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18/09/2014<br />
A. DÉFORMATION CASSANTE: LES<br />
FAILLES (GÉOMÉTRIE, ORGANISATION)<br />
- 1. Introduction:<br />
- Croûte supérieure, guide <strong>des</strong> contraintes car résistance!<br />
- Les différentes structures à l’échelle crustale<br />
- Héritage structural et hétérogénéité spatiale <strong>des</strong> déformations<br />
- 2. Failles et structures normales (fin)<br />
- 3. Failles et structures décrochantes<br />
- 4. Failles et structures inverses<br />
Objectifs: Reconnaître la géométrie <strong>des</strong><br />
structures, les nommer correctement,<br />
comprendre leur origine<br />
Synclinal sur rampe<br />
Rattachement de failles par niveau de<br />
décollement<br />
> Faille listrique<br />
Anticlinal sur faille courbe<br />
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18/09/2014<br />
Failles secondaires antithétiques<br />
Failles secondaires imbriquées<br />
Duplex extensif<br />
1 km<br />
Profil d’<strong>une</strong> faille normale<br />
listrique en sismique-réflexion<br />
Structures visibles :<br />
- Faille majeure listrique<br />
- Failles mineures synthétiques<br />
- Plis d’entraînement<br />
- Roll-over<br />
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18/09/2014<br />
Faille de détachement<br />
Faille non planaire de grande ampleur : aplanissement au niveau de la<br />
limite croûte inférieure/supérieure, voire au niveau du Moho<br />
-> Conduit à l’amincissement crustal<br />
-> Pendage moyen 20° mais pendage variable avec la profondeur<br />
Whitney et al. 2013<br />
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18/09/2014<br />
dôme et détachement<br />
Les « core complexes » résultent d’<strong>une</strong><br />
instabilité mécanique de la croûte, dans <strong>une</strong><br />
lithosphère chaude dont le manteau a <strong>une</strong><br />
résistance très faible.<br />
La croûte inférieure, chaude et légère remonte<br />
et se déforme de manière ductile.<br />
les détachements sont <strong>des</strong> conséquences<br />
de l’exhumation <strong>des</strong> dômes.<br />
Tirel et al., 2005 : modèle thermo-mécanique<br />
Zone de détachement de forme sigmoïde associée à<br />
l’exhumation du dôme et les zones de cisaillement<br />
horizontales résultant de l’écoulement horizontal dans<br />
la croûte moyenne et inférieure<br />
Whitney et al. 2013<br />
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18/09/2014<br />
Géomorphologie <strong>des</strong> failles normales<br />
LA FAILLE NORMALE DE LA<br />
CORDILLÈRE BLANCHE (PÉROU)<br />
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18/09/2014<br />
FAILLES NORMALES : LES<br />
FACETTES TRIANGULAIRES<br />
Tibet<br />
Whitney et al. 2013<br />
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18/09/2014<br />
Contextes géodynamiques:<br />
Pourquoi <strong>des</strong> failles normales<br />
A. Rifting et<br />
Remontée<br />
asthénosphérique<br />
modèles cinématiques<br />
E. Causes<br />
externes<br />
B. Extension<br />
dans la charnière<br />
du Slab (extrado)<br />
F. Zone de relais<br />
transtensif<br />
C. Effondrement<br />
gravitaire<br />
D. Recul de slab<br />
(rollback)<br />
G. Diapirs, volcanisme, ri<strong>des</strong> océaniques…<br />
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18/09/2014<br />
A. Rifting<br />
• Divergence <strong>des</strong> plaques =><br />
amincissement lithosphérique<br />
• Aplatissement pur<br />
• Cisaillement simple<br />
• Notions nouvelles: déformation<br />
localisée - failles lithosphériques<br />
– rifting asymétrique<br />
Niveau de décollement<br />
Détachement<br />
Malavieille et Séranne, 1996<br />
Role <strong>des</strong> discontinuité crustales<br />
Zones de cisaillement faiblement pentée en profondeur (tectonique tangentielle)<br />
Exemples de rifting avec remontée asthénosphérique<br />
Rift de l’Afrique de l’est<br />
Formation d’<strong>une</strong> haute<br />
topographie sur les flancs<br />
du rift du à l’effet<br />
isostatique<br />
Perte de masse<br />
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18/09/2014<br />
Croûte<br />
Manteau<br />
Étirement ductile de la croûte continentale et du manteau<br />
La mer du Nord<br />
Haakon Fossen, Bergen<br />
C. Effondrement orogénique (gravitaire)<br />
Exemple: le Tibet<br />
Malavieille et Séranne, 1996<br />
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18/09/2014<br />
C. Effondrement orogénique (gravitaire) – Rôle<br />
facilitateur du slab<br />
BASIN AND RANGE<br />
PROVINCE, SW US<br />
Winter B&R<br />
Relief ombré<br />
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3- FAILLES ET STRUCTURES DÉCROCHANTES<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
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18/09/2014<br />
Relations entre les segments décrochants<br />
1- zone de relais compressif<br />
2- zone de relais extensif > pull apart<br />
3- segment courbe en compression<br />
4- segment courbe en extension<br />
5- rotation de blocs<br />
Structures en fleur<br />
© Teaching resources in structural geology School of Earth Sciences of the University of Leeds<br />
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18/09/2014<br />
Salina del Fraille,<br />
bassin pull apart<br />
Andin<br />
TERMINAISONS DE FAILLE<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
Rotation aux terminaisons courbes<br />
de failles décrochantes; Cunningham et al., 2003<br />
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18/09/2014<br />
ENTRE DEUX SYSTÈMES DE FAILLES<br />
Si la déformation continue,<br />
la direction <strong>des</strong> structures aura tendance à changer<br />
