Projet Crack the rock

Projet ERC
Durée  : 1 Oct. 2024 - 30 Sept. 2029.
Contact à ISTerre : Eric Larose


Le mode de fracturation rapide et violent des roches lorsque les forces dépassent leur résistance mécanique est remis en question par l’érosion des affleurements, où les fissures peuvent se développer progressivement en dessous de la limite de résistance du matériau, créant une rupture progressive appelée fissuration sous-critique.



Les conditions météorologiques, telles que les changements de température, la pluie et le gel, sont une source majeure de contraintes cycliques et d’endommagement cumulatif lent de la roche. Cependant, il existe peu d’observations quantitatives sur le terrain pour confirmer les mécanismes derrière la fissuration des falaises. Par conséquent, il est actuellement impossible de prédire les chutes de pierres et de quantifier la relation entre les forces météorologiques quotidiennes ou saisonnières et la production de fissures dans les roches.

L’objectif principal de l’ERC Crack The Rock est de quantifier, cartographier et surveiller les changements de contraintes, la production de fractures et d’éboulements pour déterminer les facteurs qui influencent les fissures et les chutes de pierre. Cette étude sera menée localement et sur une échelle temporelle courte (plusieurs heures à plusieurs mois) pour établir un modèle de production de fissures. Un outil expérimental basé sur l’échographie des roches, la sismologie environnementale, la météorologie et la géologie sera déployé sur trois falaises naturelles dans différents contextes climatiques et géologiques. Les résultats obtenus permettront de comprendre les caractéristiques climatiques générales influençant la fissuration des roches à une échelle mondiale. Un autre objectif est de prédire l’impact du changement climatique sur l’érosion des roches en appliquant des scénarios climatiques au modèle de fracturation des fissures et de production d’éboulements.

L’objectif final est d’identifier les conditions géographiques et géologiques susceptibles d’augmenter ou de diminuer la production de fractures et d’éboulements dans les décennies à venir.

Ces travaux permettront de prévoir les chutes de pierres et l’impact du changement climatique sur l’érosion des roches.




Membres de l’équipe


Eric Larose

Directeur de recherche
Éric Larose est directeur de recherche au CNRS et chercheur principal (PI) du projet « Crack the Rock ». Fort d’une formation en acoustique et en sismologie, il a apporté des contributions pionnières aux techniques d’imagerie et de surveillance du bruit sismique ambiant, jetant ainsi les bases de la sismologie environnementale. Il mène actuellement des recherches sur les risques naturels, notamment les chutes de pierres, les glissements de terrain et les avalanches de neige, et se passionne pour les environnements montagneux. Le Dr Larose est également très impliqué dans la vulgarisation scientifique, ayant participé à de nombreuses interviews télévisées et radiophoniques ainsi qu’à des documentaires. Il est le fondateur du festival du film « Mountains and Sciences ».

Ludovic Moreau

Geophysicien

Ludovic Moreau est géophysicien au laboratoire ISTerre. Ses travaux portent principalement sur le développement de méthodes en sismologie environnementale, et plus particulièrement sur la caractérisation des propriétés mécaniques de la glace de mer à l’aide d’approches fondées sur l’interférométrie du bruit sismique. Il travaille également sur des applications à l’échelle ultrasonique visant à caractériser des matériaux hétérogènes par des méthodes d’essais non destructifs.











Laurent Baillet

Professeur

Laurent Baillet a obtenu son doctorat à l’école doctorale MEGA de l’INSA de Lyon en 1994. Depuis 2005, il est professeur titulaire à l’université de Grenoble. Il est membre de l’équipe « Failles » au sein du Laboratoire Institut des sciences de la Terre. Ses domaines de recherche portent notamment sur la formulation par éléments finis des problèmes de contact avec frottement en déformation forte, la rupture dynamique aux interfaces de frottement, les avalanches de roches et la surveillance des glissements de terrain.












Romain Rousseau

Doctorant

Romain est doctorant au sein du projet ERC « Crack the Rock ». Ses travaux consistent à mettre en place une expérience acoustique active sur une falaise afin de produire des images haute résolution, permettant ainsi d’observer comment les conditions météorologiques influencent la dynamique de la dégradation de la roche.





















Alex Rolland

Ingénieur

Alex participe au projet en tant qu’ingénieur en instrumentation et acquisition de données. Il est chargé de concevoir et de mettre en œuvre le système d’acquisition de données acoustiques, tant au niveau matériel que logiciel. Cela implique de choisir les batteries et les panneaux solaires adaptés pour l’alimentation électrique, de fabriquer des boîtiers permettant de fixer le système sur la falaise et de le maintenir en état de fonctionnement en extérieur, de programmer la transmission et l’acquisition des données, et enfin de s’assurer que nous obtenons des signaux de bonne qualité à analyser.

