Les reliefs structuraux 1

STRUCTURE ET MORPHOLOGIE DU RELIEF
Les formes structurales
Les reliefs structuraux
•
1. Introduction
On parlera de relief structural lorsque l’agencement des roches du sous-sol joue
un rôle prépondérant dans les formes de la topographie (ce sont les formes de
relief commandées par la structure du sous-sol), et de modelé lorsque les reliefs
s’expliquent par les actions érosives (vent, eau, gel/dégel, glaciers etc.).
Ainsi, les mouvements verticaux et tangentiels qui affectent la croûte terrestre (via les
forces tectoniques) donnent les structures suivantes:
- Aclinal (tabulaire) et monoclinal
- Plissée (jurassien, alpin et appalachien)
- Faillée
Relief structural aclinal; relief structural monoclinal ; relief structural plissé; relief structural faillé
Les reliefs structuraux
•
La succession de couches dures (ou résistantes) et de couches tendres fait en sorte que
les forces exogènes (agents de façonnement externe du relief) agissent de façon
différentielle ou sélective. C'est ce qu'on appelle l'érosion différentielle ou sélective.
•
En bref, la structure (épaisseur et succession des couches) influence le relief ainsi que
la nature voire la résistance plus ou moins grande des roches.
•
Cette section a pour but de décrire les principales formes de terrain générées dans les
systèmes tabulaire (ou horizontal) et plissé.
2. Le relief structural aclinal ou tabulaire
•
Ces reliefs structuraux s’édifient sur les plateformes qui sont prédominantes à la
surface du globe et qui forment plus des 3/4 des terres émergées. Ces formes de relief,
dites «structurales» se développent dans les formations sédimentaires répandues à
l’échelle des différents continents.
N.B.Nous avons deux reliefs structuraux principaux: aclinal (couches sédimentaires
horizontales) et monoclinal (couches sédimentaires inclinées).
LES DIFFÉRENTS TYPES DE RELIEFS
Un monde en mouvement, p. 53
Les ensembles structuraux du monde
Source: Un monde en mouvement, p.51
LES DIFFÉRENTS TYPES DE RELIEFS
Les socles
• Les socles constituent les noyaux des continents, la partie la plus stable de
l'écorce terrestre. Actuellement loin des zones de collisions de plaques, ils
ont été plissés dès l'époque primaire (ou Paléozoïque – 590 à 248 millions
d’années), puis usés, plusieurs fois dans certains cas. Leurs roches se sont
transformées en plates-formes rigides et cassantes.
• Soumis à des pressions, ce matériel ne peut plus se plisser, mais
seulement se bomber et se fracturer. Parfois recouverts de séries
sédimentaires ou de coulées de lave, les socles forment le plus souvent de
vastes surfaces à dominante horizontale, monotones, d'aspect bosselé ,
interrompues par des fractures ou par des reliefs volcaniques.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE RELIEFS
et les boucliers -suite
•
Quant aux boucliers, ils sont de vastes étendues où le socle apparaît à l'air libre.
Ce sont les éléments, disloqués (bombés, faillé) de la croûte continentale originelle
ou précambrienne. Leurs bordures comme les Ghâts indiens, le Drakensberg sudafricain et les Laurentides, présentent souvent des escaliers de failles.
•
Quant à l'intérieur, l'apparente uniformité de leur surface ne doit pas faire
illusion. Un examen plus attentif révèle un passé très complexe. À peu près tous
les types de roches sont représentés, avec un métamorphisme important; on
décèle de multiples cassures, racines de plis, déformations et phases d'érosion. Les
roches affleurant partout rendent fréquemment les sols impropres à l'agriculture,
décourageant ainsi l'installation humaine. Cependant, leurs vastes surfaces aux
reliefs usés permettent l'exploitation forestière. Les boucliers sont aussi très riches
en minéraux métalliques.
Source: Encyclopédie, Planète Terre, p.81
Source: Encyclopédie, Planète Terre, p.78
LES ROCHES
SÉDIMENTAIRES
Source: Encyclopédie, Planète Terre, p.92
Source: Encyclopédie, Planète Terre, p.79
Les reliefs structuraux
•
2.1. Relief structural aclinal ou tabulaire (horizontal ou non inclinée)
Définition
Il s’agit de la structure aclinale qui correspond à une absence de déformations notables des séries
sédimentaires.
