Chapitre 1 : LES ROCHES ET LA LITHOLOGIE

GEOMORPHOLOGIE STRUCTURALE
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION
BIBLIOGRAPHIE INDICATIVE
PREMIERE PARTIE : LES ELEMENTS DE LA STRUCTURE :
GEOLOGIE, LITHOLOGIE, STRATIGRAPHIE, TECTONIQUE
FICHE CHRONOLOGIQUE
Chapitre 1 : LES ROCHES ET LA LITHOLOGIE
I) LES GRANDES FAMILLES DE ROCHES
1) Les données lithologiques
2) Les roches endogènes dites magmatiques ou éruptives
3) Les roches sédimentaires ou exogènes
4) Les roches métamorphiques ou cristallophylliennes
II) NOTIONS DE GEOLOGIE ET DE STRATIGRAPHIE
1) Notions élémentaires de la carte géologique
2) Notions de lithologie
3) Le temps en géologie et sa lecture
FICHE VOCABULAIRE TOPOGRAPHIQUE
Chapitre 2 : QUELQUES DONNEES SUR LA STRUCTURE DU GLOBE
TERRESTRE
I) Première enveloppe : le noyau
II) Deuxième enveloppe : le manteau
III) La lithosphère et la croûte terrestre
IV) Les plaques lithosphériques
Chapitre 3 : LES GRANDES UNITES DE RELIEF
I) LES CHAINES DE PLISSEMENT RECENT : LES GRANDS
DOMAINES OROGENIQUES
A) Les chaînes de subduction
B) Les chaînes de collision
C) Les grands mécanismes de l’orogenèse
II) LES DOMAINES ANOROGENIQUES
A) Les socles cristallins
B) Les principales zones de bassin
DEUXIEME PARTIE : LES RELIEFS STRUCTURAUX : LES RELIEFS
VOLCANIQUES, LES STRUCTURES SEDIMENTAIRES, LES
RELIEFS EN STRUCTURE
CRISTALLINE
Chapitre 4 : LES RELIEFS EN STRUCTURE VOLCANIQUE : VOLCANISME ET
STRUCTURES VOLCANIQUES SYNTHESE
1) les différents types d’édifices volcaniques
2) L’évolution des formes de relief volcanique
I) LES ROCHES VOLCANIQUES
II) LES TYPES D'ACTIVITÉ VOLCANIQUE
1) Les quatre types définis par A. Lacroix
2) Les types complémentaires
III) LES GRANDS TYPES DE CONSTRUCTIONS VOLCANIQUES
1) Les coulées de lave
2) Les dômes et les aiguilles d’extrusion
3) Les constructions élémentaires de scories
4) Les conglomérats et les dépôts
IV) LES FORMES DE DESTRUCTION : LES CRATERES
1) Cratères simples hawaïens
2) Cratères des cônes de scories
3) Les maars
4) Les caldeiras

V) LES FORMES D’EROSION DES VOLCANS ET DE DECHAUSSEMENT
1) Les formes d’inversion de relief
2) Les principales formes de déchaussement
Chapitre 5 : LES RELIEFS MONOCLINAUX ET LES CUESTAS
A) ASPECTS GENERAUX
B) LES STRUCTURES TABULAIRES ET LES CUESTAS
C) LES FORMES DE RELIEF EN STRUCTURES TABULAIRES
1) Les surfaces planes
2) Les vallées
3) Les abrupts d’érosion à corniche (AEC)
4) Les types d’AEC
5) Les profils d’AEC
Chapitre 6 : LES RELIEFS EN STRUCTURE PLISSEE
SYNTHESE
I) LES GRANDS TYPES DE RELIEFS
II) LES FORMES DE DETAIL
Chapitre 7 : LES RELIEFS EN STRUCTURE FAILLEE
I) LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DE LA FAILLE
1) Description d’une faille et terminologie
2) L’âge de la faille
II) Les types de faille
1) Les déplacements horizontaux
2) Les déplacements verticaux
3) Les associations de failles
Chapitre 8 : LES STRUCTURES CRISTALLINES
SYNTHESE
-
DYNAMIQUE DES SYSTEMES MORPHOCLIMATIQUES SYNTHESE
BIBLIOGRAPHIE
PLAN DU COURS DE GEOMORPHOLOGIE DYNAMIQUE
INTRODUCTION
Ce cours consiste en une introduction à la Géomorphologie, science qui étudie les formes de relief et les
processus en relation avec ces formes. Elle s’appuie sur trois grands champs d’investigation :
- La Géomorphologie structurale : historiquement, en parallèle de la géologie (étude des structures rocheuses)
et de la lithologie (l’étude des roches), ce fut la première approche des Géomorphologues : tout d’abord
décrire les grands ensembles de reliefs, puis essayer de comprendre leur origine. Certains grands domaines de
reliefs, certains modelés (groupe de formes) et certaines formes dérivent directement de la structure ou du
mode de leur mise en place (volcanisme par exemple) ;
- Plus récente, la Géomorphologie dynamique a cerné après guerre les grands mécanismes d’érosion et de
