TECTONIQUE
Généralités et définitions
Tectonique n. f. [du gr. tektonikos, relatif à la charpente] -1. Ensemble des déformations ayant affecté des terrains géologiques postérieurement à leur formation (cassures, plis, schistosité, etc.). On en exclut les déformations mineures des sédiments qui se font pendant leur dépôt (déformations synsédimentaires). V. aussi tectonosédimentaire. -2. Mécanisme de l’acquisition de ces déformations. Ex. la tectonique par gravité. -3. Leur étude : Ex. : Traité de tectonique. v. tectoniser ; adj. tectonisé, e ; tectonique ; n. f. tectonisation, tectonite.
Tectonique (axe -) - V. axe tectonique.
Tectonique (étage -) - V. niveau structural.
Tectonique (terrasse -) - V. terrasse.
Tectonique cassante - Tectonique comportant essentiellement des failles et des décrochements.
Tectonique de couverture [E. Argand, 1924] - Ensemble de déformations acquises par une couverture sédimentaire qui s’est désolidarisée de son substratum. Celui-ci est un socle au sens tectonique qui peut comporter un socle (au sens stratigraphique) surmonté ou non d’un tégument. Le décollement de ces couches se fait généralement à la faveur de niveaux plastiques (parfois nommés couche-savon) : dans les Alpes, ce sont bien souvent les couches gypsifères du Trias. Pour les ensembles ressortissant à ce style tectonique, on parlera de chaînes, nappes, plis ou plissements de couverture. Ante. Tectonique de fond, tectonique de revêtement.
Tectonique de plaques (ou tectonique globale) - Hypothèse solidement étayée aujourd’hui, selon laquelle la partie superficielle de la Terre (lithosphère) est formée de plaques rigides d’une centaine de kilomètres d’épaisseur, flottant sur l’asthénosphère déformable. Ces plaques sont constituées d’une partie du manteau supérieur surmontée, suivant les cas, de croûte continentale ou océanique (V. Terre). Dans ce dernier cas, elles peuvent disparaître par plongement (subduction) au niveau des fosses océaniques, et se renouveler (accrétion) par apports volcaniques au droit des dorsales océaniques. La différence essentielle entre la dérive des continents de A. Wegener et la tectonique de plaques est que, pour la première, les continents sialiques étaient supposés se déplacer sur leur substratum sismique (comme des bateaux sur l’eau), alors que dans la seconde, les continents se déplacent de concert avec les fonds océaniques (comme des morceaux de bois pris dans une banquise) l’ensemble flottant sur l’asthénosphère. On distingue trois sortes de limites entre les plaques :
1. zone d’accrétion (ou d’expansion) océanique, qui se situent au niveau des dorsales océaniques. Elles sont marquées par une importante anomalie thermique positive, corrélative d’une remontée de l’asthénosphère à leur aplomb. On considère ces zones comme des régions de production de croûte océanique ce qui se manifeste au fond de l’océan, dans le rift, par un volcanisme basaltique avec épanchement de laves en coussins (pillow lavas) : ce phénomène s’appelle l’accrétion océanique. Les nouvelles laves s’écartent progressivement de part et d’autre du milieu du rift, immédiatement remplacées par d’autres laves plus jeunes, de telle sorte que le fond océanique évoque un double tapis roulant à mouvement centrifuge. Au moment de leur refroidissement, les laves fossilisent le champ magnétique par thermorémanence le fond sous-marin montrera ainsi des anomalies magnétiques allongées parallèlement à chaque dorsale, et correspondant aux différentes périodes où il s’est créé. Cela permet de reconstituer la position des plaques à l’époque (V. paléomagnétisme). Au cours de l’écartement de la dorsale, la plaque océanique nouvellement créée, se refroidit, s’épaissit, devient plus dense, et par conséquent déprime l’asthénosphère : il se produit ainsi une subsidence du fond océanique. D’autre part, elle se recouvre de sédiments qui, bien entendu, ne peuvent être plus anciens que la croûte océanique elle-même (son âge étant défini par le moment où elle s’est formée au niveau de la dorsale), ce qui est confirmé par les sondages.