•
La surface est plane. C'est la structure la plus simple. Elle se traduit par la faiblesse des pendages
des couches sédimentaires (1° ). Il s'agit d'une structure non modifiée ou presque. Il s'agit de la
structure qui correspond à une absence de déformations notables des séries sédimentaires.
•
Conditions:
1) Les couches sédimentaires sont déposées sur les Boucliers ou entre les Boucliers. Les matériaux
sont déposés dans des mers profondes ou dans de vastes plaines alluviales (accumulation de
sédiments par l’action de l’écoulement de cours d’eau).
•
2) II y a eu relèvement ou émersion
N.B. Les transformations subséquentes sont dues à l'érosion fluviale (ou morphogénèse fluviale).
LES DIFFÉRENTS TYPES DE RELIEFS-plaine alluviale
(lit majeur d’une rivière – zone inondable)
Source: www.cpepesc.org
Structure de type aclinal
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.124
Structure de type aclinal entaillée d’une vallée
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.124
Structure de type aclinal entaillée d’une vallée
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.125
Les reliefs structuraux
2.1.2. Formes de terrain
Plateau structural
• Il s'agit de l'affleurement du plan stratigraphique supérieur d'une unité de
roche résistante. C'est l'ensemble de la surface plane des formations
sédimentaires subhorizontales.
•
La pente ou surface d'épandage peut être affectée par des rigoles, ravins
d'écoulement et des cours d'eau. Le versant peut être affecté par des éboulis
ou par la reptation (creeping).
•
Le démantèlement du plateau aboutit à la formation des mesas ou tables. La
mesa correspond à une surface dont le diamètre de la surface supérieure est
inférieur au plancher de la vallée ou de la plaine.
Éboulis, alimentés par des couloirs d'éboulis, à la base d'une falaise dans l'Isfjorden, au
Svalbard (Norvège)
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:TalusConesIsfjorden.jpg
Les reliefs structuraux
Coteau
•
C'est le rebord du plateau structural qui se présente dans une série sédimentaire à
alternances de roches cohérentes et de roches tendres (figure 1).
Vallée à corniche
Cette forme se présente quand une couche résistante est en surplomb.
Lorsque la dissection est plus poussée (avancée, évoluée) sur les interfluves on peut
observer des lambeaux du plateau.
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:272_Corniche_des_C%C3%A9vennes_Panorama_Vall%C3%A9e_fran%C3%A7aise_entre_Saint-Jean-duGard_et_Florac.JPG
Corniche
Source: http://web.lerelaisinternet.com/201874932/CMS/modules/dl/726766315/L3gomorphologiestructuralechapIII.pdf
Lambeaux de plateaux
Source: DERRUAU, Max (2010). Les formes du relief terrestre, p.8
Source: http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www.linternaute.com/voyage/afrique/
photo/la-mauritanie-avec-francois-xavier-prevot/image/hauts-plateaux-293147.jpg&imgrefurl
Butte-témoin
Mesa:Une mesa (mot espagnol pour « table ») est un
II s'agit d'un lambeau de la surface primitive du
plateau structural. Elle témoigne de l'ampleur
du démantèlement des séries sédimentaires.
haut plateau, une butte à sommet plat et aux versants
abrupts.
Source: http://www.er.uqam.ca/nobel/
k20322/fiche/fbuttetemoin.html
Mesa près de Los Alamos, New Mexico
Source: wikipédia
La mesa est un relief tabulaire aclinal caractéristique des
paysages arides, en particulier dans le Sud-Ouest des ÉtatsUnis (Nouveau-Mexique, Colorado, Idaho, Utah)
généralement formé par l'érosion différentielle et des
mouvements tectoniques.
Buttes témoins dans les formations grèseuses
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.125
La formation et l’évolution des continents
Le relief structural monoclinal
2.2.1. Définition (structure monoclinale)
• Les couches sédimentaires sont inclinées dans une direction constante. Le
pendange est faible (1 à 10° ).