Agnes Helmstetter
Chercheuse

Agnès Helmstetter est chercheuse au CNRS à l’ISTerre depuis 2005. Elle travaille sur la surveillance sismique des séismes, des mouvements de masse et des glaciers, en analysant les signaux sismiques afin de détecter, classer et localiser ces événements.












Noélie Bontemps

Chercheuse

Noélie a soutenu sa thèse de doctorat en 2019 à l’ISTerre, où elle a étudié l’effet combiné des séismes et des précipitations sur le déclenchement des glissements de terrain. Elle a ensuite travaillé pendant deux ans comme chef de projet pour des projets de recherche européens (PACIFIC, Faultscan, F-Image, SEISMAZE). Elle est actuellement chercheuse postdoctorale à l’ISTerre avec le CNRS dans le cadre du projet Crack the Rock, où elle s’intéresse à l’impact des facteurs météorologiques sur la fracturation des roches à l’aide de la modélisation et des données sismiques.



David Amitrano

Professeur

David est professeur titulaire en géomécanique à l’ISTerre en tant que chercheur et à Polytech-Grenoble en tant qu’enseignant. Il est spécialiste de la modélisation de l’endommagement progressif des matériaux fragiles tels que la roche et le béton. Il participe également à des recherches sur la rupture d’éléments naturels tels que les glissements de terrain et les chutes de pierres. Il dirige l’Observatoire des falaises de la Chartreuse, qui accueille des expériences de terrain liées à la surveillance, à la détection et à la compréhension des chutes de pierres, notamment certaines issues du projet Crack the Rocks.


Collaboration scientifique


Imme Wienk

Doctorante

Imme est doctorante et travaille sur la surveillance des glissements de terrain à l’aide de la sismologie environnementale. Ses recherches associent l’interférométrie du bruit sismique, les mesures de déformation de surface et les données hydrométéorologiques afin de comprendre comment les propriétés mécaniques des glissements de terrain évoluent au fil du temps. Elle cherche à établir un lien entre les variations des vitesses sismiques et la décorrélation des formes d’onde, d’une part, et les facteurs environnementaux, la lithologie et les processus de déstabilisation des pentes, d’autre part.












Juliane Starke

Doctorante

Juliane est doctorante au sein du réseau doctoral EnvSeis. Son objectif est de mieux comprendre l’érosion des roches en surveillant les variations de vitesse ultrasonique et sismique, qui sont liées aux variations de contraintes (sous-critiques) induites par l’environnement dans la roche. Pour détecter ces variations, elle utilise les fréquences de résonance des compartiments rocheux instables et des essais ultrasoniques in situ.





















Jakub Kokowsi

Sismologue

Jakub Kokowski est un sismologue travaillant sur le projet PAPROG, qui porte sur les risques glaciaires et périglaciaires. En 2024, il a obtenu son doctorat sur la sismicité induite par l’exploitation minière à l’Institut de géophysique de Cracovie, en Pologne. Il met cette expertise au service de la surveillance sismique des chutes de pierres et des chutes de séracs dans le massif du Mont-Blanc. Il développe des logiciels de traitement des données pour la détection, la classification, la localisation et l’estimation de la taille des événements. Ses recherches portent également sur l’analyse du bruit sismique afin de comprendre la dynamique des écoulements d’eau sous-glaciaires. Il met également à profit sa grande expérience de l’alpinisme pour mener des travaux de terrain sur des terrains alpins difficiles, notamment pour l’acquisition de données et le déploiement de nouvelles stations sismiques.

Jerome Weiss

Directeur de recherche
Jérôme Weiss est directeur de recherche à l’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre) du CNRS et de l’Université Grenoble Alpes. Il a obtenu un master d’ingénieur ainsi qu’un master en géophysique à l’Institut national polytechnique de Lorraine, en France, puis a soutenu sa thèse en science des matériaux à l’École des Mines de Paris en 1992. Ses travaux portent sur les dommages, la fracture, le frottement et la plasticité, de la science des matériaux à la géophysique. Il a publié environ 130 articles évalués par des pairs dans des revues internationales, ainsi qu’un ouvrage sur la mécanique de la glace de mer, et a reçu la Médaille d’argent du CNRS en 2021.



En images






Pour en savoir plus : Revealing the mechanics of sub-critical rock cracking of mountains cliffs from environmental forcings by imaging stress cycles from dense acoustic arrays











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