construction de certains reliefs, là où la structure ne pouvait être invoquée, à l’image du creusement effectué
par un glacier où l’édification d’une dune ;
- Enfin, la Géomorphologie climatique a permis de mettre en valeur plus récemment encore les liens étroits qui
unissent certaines formes de reliefs et les climats qui les abritent. En d’autres termes, certaines formes de relief
à conditions structurales proches ne peuvent apparaître que dans un contexte climatique donné (exemple : tour
karstique (relief calcaire) en Chine, Baie d’Along au Viet Nam…)
Cette année, seul le premier champ sera abordé, même si parfois il n’est pas toujours aisé de séparer les trois
domaines. Il faut donc retenir que contrairement aux géologues qui vont s’intéresser principalement aux roches
et à leurs conditions de mise en place, le Géomorphologue s’attache à décrire et à comprendre la forme
du relief pour en comprendre dans un second temps la genèse, c'est-à-dire la mise en place. On parle à ce titre
de la morphogenèse, c’est-à-dire les grands mécanismes et les principaux facteurs qui expliquent l’origine
d’une forme de relief. On l’aura compris : la Géomorphologie appartient aux géosciences ou sciences de la
Terre et va puiser dans bien des domaines scientifiques les outils dont elle a besoin pour étudier les formes de
relief :
o Géologie
o Lithologie

o Tectonique,
o Hydrologie, etc.
Et la liste est sûrement bien plus longue. En tant qu’universitaire, et a fortiori en première année, on se doit de
lire et d’acquérir rapidement des bases solides dans cette discipline comme dans d’autres. Cela permet de se
constituer rapidement une culture dans chaque grand domaine de la Géographie. Pour se faire, on s’appuiera
sur la bibliographie non exhaustive indiquée ci-dessous. On choisira en premier les ouvrages à consulter en
priorité, avant de compléter le cas échéant, en fonction de la nécessité ou de l’envie, dans ceux présentés en
bibliographie complémentaire.
PREMIERE PARTIE : LES ELEMENTS DE LA STRUCTURE :
GEOLOGIE, LITHOLOGIE, STRATIGRAPHIE, TECTONIQUE
FICHE CHRONOLOGIQUE
Figure 1 : échelle chronostratigraphique internationale.
En géomorphologie, l’essentiel des dynamiques et de la mise en place des
grands ensembles de relief s’effectue sur le temps long, c’est-à-dire sur une échelle
de temps bien au-delà de celle d’une vie humaine. Pour se faire, il est important de
se référer régulièrement à une échelle chronostratigraphique. Cette échelle retrace
les grandes divisions ou ères géologiques indiquant souvent des changements
majeurs de conditions de dépôt ou d’érosion à l’échelle planétaire.
Parmi l’exemple fourni, on retiendra les grandes subdivisions :
- Erathème (plus connu sous le nom d’ère géologique) : paléozoïque,
Mésozoïque, etc.
- Le niveau système : Crétacé, Jurassique, ... On parle aussi d’ère crétacée ou
d’ère jurassique également.
- Et au besoin, en fonction de l’étude des cartes géologiques, on s’intéressera à
l’étage. Il n’est pas nécessaire d’apprendre tous les étages et leurs âges
absolus correspondants. Il faut se servir de cette échelle comme d’un repère
pour savoir où l’on se situe dans le temps, dans quel étage, dans quelle série,
etc. Cela permet de savoir que par exemple, le Jurassique est plus ancien que
le Crétacé, qu’il commence il y a 200 Ma (millions d’années) et qu’il se termine
il y a environ 145 Ma, tous les deux appartenant au Mésozoïque.
- Attention enfin : le Jurassique ou le Crétacé par exemple prennent une
majuscule quand ce sont des noms, mais pas quand il s’agit d’adjectifs :
calcaires jurassiques, craie crétacée ...
Pour le reste des définitions, il faut se reporter au chapitre consacré aux
roches et à la lithologie.