(par rotations lors du jeu cisaillant)<br />
Rotation de bloc en dominos<br />
Nelson et Jones, 1987<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
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18/09/2014<br />
Rampe de transfert<br />
Zone de transfert par rampe latérale<br />
Zone de transfert sans rampe latérale<br />
Une rampe de transfert peut connecter deux<br />
structures chevauchantes ou extensives<br />
Les rampes peuvent avoir un<br />
mouvement oblique (selon pendage et<br />
partitionnement de la déformation)<br />
Modélisation analogique d’<strong>une</strong> ceinture de plis et<br />
chevauchements montrant les rotations associées à<br />
<strong>une</strong> rampe latérale; Macedo et Marshak (1999)<br />
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18/09/2014<br />
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18/09/2014<br />
FAILLES TRANSPRESSIVES, TRANSTENSIVES<br />
Cisaillement simple + compression (ou extension) => spectre large de déformations<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
systèmes décrochants<br />
Structures en « fleur positive »<br />
Push apart<br />
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18/09/2014<br />
systèmes décrochants<br />
Structures en « fleur négative »<br />
Pull apart<br />
Géomorphologie <strong>des</strong> failles décrochantes<br />
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18/09/2014<br />
CONTEXTES GEODYNAMIQUES<br />
Types de limites transformantes:<br />
A) Ride - Ride<br />
B) Ride - Fosse<br />
C) Fosse - Fosse<br />
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18/09/2014<br />
Mer Morte<br />
San Andreas<br />
San Andreas<br />
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Faille associée au partitionnement<br />
de la convergence oblique<br />
Faille d’extrusion<br />
Intra-continentale<br />
Sumatra<br />
Pubellier et al, 2005<br />
4. FAILLES ET STRUCTURES INVERSES<br />
série Plio-Quaternaire volcano-détritique<br />
(Photo L. Siame)<br />
© Iain Stewart<br />
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18/09/2014<br />
Dynamique et géométrie <strong>des</strong> structures chevauchantes<br />
Chevauchement: contact anormal avec <strong>une</strong> unité allochtone qui se superpose à <strong>une</strong><br />
unité autochtone.<br />
Chevauchements:<br />
Deux compartiments initialement contigus<br />
Dont l’un chevauche l’autre<br />
Anticlinal de rampe<br />
Rampe<br />
palier<br />
Palier: niveau de faible résistance mécanique<br />
On crée <strong>une</strong> rampe à 30° avec sigma 1, la rampe s’enracine dans le<br />
palier qui correspond à un niveau de faible résistance mécanique<br />
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18/09/2014<br />
Relations chevauchements / plis<br />
Pli sur un niveau de décollement<br />
Chevauchement aveugle<br />
Pli de rampe<br />
Flanc de pli cisaillé<br />
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18/09/2014<br />
Chevauchement et érosion<br />
Pli de rampe<br />
Erosion > structure monoclinale<br />
rétrochevauchement<br />
Nouvelle rampe créée au front > basculement <strong>des</strong><br />
structures anciennes qui peuvent devenir<br />
décrochante et formation de rétro-chevauchement<br />
Propagation latérale d’un chevauchement<br />
Propagation latérale<br />
Soulèvement<br />
Vue 3D de l’évolution latérale<br />
du système chevauchant<br />
Line de terminaison<br />
frontale ou laterale<br />
Modele de Mitra<br />
b<br />
a<br />
Extension latérale à <strong>une</strong> vitesse 10 fois plus rapide que<br />
la vitesse de déplacement - rapport a sur b est constant<br />
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18/09/2014<br />
Ceinture de plis et chevauchements: plusieurs rampes et<br />
paliers<br />
Les rampes se créent d’abord puis se connectent entre elles par <strong>des</strong><br />
paliers<br />
Migration prograde <strong>des</strong> chevauchements<br />
Lemoine et al., 2000<br />
Quantification <strong>des</strong> déformations:<br />
- par équilibrage <strong>des</strong> longueurs<br />
- par équilibrage <strong>des</strong> surfaces<br />
- par quantification de la surrection de terrasses<br />
- par mesures géodésiques<br />
Prisme de Coulomb<br />
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18/09/2014<br />
Géomorphologie <strong>des</strong> failles inverses<br />
Plissement associé à <strong>une</strong><br />
faille aveugle<br />
Evolution en coupe<br />
du système chevauchant<br />
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18/09/2014<br />
Nappe<br />
Nappe : Unité allochtone de grande superficie et d’épaisseur mo<strong>des</strong>te (exemple 50*50km pour<br />
1km épaisseur)<br />
Formation d’<strong>une</strong> nappe : Relève du phénomène de charriage, l’unité allochtone est transportée<br />
sur <strong>une</strong> long distance.<br />
Au-delà <strong>des</strong> 10 premiers kilomètres, on parle de nappes profon<strong>des</strong> avec <strong>une</strong> grande ductilité et<br />
<strong>des</strong> températures très hautes.<br />
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18/09/2014<br />
NAPPE DANS LE NIVEAU STRUCTURAL INTERMÉDIAIRE<br />
Combinaison <strong>des</strong> forces tectoniques et de la gravité<br />
Nappe de couverture<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
NAPPE DANS LE NIVEAU STRUCTURAL INFÉRIEUR<br />
Nappe de socle<br />
P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.<br />
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18/09/2014<br />
CONTEXTES GÉODYNAMIQUES<br />
Thin-skinned<br />
Thick-skinned<br />
Modèles pour les chaînes plissées<br />
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