New insights on fractures deformation from tiltmeter data measured inside the Fontaine de Vaucluse karst system

Autor: Frederick Boudin, Laurent Longuevergne, Nolwenn Lesparre, Cédric Champollion, Françoise Lizion, Han Cheng Seat, Jean Chéry, Michel Cattoen, Charles Danquigny
Přispěvatelé: Géosciences Montpellier, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Laboratoire de géologie de l'ENS (LGENS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (EMMAH), Avignon Université (AU)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Équipe Optoélectronique pour les Systèmes Embarqués (LAAS-OSE), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Service Informatique : Développement, Exploitation et Assistance (LAAS-IDEA), Géosciences Rennes (GR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), ANR-08-RISKNAT-012-02/LINES, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université des Antilles (UA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de géologie de l'ENS (LGE), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Geophysical Journal International
Geophysical Journal International, Oxford University Press (OUP), 2017, 208 (3), pp.1389-1402. ⟨10.1093/gji/ggw446⟩
Geophysical Journal International, 2017, 208 (3), pp.1389-1402. ⟨10.1093/gji/ggw446⟩
ISSN: 0956-540X
1365-246X
DOI: 10.1093/gji/ggw446⟩
Popis: International audience; Tilt fluctuations can potentially reflect the response of hydrosystems to important rainfall. In this context, long baseline tiltmeters have been installed in an underground tunnel penetrating the Fontaine de Vaucluse karst to study the medium deformation related to solicitations exerted by water infiltrating the hydrosystem. The instruments monitor the tilt as well as its spatial variation. Northward tilts reaching a 1 μrad amplitude are observed consecutively to rainfalls. The tilt amplitude is highly correlated with the Fontaine de Vaucluse outlet flow fluctuations. The measured tilt signal is also relatively homogeneous over a 150 m length. Different types of structure likely to produce such observations are tested in order to identify their location with respect to the tiltmeters, their dimension as well as the amount of water level variation in the structure. Following rainfalls, the infiltration of water modifies the pore pressure, inducing a medium deformation. The hypothesis of an homogeneous surface loading on the Vaucluse plateau is first refuted since the related tilt is much lower than the one measured. The water supplied by rainfalls has to accumulate in discontinuities in order to generate a higher tilt. So, the deformation related to a pressure exerted on a fracture filled by water is assessed. A first study reveals the interest of the tilt homogeneity information that constrains strongly the fracture properties. Thus, the fracture must be located at a distance more than a few hundreds metres from the tiltmeters in order to produce a tilt homogeneous in space. If the fracture is initially dry, it must also be filled on a height higher than 150 m consecutive to a rainfall in order to generate a tilt amplitude in the same magnitude as the one measured. Then, we explore the influence of water level variations on the tilt produced by a fracture located at the interface between the saturated and unsaturated zones, which are thereby permanently flooded. Since several parameters of that model satisfactorily explain the field observations, we discuss how simultaneous geodetical observations could provide complementary information that would further constrain the geometry of the structure at the origin of the medium deformation.
Databáze: OpenAIRE
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