•
On observe des variations dans l'inclinaison du pendage qui se présentent ainsi:
1. Flexure: une variation positive du pendage (ou une augmentation de sa valeur).
2. Palier structural, une variation négative du pendage (ou une diminution du pendage).
3. Pendage régulier - Cuesta
4. Ondulations anticlinales (structures en dôme).
5. Ondulations synclinales (structures en cuvettes, bassin sédimentaire).
Cuesta
• Il s'agit d'une forme structurale (structure monoclinale) dégagée (creusée) dans
une succession sédimentaire concordante comportant une unité de roche meuble
comprise entre deux unités de roches résistante et affectée par un pendage faible .
Le relief de cuesta (relief monoclinal)
.
Source: Wikipédia
Le relief structural monoclinal
Le profil transversal comporte un front (l’abrupt) et un revers (la pente douce) :
•
le front est tourné vers l'amont-pendage. II s'agit d'une corniche (une couche de
roches résistantes en surplomb) surmontant un talus.
•
Le revers est orienté vers l'aval-pendage.
N.B. Lorsque le revers coïncide avec le plan stratigraphique supérieur de l'unité de roche
résistante sommitale, il s'agit d'un plateau structural incliné . Sa pente correspond au
pendage des couches.
Hogback
• La pente du pendage est plus forte.
Le contact de glint
– C'est le contact sous la forme d'un escarpement entre le plateau et la surface
cristalline.
Relief de cuesta avec butte témoin
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.126
Le relief en structure plissée
3. II. Les formes en structure plissée
•
Le relief en structure plissée est dû aux différentes orogenèses qui se sont produites au cours
des temps géologiques.
•
Le concept des cycles orogéniques (phases de formation des montagnes) correspond au fait
que les géosynclinaux (vaste dépression en bordure du continent, où se déposent de
nombreux sédiments et qu'un mouvement terrestre plissera en chaînes de montagnes) ont
été affectés suivant trois phases principales:
• La sédimentation géosynclinale (période prolongée);
• Le plissement de la couverture (période brève) avec intrusions, c'est la tectogenèse
(formation du relief par le biais de l’action des plaques tectoniques);
• L'élévation des roches déformées.
Le relief en structure plissée
3.1. Les orogenèses
• Plus de six orogenèses se sont produites au total:
1- TACONIENNE
•
Fin de l’ordovicien 425 millions d'années
Ce sont les plissements observés à l'est des U.S.A.
2- ACADIENNE
Plissement et intrusion de roches ignées en Nouvelle-Angleterre 345
millions d'années
3- APPALACHIEENNE
Plissements des couches paléozoiques du géosynclinal appalachien – 230
millions d'années
4- NEVADIENNE
Intrusion de batholithes – Sierra Nevada -135 millions d'années - début du
Crétacé
Le relief en structure plissée
5- LARAMIDE
• Montagnes rocheuses 63 millions d'années - Début de l'ère Tertiaire
6- CASCADIENNE
Mt Cascades 1 millions d'années. Fin du Pliocène.
N.B. La couverture sédimentaire est affectée par de fortes pressions tangentielles.
Le relief en structure plissée
• 3.2 Les plissements
3.2.1. Définition
– Le plissement résulte d'un effort appliqué tangentiellement à la surface de la
terre. L'amplitude et le sens du mouvement peuvent être mis en
évidence par la direction et l'inclinaison des couches.
• 3.2.2. Composantes du pli
Direction
La direction d'un plissement est l'angle que fait une horizontale tracée
dans le plan d'une couche avec le méridien du lieu; elle se mesure à l'aide
de la boussole.
Plis des couches géologiques
Un pli est une déformation des roches en courbure (bosse
ou creux) qui résulte de la flexion des strates par suite de
compressions tectoniques latérales.
Déformation souple des couches géologiques sous
forme d'ondulations à plus ou moins grand rayon de
courbure, à la suite d'une contrainte tectonique.
Source: http://www.larousse.fr/encyclopedie/nom-commun-nom/pli/80590
Composantes du pli
Synclinal (creux)
Une zone où les couches pendent de chaque
côté vers la médiane: c'est la partie concave du
pli.