Chapitre 1 : LES ROCHES ET LA LITHOLOGIE
C’est un des éléments essentiels des reliefs structuraux. Il s’agit ici de
présenter les grandes familles de roches et leur origine. Leur comportement face à
l’érosion sera abordé au fur et à mesure de l’étude des formes de relief. Il est
indispensable de maîtriser quelques grandes notions de géologie. Très souvent, leur
origine et leur mise en place déterminent ensuite leur comportement face à l’eau et
aux agents d’érosion, plus ou moins résistants.
La structure géologique relève d'une part de la pétrologie (du grec petra,
roche) ou lithologie (du grec lithos, pierre) qui concerne les roches et leur genèse, et
d'autre part de la tectonique (du grec tekton, constructeur) qui concerne la
disposition acquise par les roches après leur formation du fait des mouvements de
l'écorce terrestre. L'étude des mouvements de l'écorce terrestre est du domaine de la
géodynamique interne.
I) LES GRANDES FAMILLES DE ROCHES
1) Les données lithologiques
On appelle roche tout constituant minéral de l'écorce terrestre. Ex. : granite,
basalte, calcaire... Un minéral est un corps solide de composition chimique définie et
stable. Ex. : le quartz, SiO2 c'est du dioxyde de silicium. Un minéral peut se présenter
sous deux formes :
- à l'état cristallin, c'est à dire à l'état de cristal, les atomes sont disposés de

façon régulière, en réseau, ce qui donne au cristal une forme propre : cube,
rhomboèdre (cristal dont les 6 faces sont des losanges égaux) ;
- à l'état amorphe (littéralement « sans forme »), les atomes sont disposés de
façon anarchique et aucun cristal ne se forme. C'est la vitesse de refroidissement du
magma qui détermine la cristallisation du minéral. Plus la vitesse est grande moins il
y aura de développement possible des cristaux. Une roche comme le granite, est
généralement constituée de différents minéraux suivants : quartz, feldspaths
(silicates d'alumine calciques, potassiques, sodiques), micas (biotite ou muscovite).
Généralement on distingue 3 grandes familles de roches :
- les roches endogènes ou magmatiques,
- les roches exogènes ou sédimentaires
- les roches métamorphiques ou cristallophylliennes.
2) Les roches endogènes dites magmatiques ou éruptives.
Ces roches naissent de la consolidation de matières fondues d'origine
profonde (magmas). Lorsque la consolidation s'opère en surface, on parle de roches
volcaniques (acide ou basique, type basalte ou rhyolite) ; si la consolidation s'opère
en profondeur, au coeur de l'écorce terrestre, on parle de roches plutoniques
(granite).
La silice (Si) est le constituant fondamental de ces roches. 9/10e des
minéraux sont constitués de silice et appartiennent de ce fait à la famille des
silicates. Dans les roches acides, la teneur en silice est > 65% (granites). Dans les
roches basiques la teneur en silice est < 52% (basalte). Entre les deux, on trouve
toute une série de roches, comme les andésites par exemple.
Ces différentes familles de roches proviennent de modes de gisement
différents. On entend par mode de gisement l’origine et la façon dont se mettent en
place les roches :
- pour les volcanites ou roches volcaniques : il y a remontée du magma à
partir du manteau par des fissures dans l'écorce terrestre et expulsion à l'air
libre selon des modalités diverses : c'est le volcanisme et ses différents types
d'activités. (cf. chapitre sur le volcanisme).
- pour les plutonites ou roches plutoniques : il y a intrusion de magmas
dans l'écorce terrestre avec stabilisation entre 600 et 6000 m de profondeur.
Ces corps massifs qui recoupent les roches encaissantes portent des noms
différents selon leur morphologie et leur structure : batholites, laccolites, sill...
Leur affleurement, c'est-à-dire leur apparition à la surface, nécessite des
déformations de l'écorce et une longue érosion (plusieurs millions d'années).
3) Les roches sédimentaires ou exogènes.
Elles sont le résultat de la transformation des dépôts de sédiments au fond
des mers, ou dans les zones en creux des continents (lacs, cuvettes). Ce processus
de transformation est appelé diagenèse (littéralement «formation à travers »). C’est
un ensemble de processus (pression, température, échanges chimiques,
cristallisation, etc.) qui modifient les sédiments en roches.
Les roches sédimentaires peuvent avoir 3 origines :
- origine détritique : elles dérivent de la destruction des constituants originels
de l'écorce terrestre : cela donne des sables (roches meubles), des grès
(roche cohésive) ;
- origine organique : elles naissent de l'accumulation d'organismes morts
(houille, craie) ou de l'édification de structures par des organismes vivants
(coraux, calcaires d'algues) ;
- origine chimique : elles proviennent alors de la précipitation de substances
en solution (silex, radiolarites, sel gemme, phosphates).
