D, puis 3D naturels. Ils offrent des résultats satisfaisants d'un point de vue qualitatif. Ils mettent en lumière l'aptitude du modèle à proposer un chemin de déformation géologiquement acceptable, ainsi que sa capacité à contrôler les variations volumiques du bassin au cours de la déformation.