COURS TECTONIQUE BCG S4 PDF

Les géologues ont l’habitude de distinguer les déformations cassantes ou fragiles (failles) et les déformations souples ou ductiles (plis). Ces deux catégories de déformations ou de comportement des roches dépendent principalement des conditions physiques (température et pression) qui s’exercent pendant la déformation. Elles dépendent aussi de la nature pétrographique, on distingue ainsi des roches compétentes et incompétentes. 

Les données de tectonique expérimentale (la mécanique des roches) expliquent bien ces différences de comportement. Les courbes contrainte/déformation (Fig. 1) montrent que l’augmentation de la température et de la pression de confinement (donc de la profondeur dans l’écorce) favorise la déformation ductile (le comportement plastique) et retarde la rupture .

Les déformations s’observent principalement dans les chaînes de montagnes, parties les plus déformées de l’écorce terrestre situées dans les zones de convergence des plaques lithosphériques. 

La répartition verticale des déformations correspond à la notion de niveau structural (Fig.2). Dans la coupe théorique d’une chaîne de montagne les failles apparaissent dans le niveau structural supérieur, la déformation se concentre le long de discontinuités. En réponse aux contraintes, l’écorce a un comportement plutôt cassant. En profondeur, les failles disparaissent progressivement, la déformation est continue ou ductile. Elle s’exprime d’abord par des plis dans le niveau structural moyen puis par un aplatissement de la roche qui acquiert une structure planaire : la schistosité et la foliation qui caractérisent le niveau structural inférieur. 

La déformation homogène d’un objet initial circulaire (2D) ou sphérique (3D) donne une ellipse ou un ellipsoïde. Dans l’état déformé on définit une direction d’allongement X (grand axe de l’ellipsoïde), une direction de raccourcissement Z (petit axe de l’ellipsoïde), une direction intermédiaire Y, selon laquelle il peut y avoir allongement, raccourcissement, pas de déformation. Ces trois axes perpendiculaires entre eux définissent l’ellipsoïde de déformation.

Déformation coaxiale (cisaillement pur, pure shear). Au cours de la déformation progressive les axes X Y Z gardent la même orientation. L’objet est « écrasé ».

Déformation rotationnelle (cisaillement simple, simple shear). Les axes X et Z changent d’orientation, ils subissent une rotation progressive. L’objet est « cisaillé ». 

La détermination de l’ellipsoïde (mesure et orientation) est un des objectifs de l’analyse structurale. Il faut disposer d’objets déformés dont on connaît la forme initiale : galets, fossiles, grains détritiques, etc…On mesure les rapports axiaux de l’ellipsoïde X/Y et Y/Z et on les reporte dans le diagramme de Flinn. Le calcul du paramètre de forme K = X/Y – 1/Y/Z – 1 caractérise trois grands types de déformations représentés par les trois domaines du diagramme : aplatissement (flattening), constriction (constriction), déformation plane (plane strain) .

On définit donc deux grands types de roches déformées de façon ductile : les roches surtout étirées ou allongées : tectonites L et les roches surtout aplaties : tectonites S et la combinaison des 2 types de structures : tectonites L+S.