Le transport de ces sédiments est associé à l'érosion qui peut être
sommairement décrite de la façon suivante :
- sous l'effet de processus physiques, chimiques et biologiques les roches qui
composent la surface terrestre sont fragmentées, désagrégées, dissoutes.
- Les eaux courantes et le vent grâce à leur énergie cinétique usent et
entraînent les débris ainsi produits, du galet à la plus petite des particules.

- Dès que la vitesse des eaux courantes ou du vent diminuent les matériaux
se déposent et s'accumulent, le long des rivières, au fond des lacs, sur le
littoral, sur le fond des mers et des océans. Ce sont ces dépôts qui, au cours
des temps géologiques, se compactent et donnent les roches
sédimentaires (diagenèse).
Chaque roche sédimentaire se caractérise par la prédominance d'un minéral
qui détermine le nom de la roche : ex. : calcaire, carbonate de calcium. Les
principales roches sédimentaires sont les calcaires, les sables et les argiles qui
représentent à eux trois 98 à 99 % des roches sédimentaires. Les roches
sédimentaires constituent 5% de la lithosphère mais couvrent 75% des continents.
Leur épaisseur moyenne dépasse très rarement les 1000 m, sauf dans certaines
structures géologiques bien particulières comme les géosynclinaux au pied des
montagnes récentes, c’est-à-dire des énormes cuvettes remplies de plusieurs milliers
de mètres de sédiments.
Etant issues d'une sédimentation ces roches se disposent généralement en
couches horizontales appelées strates. La stratigraphie est la science qui décrit
les strates et établit leur ordre de succession à l'échelle du globe. La stratigraphie
permet des datations relatives des formations géologiques partant du principe que,
sauf déformation, une couche est d'autant plus jeune qu'elle se situe vers le
haut de la série. On établit alors une échelle chronostratigraphique à partir de
l’ensemble des strates identifiées de part le monde (ex Perm, capitale de l’Oural en
Russie a donné le Permien, Cognac en Charentes a donné le Cognacien (ère
crétacée). En utilisant certaines méthodes (isotopes radioactifs), on détermine alors
l’âge absolu des roches (en millions d’années, voire en milliards d’années pour les
plus anciennes).
4) Les roches métamorphiques ou cristallophylliennes.
Elles proviennent de la transformation des roches endogènes et
sédimentaires sous l'action de processus déclenchés par la chaleur interne du globe,
les pressions internes, les remontées magmatiques. L'ensemble de ces processus
est qualifié de métamorphisme (vient de métamorphose - littéralement
« transformation à travers »). Cette transformation consiste en une recristallisation
effectuée selon une certaine direction, si bien que les cristaux vont être orientés et
souvent disposés en lits visibles à l'oeil nu (migmatites).
On distingue 2 types principaux de roches métamorphiques issues de 2 types
de métamorphisme :
- tout d'abord le métamorphisme de contact qui survient lors de la montée à
travers la croûte terrestre d'une masse granitique en fusion appelée pluton
granitique. Au contact du pluton, les très fortes températures modifient les
roches encaissantes et donnent naissance à des roches dites cornéennes.
Ce métamorphisme n'affecte qu'une faible épaisseur - quelques centaines de
mètres, parfois 2 ou 3 km - des roches dans lesquelles s'encaisse le pluton,
d’où le terme de contact : les roches ne se modifient qu’à son contact.
- le métamorphisme général ou régional : il s’effectue en profondeur et
participe au cycle géochimique dans la lithosphère. En simplifiant, on peut dire
que les roches, quelles qu'elles soient peuvent être entraînées en profondeur
lors de la formation des chaînes de montagne. Elles subissent alors des
modifications de leur composition chimique et de leur structure, des
modifications d'autant plus importantes que la profondeur à laquelle elles sont
entraînées est grande. Le stade ultime étant l'état de magma granitique,
magma qui peut ensuite revenir à la surface sous forme de pluton.
Parmi les roches métamorphiques les plus courantes sont : les leucogranites
(granites blancs), les gneiss, les leyptinites, les schistes mais aussi les marbres
(calcaires métamorphisés). Notez que beaucoup d'auteurs rassemblent sous le
vocable de roches cristallines les roches plutoniques et les roches métamorphiques,
du fait de leur structure cristalline. Ce sont en général des roches particulièrement
résistantes.
II) NOTIONS DE GEOLOGIE ET DE STRATIGRAPHIE