la fracturation des granites - Infoterre

la fracturation des granites
mise en place des massifs, âge, altération,
comportements aquifères et guides de prospection

BRGM
la fracturation des granites
mise en place des massifs, âge, altération,
comportements aquifères et guides de prospection
B. Manigault
décembre 1986
86 SGN 700 EAU
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Département Eau
B.P. 6009 -45060 ORLÉANS CEDEX 2-Tél.: [phone]
BRGM
la fracturation des granites
mise en place des massifs, âge, altération,
comportements aquifères et guides de prospection
B. Manigault
décembre 1986
86 SGN 700 EAU
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Département Eau
B.P. 6009 -45060 ORLÉANS CEDEX 2-Tél.: [phone]

HYDROGEOLOGIE DES MIUEUX FISSURES
AVANT-PROPOS
Parmi les milieux fissurés, les massifs cristallins ont des
structures fortement discontinues et les essais par pompage
montrent des modes d'écoulement très caractérisés.
Les discontinuités qui découpent les massifs et les modes
d'écoulements souterrains qui leurs sont liés suivent une logique qui
tient àl'histoire de la mise en place des massifs, àleur fracturation
précoce, àl'histoire tectonique ultérieure, aux influences du climat,
de la morphologie, etc..
Traditionnellement, l'exploration d'un massif et la détection de
sites hydrogéologiquement perméables consistent à90 %en une
recherche directe de fractures visibles au sol ou sur images
(aériennes ou satellites) ou encore décelables par géophysique, puis
en l'attribution d'un critère de qualité simple :favorable ou non.
Il est bien rare qu'au stade de la prospection hydrogéologique on
s'intéresse àla structure du milieu cristallin, sa minéralogie et aux
indices indirects qui informeraient sur cette logique de distribution
de la fracturation. Pourtant certains d'entre eux sont étroitement
liés àla structure des massifs et pourraient fort bien constituer des
guides de prospection de mise en oeuvre peu coûteuse.
En prenant comme thème la géologie des granites, leurs origines
et leurs mises en place sont replacées dans le cadre des ruptures en
grand par traction et cisaillement de l'ensemble de la croûte
continentale. Les formes et les volumes du magma consolidé sont
envisagés comme guide de recherche de l'étagement des
déformations précoces. La continuité et l'espacement des fractures
secondaires tardives sont regardés sous l'angle de la taille et la
fragilité des minéraux. La logique de distribution des fractures dans
le massif sous couverture puis affleurant est pressentie dans ses
relations avec la composition chimique et la persistance de formes
de relief d'ablation et d'altération. En dernier lieu, la surface
topographique est prise en compte comme procédé de quantification
des irrégularités du sous-sol et parmi ces dernières les fissures
ouvertes sous recouvrement d'altérations superficielles.
HYDROGEOLOGIE DES MIUEUX FISSURES
AVANT-PROPOS
Parmi les milieux fissurés, les massifs cristallins ont des
structures fortement discontinues et les essais par pompage
montrent des modes d'écoulement très caractérisés.
Les discontinuités qui découpent les massifs et les modes
d'écoulements souterrains qui leurs sont liés suivent une logique qui
tient àl'histoire de la mise en place des massifs, àleur fracturation
précoce, àl'histoire tectonique ultérieure, aux influences du climat,
de la morphologie, etc..
Traditionnellement, l'exploration d'un massif et la détection de
sites hydrogéologiquement perméables consistent à90 %en une
recherche directe de fractures visibles au sol ou sur images
(aériennes ou satellites) ou encore décelables par géophysique, puis
en l'attribution d'un critère de qualité simple :favorable ou non.
Il est bien rare qu'au stade de la prospection hydrogéologique on
s'intéresse àla structure du milieu cristallin, sa minéralogie et aux
indices indirects qui informeraient sur cette logique de distribution
de la fracturation. Pourtant certains d'entre eux sont étroitement
liés àla structure des massifs et pourraient fort bien constituer des
guides de prospection de mise en oeuvre peu coûteuse.
En prenant comme thème la géologie des granites, leurs origines
et leurs mises en place sont replacées dans le cadre des ruptures en
grand par traction et cisaillement de l'ensemble de la croûte
continentale. Les formes et les volumes du magma consolidé sont
envisagés comme guide de recherche de l'étagement des
déformations précoces. La continuité et l'espacement des fractures
secondaires tardives sont regardés sous l'angle de la taille et la
fragilité des minéraux. La logique de distribution des fractures dans
le massif sous couverture puis affleurant est pressentie dans ses
relations avec la composition chimique et la persistance de formes
de relief d'ablation et d'altération. En dernier lieu, la surface
topographique est prise en compte comme procédé de quantification
des irrégularités du sous-sol et parmi ces dernières les fissures
ouvertes sous recouvrement d'altérations superficielles.