Anticlinal (bosse)
Une zone où les couches s'inclinent en
direction opposée, de part et d'autre de l'axe
du pli: c'est la partie convexe du pli.
Charnière
C'est la partie recourbée du pli; c'est la ligne
sur laquelle le pendage change de sens. On
appelle charnière, la région du pli où la
courbure de la couche est maximale.
Source: http://www.geowiki.fr/index.php?title=Anticlinal
PENDAGE
Le pendage d'une couche est son inclinaison sur le
plan horizontal. On le mesure par l'angle que fait la
ligne de plus grande pente tracée dans le plan de
cette couche avec le plan horizontal.
- L'angle qui existe entre un plan horizontal et la
surface d'une couche.
Angle d’inclinaison d’une structure géologique par rapport
à l’horizontale.
Source: http://www.er.uqam.ca/nobel/k20322/pcougeo.html
Synclinal (creux – concave)
Une zone où les couches pendent de chaque
côté vers la médiane: c'est la partie concave du
pli.
Source:
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Synclinal
Source:http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www.physicalgeography.net
/fundamentals/images/synclinepic.jpg&imgrefurl=ht
Synclinal (creux – concave)
Source:
http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www.etudesdromoises.com/i
mages/jpeg/jpeg_articles/numero17/synclinal_saou2.jpg&imgrefu
Source: http://www.geowiki.fr/index.php?title=Anticlinal
Anticlinal (bosse -convexe)
Une zone où les couches s'inclinent en direction opposée, de part et
d'autre de l'axe du pli: c'est la partie convexe du pli.
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:NJ_Route_23_anticline.jpg
Source: http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www.teachingboxes.org/mountainBuilding/lessons/
foldImages/anticline.jpg&imgrefurl=http://www.teachingboxes.org/mountainBuilding/lessons/
Anticlinal (bosse -convexe)
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:%C3%89coutoux-La_Frette.jpg
Source: http://www.geowiki.fr/index.php?title=Anticlinal
Composantes du pli
Flancs
Ce sont les deux côtés d'un pli.
Axe
C'est le plan axial. C'est la bissectrice de l'angle
formé par les deux flancs de l'anticlinal. Si les
deux flancs sont symétriques le plan axial est
vertical
Composantes du pli
Axe d'un pli :
C'est en quelque sorte la bissectrice (demi-droite qui
coupe un angle en deux parties égales) de l'angle
formé par les deux flancs d'un pli
Plan axial d'un pli :
C'est un plan formé par la succession des charnières en
se déplaçant tout au long d'un pli.
Typologie du pli
•
Pli : Lorsque des couches de terrain de l’écorce terrestre sont soumises à des contraintes tectoniques, ces
roches vont, à la longue, se déformer. Les déformations sont d’abord souples, non cassantes. On obtient
alors des ondulations de terrain appelées plis. On parle de plissement des roches.
Si les contraintes se poursuivent, les déformations vont devenir cassantes : la roche se brise. On obtient
alors des failles. Selon la plasticité de la roche, l’apparition de failles interviendra plus ou moins vite
•
On peut rencontrer des plis de toutes dimensions, depuis des microplis inférieurs au centimètre jusqu’à
des plis de dimension régionale.
Selon la nature de la roche, l’importance et l’orientation des contraintes, la durée du phénomène… on
peut observer toute une variété d’aspect des plis. Un vocabulaire permet de qualifier certaines formes :
•
Pli droit, pli déjeté, pli couché :
Source: http://www.geowiki.fr/index.php?title=Pli
Le relief en structure plissée
3.2.3. Typologie des plis
Droit symétrique
• Les flancs ont le même pendage (angle d’inclinaison) (figure 5).
Droit dissymétrique (ou déjeté)
• Les flancs n'ont pas le même pendage (figure 5).
Déversé (penché)
• Un pli très déjeté où l‘un des flancs peut être renversé (figure 5).
Typologie des plis
Le relief en structure plissée
Couché
• Les flancs sont sensiblement horizontaux (figure 6).
Retourné (plongeant)
• Dans les régions de tectonique violente le déversement des plis est tel que l'on peut avoir des
plis entièrement retournés donnant lieu à de faux synclinaux et à de faux anticlinaux (figure
6).
