Chapitre IV : Déformation de la croûte terrestre

Chapitre IV :
Déformation de la croûte terrestre
I.
Mécanismes de déformation.
Lorsqu’elle est soumise à des contraintes la croute terrestre se déforme. (Origine des
contraintes = tectonique des plaques).
Contrainte: ensemble des forces affectant un corps matériel et tendant à le déformer.
Compression
Extension
Cisaillement
Ellipsoïde de contraintes
σ1=contrainte principale
σ2= contrainte intermédiaire
σ3= contrainte minimale
Tout solide possède une force qui lui est propre pour résister à la contrainte. Lorsque la contrainte
dépasse la résistance du matériel, l'objet est déformé et il s'ensuit un changement dans la forme
et/ou le volume.
Les trois étapes de la déformation d'une roche : déformation élastique, déformation plastique puis
rupture.
Le seuil de plasticité est dépassé, la roche se déforme de façon plastique. Si on relâche les
contraintes (trait en pointillé), la roche présente alors une déformation permanente (pli par
exemple).
Le type de déformation (et les marqueurs qui en résultent) dépendent des conditions de pression et
de température et de la nature des roches.
Loi de Byerlee(1978)
De type linéaire elle prédit le comportement d'un matériau préfracturé en fonction de la profondeur
et des contraintes appliquées pour obtenir un
déplacement le long d'une fracture.
La droite de Byerlee ainsi que les courbes de ductilité
définissent deux pics de résistance : un pour la
croûte et un pour le manteau. Les zones de
résistance correspondent à des domaines qui ne
sont pas déformés ou présentant une déformation
de type élastique (réversible).
Figure 1 : enveloppe rhéologique de la
lithosphère froide

Influence de la température.
Figure 2 : profil rhéologique en extension et compression
Plus la lithosphère est chaude et plus la résistance aux contraintes est faible.
II.
Les marqueurs de la déformation.
Les failles et les plis traduisent la déformation. La tectonique est la discipline des sciences de la Terre
qui étudie ces déformations et les structures qui en résultent.
Pli: Déformation résultant de la flexion ou de la torsion de roches. Un pli ne peut être mis en
évidence que s’il existe, dans le matériel qu’il affecte, un repère dont la forme antérieure à la
déformation est connue (ex: stratification, schistosité…).
Faille: Cassure de terrain avec déplacement relatif des parties séparées. La longueur des failles peut
varier de quelques mètres à quelques dizaines ou centaines de kilomètres.
1. Les plis.
Les plis traduisent une déformation ductile. Le temps est un facteur important à prendre en compte
dans la formation des plis.
2 types de contraintes :  Contrainte coaxiale
 Contrainte non coaxiale (le plan
axiale se penche).
Zone coaxiale
Les plis existent à toutes les échelles.
Zone non coaxiale
2. Les failles.
Il existe 3 types de failles qui se mettent en place dans des contextes tectoniques différents:
 les failles inverses (failles chevauchantes) = contexte compressif
 les failles normales (failles listriques) = contexte extensif
 les failles décrochantes(failles dextres et senestres) = contexte cisaillant
Il ne faut pas confondre failles diaclases et joints sylolithique.
Déformation cassante
 contexte tectonique compressif
N
N
déformation cassante
contexte tectonique
extensif
N
Dextre
Senestre
S
S
S
3. représentation cartographique des failles et des plis.
 Les failles :

Les plis.
Un peu de tectonique :
La chronologie relative permet de classer dans le temps les phénomènes les uns par rapport aux
autres. (La chronologie absolue a pour objet l’estimation des âges et des durées).
Le principe de superposition : dans une série sédimentaire, et sous réserve que la disposition
d’origine soit conservée, toute strate superposée à une autre est plus récente.
Lorsque les surfaces entre bancs successifs sont parallèles les unes aux autres, les couches sont dîtes
concordantes. Si des terrains superposés à d’autres ne sont pas parallèles aux précédents, on dit qu’il
y a discordance angulaire entre eux. Les discordances peuvent s’expliquer par des lacunes de
sédimentation qui correspondent soit des absences de dépôt à une époque donnée, soit à un dépôt
suivi d’une érosion qui a fait disparaître les terrains.
Le principe de recoupement: toute structure ou formation géologique qui est recoupée par une
autre est antérieure à celle qui la recoupe.
Par exemple, les plissements (synclinaux et anticlinaux) et les failles normales ou inverses sont
postérieurs à l’âge du terrain le plus récent qu’ils affectent.