SOMMAIRE
Page
INTRODUCTION 1
1- L'histoire des continents et l'origine des roches
cristallines 1
2- Origines et positionnements dans la lithosphère 3
3- Qu'est-ce qu'un granite ?3
Chapitre 1:HISTOIRE MAGMATIQUE DE LA CRISTALLISATION 5
1.1 -Pas ou peu de granites, cas du manteau impliqué dans les nappes
de charriage 5
1.2 -Les plutons volcans des rifts de type andin 5
1.3 -Les plutons liés aux grands cisaillements continentaux de type
hercynien 5
1.4 -Les granites anorogéniques 6
1.5 -Volumes et formes des batholites 8
1.6- Minéralogie des granites s.l. 11
1.7 -Durée de mise en place 14
1.8 - Structures des masses granitiques. Relations fracturations, refroi
dissements, modelés superficiels 15
1.9 -Relations fissure - taille - espacement et taille des grains, des
minéraux 17
Chapitre 2:HISTOIRE SUPERGENE DES INTERFACES LITHOSPHERE,
HYDROSPHERE, ATMOSPHERE 19
2.1 - Relations chimie, volumes et surfaces des cristaux avec la capacité
àproduire des altérites 19
2.2 - Evolutions des contraintes et régime de fracturation. Conséquence
sur l'attribution àcertaines fractures d'un coefficient de conduc¬
tion hydraulique 19
2.3 - Justification de la recherche d'une faille d'un certain type 22
2.3.1 -Les rapports taille de la faiUe, débit utilisable 22
2.3.2 -Examen de surface, les critères indirects de mesures de
conductivité hydraulique. Résumé des acquis antérieurs 22
Chapitre 3:HISTOIRE SUPERFICIELLE 25
3.1 - Histoire composite de la fracture décomprimée visible en surface 25
3.1.1 - Histoire de la faille par rapport au relief, première
interaction dynamique interne, néotectonique 26
3.1.2 -Evolutions théoriques. Reliefs de failles/modèles
orohydrographiques 27
3.1.2.1 -Pas de failles 27
3.1.2.2 - Faille normale 27
3.1.2.3 - Faille inverse 28
3.1.2.4 - Décrochement distensif, décrochement compressif 29
SOMMAIRE
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INTRODUCTION 1
1- L'histoire des continents et l'origine des roches
cristallines 1
2- Origines et positionnements dans la lithosphère 3
3- Qu'est-ce qu'un granite ?3
Chapitre 1:HISTOIRE MAGMATIQUE DE LA CRISTALLISATION 5
1.1 -Pas ou peu de granites, cas du manteau impliqué dans les nappes
de charriage 5
1.2 -Les plutons volcans des rifts de type andin 5
1.3 -Les plutons liés aux grands cisaillements continentaux de type
hercynien 5
1.4 -Les granites anorogéniques 6
1.5 -Volumes et formes des batholites 8
1.6- Minéralogie des granites s.l. 11
1.7 -Durée de mise en place 14
1.8 - Structures des masses granitiques. Relations fracturations, refroi
dissements, modelés superficiels 15
1.9 -Relations fissure - taille - espacement et taille des grains, des
minéraux 17
Chapitre 2:HISTOIRE SUPERGENE DES INTERFACES LITHOSPHERE,
HYDROSPHERE, ATMOSPHERE 19
2.1 - Relations chimie, volumes et surfaces des cristaux avec la capacité
àproduire des altérites 19
2.2 - Evolutions des contraintes et régime de fracturation. Conséquence
sur l'attribution àcertaines fractures d'un coefficient de conduc¬
tion hydraulique 19
2.3 - Justification de la recherche d'une faille d'un certain type 22
2.3.1 -Les rapports taille de la faiUe, débit utilisable 22
2.3.2 -Examen de surface, les critères indirects de mesures de
conductivité hydraulique. Résumé des acquis antérieurs 22
Chapitre 3:HISTOIRE SUPERFICIELLE 25
3.1 - Histoire composite de la fracture décomprimée visible en surface 25
3.1.1 - Histoire de la faille par rapport au relief, première
interaction dynamique interne, néotectonique 26
3.1.2 -Evolutions théoriques. Reliefs de failles/modèles
orohydrographiques 27
3.1.2.1 -Pas de failles 27
3.1.2.2 - Faille normale 27
3.1.2.3 - Faille inverse 28
3.1.2.4 - Décrochement distensif, décrochement compressif 29

Page
3.1.3 - Critères favorables, retenir d'après la revue des
rapports traits orographiques -accidents 30
Chapitre 4:TACTIQUE GLOBALE D'ANALYSE DES FISSURES
"PRODUCTIVES" 35
4.1 -La convergence 35
4.2 -De l'analyse d'image àl'analyse de séries 35
4.3 -Les rapports ablation/altération et la mise à nu ou le recouvre
ment des fissures ouvertes 41
Chapitre 5- CONCLUSIONS 47
Chapitre 6-PROPOSITIONS DE TRAVAUX, RESUME DES RESULTATS 51
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 55
ANNEXES 61
Annexe I-Exemple d'analyse morphologique en pays granitique 62
Annexe II - Etude morphologique du massif granitique de Flamanville 64
Page
3.1.3 - Critères favorables, retenir d'après la revue des
rapports traits orographiques -accidents 30
Chapitre 4:TACTIQUE GLOBALE D'ANALYSE DES FISSURES
"PRODUCTIVES" 35
4.1 -La convergence 35
4.2 -De l'analyse d'image àl'analyse de séries 35
4.3 -Les rapports ablation/altération et la mise à nu ou le recouvre
ment des fissures ouvertes 41
Chapitre 5- CONCLUSIONS 47
Chapitre 6-PROPOSITIONS DE TRAVAUX, RESUME DES RESULTATS 51
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 55
ANNEXES 61
Annexe I-Exemple d'analyse morphologique en pays granitique 62
Annexe II - Etude morphologique du massif granitique de Flamanville 64