Faillé
• Déplacement dirigés suivant l'axe des charnières anticlinales (figure 6).
Typologie des plis
Typologie des plis
Source:http://www.terre.uottawa.ca/geodictio/termdetail.php?lang=fr&id=279
Le relief en structure plissée
Pli-faille
• Le flanc inverse disparaît alors complètement et le flanc normal du pli vient chevaucher le
synclinal (la partie basse) qui lui fait suite.
Nappes de charriage
• Elles correspondent à des phénomènes qui s'étendent sur plus de 100 km.
3.2.4. Association de plis
Style déjectif
• Ce sont de vastes anticlinaux séparés par d'étroits synclinaux.
Style éjectif
• Ce sont de vastes synclinaux séparés par d'étroits anticlinaux.
Style isoclinal
• Tous les plis sont déversés dans le même sens.
Nappes de charriages superposées
• Lorsque les plis empilés dégénèrent en plis-failles et prennent une amplitude
considérable.
Le relief en structure plissée
Plis-failles
Source: http://planet-terre.enslyon.fr/planetterre/objets/img_sem/XML/db/planetterre/metadata
/LOM-Img49-2003-07-07.xml
Plis couchés
Source:
http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://www2.ggl.ulaval.ca/p
ersonnel/bourque/s1/88.1(24).jpg&imgrefurl=http://www2.ggl.ula
val.ca/personnel/bourque/s1/photos.def.html&h=328&w=504&
Nappe de chariage
Source: http://www.er.uqam.ca/nobel/k20322/photonappe.html
Le relief en structure plissée
Source: Atlas Larousse canadien, p.7
Nappe de chariage
Source: http://www.er.uqam.ca/nobel/k20322/photonappe.html
Le relief en structure plissée
3.3 Les styles tectoniques
•
3.3.1 Le style jurassien (200 millions d’années)
– Dans ce style les plis sont parfaitement individualisés en faisceaux et parallèles; ils
peuvent se suivre sur de grandes distances.
– Ils sont symétriques.
– Le relief est souvent conforme à la structure (à la masse rocheuse sous-jacente).
N.B. Combe: La dépression formée au-dessus d'un anticlinal.
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.129
Le relief en structure plissée
3.3. Le style appalachien (300 millions d’années)
•
Ce style est caractérisé par l'alternance des affleurements linéaires de (quartzites,
grès, calcaire). Les grès et les quartzites forment les crêtes et les schistes et les
argilites forment les sillons sur des centaines de kilomètres: Oural- Appalaches.
•
C'est le résultat de l’aplanissement de la structure plissée avec la réactivation de
l'érosion différentielle.
Appalaches dans l'État du Tennessee, États-Unis
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Appalaches
Le relief en structure plissée
3.3.2. Le style alpin (50 millions d’années)
Les plissements ont été plus intenses. Les flancs ont tous la même inclinaison et les plis-failles
deviennent la règle. Les combes sont profondes et permettent d'aboutir à l'inversion du relief. Les
synclinaux deviennent perchés.
Source:http://www.google.ca/imgres?imgurl=http://lechamoniard.l.e.
pic.centerblog.net/10d9yb5a.jpg&imgrefurl=http://
Source: http://www.er.uqam.ca/nobel/k20322/photonappe.html
Style alpin
Source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Alpen_01.JPG
Le relief en structure plissée
3.4. Évolution d'un relief plissé
3.4.1 Ruz, combe, cluse et crêt
-
Le ruz est un vallon cataclinal antaillant le flanc de l’anticlinal.
La combe est une dépression, établie au sommet d'un anticlinal.
La cluse est une dépression orientée perpendiculairement à l'axe des plis.
-
•
Le crêt est la tranche de la couche dure du flanc anticlinal de part et d'autre de la combe.
3 .4. 2. Synclinal perché
– Un synclinal perché est le résultat de l'approfondissement des combes anticlinales. On
aboutit ainsi à l'inversion du relief.
Source: Géomorphologie, principes et méthodes, p.129
Synclinal perché
Source: http://www.etudesdromoises.com/pages/pages_revue/resumes_d_articles/synclinal.htm