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Mechanics of normal fault networks subject to slip-weakening friction

Authors :
Sylvie Wolf
Ioan R. Ionescu
Isabelle Manighetti
Michel Campillo
Laboratoire de Géophysique Interne et Tectonophysique (LGIT)
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Institut des Sciences de la Terre (ISTerre)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-PRES Université de Grenoble-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)
Laboratoire de Mathématiques (LAMA)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Geophysical Journal International, Geophysical Journal International, Oxford University Press (OUP), 2006, 165 (2), pp.677-691. ⟨10.1111/j.1365-246X.2006.02910.x⟩
Publication Year :
2006
Publisher :
HAL CCSD, 2006.

Abstract

International audience; We seek to understand how the stress interactions and the slip-weakening process combine within a non-coplanar, normal fault network to allow a slip instability to develop, and shape the final slip distribution on the system. In a first part, we perform a non-linear spectral analysis to investigate the conditions of stability and the process of slip initiation in an antiplane non-coplanar fault system subject to a slip-dependent friction law. That numerical model allows determining the zones that are able to slip within a fault network, as well as the location of the stress singularities. The resulting slip profiles on the faults show only a few different shapes, some of them with long, linear sections. This leads to formulate a general classification of slip profiles that can be used to infer the degree of fault interaction within any non-coplanar system. In a second part of work, we use our modelling to try reproducing the cumulative slip profiles measured on three real normal interacting faults forming a large-scale en echelon system. For that, we assume that cumulative slip profiles can be compared to the first static modal solution of our conceptual model. We succeed reproducing the profiles quite well using a variable weakening along the faults. Overall, the weakening rate decreases in the direction of propagation of the fault system. Yet, modelling the slip along the propagating, isolated termination segment of the system requires an unlikely distribution of weakening. This suggests that factors not considered in our analysis may contribute to slip profile shaping on isolated, propagating faults.

Details

Language :
English
ISSN :
0956540X and 1365246X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Geophysical Journal International, Geophysical Journal International, Oxford University Press (OUP), 2006, 165 (2), pp.677-691. ⟨10.1111/j.1365-246X.2006.02910.x⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b19e8d80722076d1ca248f750990ddbe
Full Text :
https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.02910.x⟩