Le chercheur a besoin de connaître l’épaisseur des niveaux fragiles et ductiles qu’il devra reproduire dans son modèle physique à l’échelle.

L’estimation de ces épaisseurs peut être facilement modélisée numériquement en calculant la valeur des seuils de rupture et de plasticité en fonction de la profondeur.

En pratique on se place dans un cas idéal qui peut être schématisé par un massif rocheux préalablement fracturé. Ce milieu réagira à une contrainte d’intensité suffisante par la réactivation d'une ancienne faille favorablement orientée, plutôt que par la création d'une nouvelle faille.

Ce comportement est abusivement appelé "cassant" alors qu'il s'agit d'un comportement de "glissement". Cette hypothèse de travail est justifiée, notamment dans le cas d'une lithosphère continentale qui a déjà subi une fracturation importante et polyphasée au cours de sa longue histoire.

Le comportement ductile est modélisé par une loi de fluage de type Weertman (1978) :


Ce mode de déformation est fonction de la température T, de la vitesse de déformation et des paramètres rhéologiques des roches A, n et Q. R=8,3143 J.K^-1.mol^-1

Rappelons que la température est liée à la profondeur par le gradient géothermique local : T=TZ. Pour les matériaux de la lithosphère, l’exposant n est proche de 3 (Ranalli, 1987).

La contrainte déviatorique s' minimum pour atteindre le seuil de plasticité est, en valeur absolue, identique en compression comme en extension.

Un profil rhéologique représente donc l’évolution en profondeur de la contrainte déviatorique de seuil pour laquelle on a une déformation permanente fragile ou ductile. L’enveloppe élastique ainsi définie n’est qu’indicatrice de la résistance réelle des roches, car très imprécise compte tenu de la simplicité des équations par rapport à la réalité géologique. Elle donne cependant une bonne approximation des profondeurs des transitions fragile-ductile. On remarque que la lithosphère fragile est moins épaisse en compression qu’en extension.