-2. Zone de subduction. Il arrive un moment où, probablement par suite de son alourdissement, la plaque à croûte océanique se met à plonger dans l’asthénosphère : c’est la subduction qui se produit généralement, mais non obligatoirement, à la limite d’une croûte continentale qui, plus légère, reste en surface. À cette subduction, sont liés un certain nombre de phénomènes : -a). le creusement, le long de la zone de subduction d’une dépression allongée, correspondant à une fosse océanique, marquée par une anomalie isostatique négative importante ; -b). la production de séismes par frottements ou relaxations le long du plan de subduction. La surface où se situent ces foyers sismiques est appelée plan (ou zone) de Benioff. La profondeur de ces foyers a une limite de l’ordre de 700 km, que l’on estime correspondre à celle où la plaque lithosphérique se résorbe au sein de l’asthénosphère ; -c). la formation possible d’un prisme d’accrétion constitué d’un empilement d’écailles tectoniques formées de sédiments et de roches volcaniques, et plongeant sous le continent ; -d). un volcanisme andésitique situé à la verticale de la plaque plongeante ; -e). la possibilité de collisions intercontinentales produisant des édifices orogéniques.
-3. failles transformantes : Ce sont des limites entre plaques où il n’y a ni apport ni absorption de matière : il en résulte qu’elles sont parallèles au mouvement des plaques (lequel n’est pas forcément perpendiculaire aux dorsales), qu’elles guident en quelque sorte, ce qui nous le fait connaître sans ambiguïté. Elles peuvent relier, deux à deux, dorsales et zones de subduction
faiblesse lithosphérique faiblesse lithosphérique faiblesse lithosphérique rattachés se séparent du bloc Amérique Pendant
II-phases de la tectonique séparent coulissante sénestre
La dérive de l'Espagne est responsable de la phase de compression fini jurassique-mésocrétacée
n assiste on assiste coulissages subsisterait, faiblesse lithosphérique
L'ouverture aurait provoqué l'annulation
agissant comme un coin opposé au coulissage sépare La dérive
dont témoignent les plissements rencontrés dans le Moyen Atlas.
La tectonique de plaques permet donc une synthèse de bien des mesures géophysiques. Elle offre aussi un modèle en grande partie quantitatif pour le mouvement des masses continentales, l’évolution de la sédimentation océanique, l’édification des orogènes. Le mouvement des plaques a en effet pour conséquence l’ouverture et la fermeture de domaines océaniques, cette dernière s’accompagnant d’une collision de blocs continentaux avec formation des chaînes de montagnes. La séquence théorique complète des événements est la suivante :
-1) Stade de distension : avec création de fossés (en anglais rifting). Ce stade est aujourd’hui observable p. ex. en Alsace, en Limagne, et dans la région des grands lacs africains. Ces fossés, qui sont au centre d’un vaste bombement topographique présentent un flux géothermique supérieur à la moyenne, un volcanisme basaltique, une sismicité élevée, une sédimentation épaisse et souvent évaporitique.
-2) Stade océan étroit : il y a eu création d’un fond océanique, mais la faible largeur de l’océan interdit le renouvellement de l’eau profonde par les courants, ce qui entraîne leur stagnation (stratifica-tion des eaux), empêche leur oxygénation, et engendre un milieu réducteur (euxinique) où la matière organique se conserve (boues noires et boues sapropéliques). Ce stade est aujourd’hui en partie illustré par la mer Rouge.
-3) Stade océan large : c’est celui auquel est parvenu l’Atlantique actuel ; la circulation des eaux entraînées par les courants y est aisée et, sur les fonds, l’oxygène se renouvelle : la matière organique s’y oxyde et disparaît. La répartition de la sédimentation est alors essentiellement gouvernée par trois paramètres : la quantité des apports détritiques, la productivité biologique du milieu océanique, l’éloignement de la dorsale, qui conditionne l’âge du fond océanique et donc sa profondeur (V. sédimentation océanique).
-4) Stade de subduction : dans les stades antérieurs, le contact océan-continent, se faisait au sein d’une même plaque au niveau d’une marge continentale passive (ou de type atlantique), mais il peut se produire alors un découplage entre la partie continentale et la partie océanique, cette dernière s’enfonçant sous la première : on a ainsi séparation en deux plaques, et création d’une marge continentale active (ou de type pacifique) bordée par une fosse océanique. De la marge continentale, se détachent parfois des arcs (ou guirlandes) insulaires par création entre eux et le continent, de mers marginales fond océanique, ou peu différent.
-5) Stade de collision : le découplage au niveau des marges actives rend possible la fermeture de l’océan, par resserrement des marges continentales, en liaison avec l’expansion d’autres fonds océaniques. Le terme ultime de ce resserrement est la rencontre de deux continents ou collision : c’est à elle que l’on doit attribuer la création des orogènes, comme l’orogène alpin (des Alpes à l’Himalaya), la chaîne hercynienne, etc.
Ce rapide aperçu n’épuise pas tous les aspects de la tectonique de plaques, dont le moteur est, selon toute vraisemblance, la convection thermique des parties visqueuses du manteau.
Tectonique de revêtement [M. Casteras, 1933] - