Enseignements - Sébastien Zaragosi

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s0bs4w05:deformations2 [2020/04/14 19:20] – s.zaragosi_gmail.coms0bs4w05:deformations2 [2026/02/23 18:10] (Version actuelle) – zaragosi
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 ======La déformation des roches : La tectonique cassante====== ======La déformation des roches : La tectonique cassante======
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 **a** : A pression ambiante (σn = 1 bar) un échantillon déformé en compression (contrainte uniaxiale verticale) cède par des fractures qui sont grossièrement parallèles à l’axe du cylindre, c'est à dire à σ1. Au sein des fractures il y a un écartement des [[https://fr.wikipedia.org/wiki/Faille|lèvres]] perpendiculaire au plan de fracture. Il s’agit de fractures de type **fentes d’extension**. C’est un écartement des deux lèvres sans déplacement latéral.  **a** : A pression ambiante (σn = 1 bar) un échantillon déformé en compression (contrainte uniaxiale verticale) cède par des fractures qui sont grossièrement parallèles à l’axe du cylindre, c'est à dire à σ1. Au sein des fractures il y a un écartement des [[https://fr.wikipedia.org/wiki/Faille|lèvres]] perpendiculaire au plan de fracture. Il s’agit de fractures de type **fentes d’extension**. C’est un écartement des deux lèvres sans déplacement latéral. 
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 **c** : Pour une pression de confinement supérieure __les fractures de cisaillement se multiplient et leurs décrochements individuels diminuent__. Elles deviennent symétriques par rapport à l’axe du cylindre. On parle alors de **fractures conjuguées**. L'angle que fait les fractures avec la direction de la contrainte principale croit pour arriver à un angle maximum de 45°. **c** : Pour une pression de confinement supérieure __les fractures de cisaillement se multiplient et leurs décrochements individuels diminuent__. Elles deviennent symétriques par rapport à l’axe du cylindre. On parle alors de **fractures conjuguées**. L'angle que fait les fractures avec la direction de la contrainte principale croit pour arriver à un angle maximum de 45°.
  
-**d** : Enfin, pour des pressions de confinement élevées. La déformation devient **pénétrative**. C’est-à-dire que le comportement de l’échantillon peut être considéré comme ductile mais à l’échelle macroscopique. En fait à l’échelle microscopique, la déformation se traduit par l’effet conjugué de mouvements discontinus.+**d** : Enfin, pour des pressions de confinement élevées. La déformation devient **pénétrative** : l'ensemble du volume de l'échantillon est affecté. C’est-à-dire que le comportement de l’échantillon peut être considéré comme ductile mais à l’échelle macroscopique. En fait à l’échelle microscopique, la déformation se traduit par l’effet conjugué de mouvements discontinus.
  
 {{:s0bs4w05:deformations2-5.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-5.png|}}
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 Voici des résultats d'essais avec la pression de confinement augmentant de la gauche vers la droite. Voici des résultats d'essais avec la pression de confinement augmentant de la gauche vers la droite.
  
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 Ces divers comportements peuvent s’expliquer avec la courbe contrainte / déformation. Si la pression de confinement augmente, le domaine ductile augmente. La rupture se produit donc pour des contraintes plus importantes. Les fractures seront plus réduites mais en nombre bien plus important.  Ces divers comportements peuvent s’expliquer avec la courbe contrainte / déformation. Si la pression de confinement augmente, le domaine ductile augmente. La rupture se produit donc pour des contraintes plus importantes. Les fractures seront plus réduites mais en nombre bien plus important. 
  
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 __Le schéma relations contraintes vs fracturations__ : __Le schéma relations contraintes vs fracturations__ :
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 {{:s0bs4w05:deformations2-9.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-9.png|}}
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 __Exemple d’un affleurement dans les Alpes__ : __Exemple d’un affleurement dans les Alpes__ :
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 =====Les différents types de fractures===== =====Les différents types de fractures=====
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   * Fracture sans déplacement des lèvres : les diaclases et les joints.   * Fracture sans déplacement des lèvres : les diaclases et les joints.
-  * Fracture avec écartement des lèvres : les fentes de d'extension (ou de tension).+  * Fracture avec écartement des lèvres : les fentes d'extension (ou de tension).
   * Fracture avec resserrement de lèvres : les joints stylolitiques.   * Fracture avec resserrement de lèvres : les joints stylolitiques.
   * Fracture avec déplacement tangentiel des lèvres : les failles.   * Fracture avec déplacement tangentiel des lèvres : les failles.
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 =====Joints et diaclases===== =====Joints et diaclases=====
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 Les joints et les diaclases sont des surfaces de débit des roches, n’impliquant ni déplacement ni remplissage. C’est ce que l’on appelle des fractures sèches. Les joints et les diaclases sont des surfaces de débit des roches, n’impliquant ni déplacement ni remplissage. C’est ce que l’on appelle des fractures sèches.
  
-Les joints et fractures se développent préférentiellement dans le roches compétentes (calcaires, roches éruptives…).+Les joints et fractures se développent préférentiellement dans les roches compétentes (calcaires, roches éruptives…).
  
 Dans cet exemple le réseau de diaclase entraîne un débit orthogonal spectaculaire. Dans cet exemple le réseau de diaclase entraîne un débit orthogonal spectaculaire.
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 Exemple ici de diaclases dans les flysch du Pays basque. Les diaclases entraînent un débit typique des bancs en dents de scie : c'est le **débit en baïonnette**. Exemple ici de diaclases dans les flysch du Pays basque. Les diaclases entraînent un débit typique des bancs en dents de scie : c'est le **débit en baïonnette**.
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 Sur cet autre exemple 3 familles de diaclases existent : Sur cet autre exemple 3 familles de diaclases existent :
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 {{:s0bs4w05:deformations2-16.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-16.png|}}
  
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 Les diaclases sont plutôt perpendiculaires au plan des couches et les joints plutôt parallèles ou obliques. Les diaclases sont plutôt perpendiculaires au plan des couches et les joints plutôt parallèles ou obliques.
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 =====Les fentes d'extension===== =====Les fentes d'extension=====
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 Les fentes d’extension se distinguent des joints et diaclases par un remplissage témoignant d’une certaine ouverture. Le déplacement responsable de l’ouverture s’effectue perpendiculairement à la fracture. Les fentes d’extension se distinguent des joints et diaclases par un remplissage témoignant d’une certaine ouverture. Le déplacement responsable de l’ouverture s’effectue perpendiculairement à la fracture.
  
-**<wrap hi>Les fentes d’extension sont parallèles à σ1 et leur ouverture se fait parallèlement σà 3.</wrap>**+**<wrap hi>Les fentes d’extension sont parallèles à σ1 et leur ouverture se fait parallèlement à σ3.</wrap>**
  
 {{:s0bs4w05:deformations2-19.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-19.png|}}
  
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-Les fentes d’extension sont souvent parallèles entre elles et s’associent suivant un système en échelon. Si on considère ce système comme des marches d’escalier, si on descend vers la gauche on dira qu’un système en échelon présente un __pas à gauche__ et vers la droite un__pas à droite__.+Les fentes d’extension sont souvent parallèles entre elles et s’associent suivant un système en échelon. Si on considère ce système comme des marches d’escalier, si on descend vers la gauche on dira qu’un système en échelon présente un __pas à gauche__ et vers la droite un __pas à droite__.
  
 Un tel système s’inscrit parfois à l’intérieur d’une bande limitée par deux failles parallèles, c’est à dire deux zones en cisaillement. Un tel système s’inscrit parfois à l’intérieur d’une bande limitée par deux failles parallèles, c’est à dire deux zones en cisaillement.
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 Si la déformation liée à l’ouverture des fentes s’accompagne d’une certaine ductilité les fentes peuvent s’incurver. Deux cas peuvent se produire :  Si la déformation liée à l’ouverture des fentes s’accompagne d’une certaine ductilité les fentes peuvent s’incurver. Deux cas peuvent se produire : 
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 Les fentes d'extension sont un marqueur important de la déformation. Directement à l'affleurement elles permettent assez facilement de **retrouver σ1, σ2 et σ3**. Les fentes d'extension sont un marqueur important de la déformation. Directement à l'affleurement elles permettent assez facilement de **retrouver σ1, σ2 et σ3**.
  
 {{:s0bs4w05:deformations2-22.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-22.png|}}
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 {{:s0bs4w05:deformations2-23.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-23.png|}}
  
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 Les fentes d’extensions sont souvent parallèles. Il peut se produire des cas ou l’extension est oblique. L’orientation de l’ouverture peut être connue grâce aux croissances minérales dans les fractures (souvent de la calcite ou du quartz). Les fentes d’extensions sont souvent parallèles. Il peut se produire des cas ou l’extension est oblique. L’orientation de l’ouverture peut être connue grâce aux croissances minérales dans les fractures (souvent de la calcite ou du quartz).
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 Ci-dessous un exemple avec une ouverture oblique, les fibres de calcite ne sont pas perpendiculaires aux lèvres de la fracture. Ci-dessous un exemple avec une ouverture oblique, les fibres de calcite ne sont pas perpendiculaires aux lèvres de la fracture.
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 Ci-dessous une photo aérienne montrant des filons doléritiques injectés dans des sédiments paléozoïques. Cette photo a été prise dans le Sahara algérien. Ci-dessous une photo aérienne montrant des filons doléritiques injectés dans des sédiments paléozoïques. Cette photo a été prise dans le Sahara algérien.
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 En bas trois grands filons d'environs 4 km de long et parallèles entre eux. En bas trois grands filons d'environs 4 km de long et parallèles entre eux.
  
-En haut de nombreux petits filons de moins d'1 km de long avec une allure en échelon. Ces petits filons ont une forme ne S, sûrement liée à un décrochement senestre. +En haut de nombreux petits filons de moins d'1 km de long avec une allure en échelon. Ces petits filons ont une forme en S, sûrement liée à un décrochement dextre. 
  
 Ces filons sont des fentes d'extension à l'échelle crustale cette fois. En comparant cette photo aérienne avec le diagramme //contraintes vs fracturation// retrouvez σ1 et σ3. Ces filons sont des fentes d'extension à l'échelle crustale cette fois. En comparant cette photo aérienne avec le diagramme //contraintes vs fracturation// retrouvez σ1 et σ3.
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 =====Les joints stylolitiques===== =====Les joints stylolitiques=====
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 {{:s0bs4w05:deformations2-28.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-28.png|}}
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 En 3D, il s'agit de surfaces présentant une structure en forme de colonnettes et de creux s’interpénétrant. En 3D, il s'agit de surfaces présentant une structure en forme de colonnettes et de creux s’interpénétrant.
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 **Les colonnettes sont toujours parallèles à la direction de contrainte principale σ1**. De ce fait les joints stylistiques sont fréquemment perpendiculaires aux fentes d’extension. **Les colonnettes sont toujours parallèles à la direction de contrainte principale σ1**. De ce fait les joints stylistiques sont fréquemment perpendiculaires aux fentes d’extension.
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 {{:s0bs4w05:deformations2-30.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-30.png|}}
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 {{:s0bs4w05:deformations2-31.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-31.png|}}
  
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 Nous allons nous intéresser un peu plus en détail à cette photo. Ici les joints stylolitiques sont associés à des fentes remplies de calcite, il s'agit de fentes d'extension. Nous allons nous intéresser un peu plus en détail à cette photo. Ici les joints stylolitiques sont associés à des fentes remplies de calcite, il s'agit de fentes d'extension.
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 =====Les failles===== =====Les failles=====
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 Dans la pratique l’utilisation du terme faille est plus restreinte :  Dans la pratique l’utilisation du terme faille est plus restreinte : 
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 Voici un bloc diagramme théorique affectant des couches horizontales. Tout d’abord les deux parties sont appelées compartiments. Les bords des compartiments sont appelés les lèvres. Voici un bloc diagramme théorique affectant des couches horizontales. Tout d’abord les deux parties sont appelées compartiments. Les bords des compartiments sont appelés les lèvres.
  
-Le **rejet** correspond au déplacement relatif des deux blocs: ici AB. Ce rejet peut être décomposé en deux rejets :+Le **rejet** correspond au déplacement relatif des deux blocs : ici AB. Ce rejet peut être décomposé en deux rejets :
   * le **rejet pente**, mesuré selon la plus grande pente : ici AD.   * le **rejet pente**, mesuré selon la plus grande pente : ici AD.
   * le **rejet longitudinal** mesuré selon l’horizontale : ici AC.   * le **rejet longitudinal** mesuré selon l’horizontale : ici AC.
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 ===Les failles normales=== ===Les failles normales===
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 ===Les failles inverses=== ===Les failles inverses===
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 {{:s0bs4w05:deformations2-38.png|}} {{:s0bs4w05:deformations2-38.png|}}
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 Les surfaces de fracture des failles inverses sont souvent influencées par la nature des roches et leur compétence (une roche est dite compétente si elle est rigide et a donc tendance à se fracturer plutôt qu'à plier lorsque soumise à un état de contrainte). Les surfaces de fracture des failles inverses sont souvent influencées par la nature des roches et leur compétence (une roche est dite compétente si elle est rigide et a donc tendance à se fracturer plutôt qu'à plier lorsque soumise à un état de contrainte).
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 ===Les décrochements=== ===Les décrochements===
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 ===Les failles conjuguées=== ===Les failles conjuguées===
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-__Les systèmes en extension : Horsts et Graben__s :+<pagebreak> 
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 +__Les systèmes en extension : Horsts et Grabens__ :
  
 On appelle graben ou fossé d’effondrement les compartiments limités par des failles normales. Le terme rift est réservé aux grabens d’une certaine dimension (largeur 10 km, longueur 100 km). Les compartiments qui apparaissent comme soulevés sont appelés horst. On appelle graben ou fossé d’effondrement les compartiments limités par des failles normales. Le terme rift est réservé aux grabens d’une certaine dimension (largeur 10 km, longueur 100 km). Les compartiments qui apparaissent comme soulevés sont appelés horst.
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 __Les systèmes en compressions : failles inverses et chevauchements__ : __Les systèmes en compressions : failles inverses et chevauchements__ :
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 __Les poinçonnements__ : __Les poinçonnements__ :
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 ===Les failles synthétiques et antithétiques=== ===Les failles synthétiques et antithétiques===
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 ====Les structures associées aux failles==== ====Les structures associées aux failles====
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 ===Les dominos=== ===Les dominos===
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 Voici une représentation théorique de la formation d’un domino. A l’intérieur de l’espace vide il y a recristallisation, fréquemment de la calcite. Voici une représentation théorique de la formation d’un domino. A l’intérieur de l’espace vide il y a recristallisation, fréquemment de la calcite.
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 A une autre échelle voici des dominos crées par un décrochement senestre le long de la faille Nord pyrénéenne. Cette fois on change complètement d’échelle, mais vous voyez que les structures restent les mêmes. A l’intérieure des espaces vides crées par le jeu de la faille il a formation de bassins sédimentaires de type **pull-apart**. A une autre échelle voici des dominos crées par un décrochement senestre le long de la faille Nord pyrénéenne. Cette fois on change complètement d’échelle, mais vous voyez que les structures restent les mêmes. A l’intérieure des espaces vides crées par le jeu de la faille il a formation de bassins sédimentaires de type **pull-apart**.
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 ====Les crochons==== ====Les crochons====
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 Exemple de crochon de faille dans des alternances de marnes et calcaires. Il s'agit ici d'une faille inverse. Exemple de crochon de faille dans des alternances de marnes et calcaires. Il s'agit ici d'une faille inverse.
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 Exemple de crochon + rampe et palier Exemple de crochon + rampe et palier
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 ===Les marqueurs sur le miroir de faille=== ===Les marqueurs sur le miroir de faille===
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 ==Les stries== ==Les stries==
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 ==Les écailles== ==Les écailles==
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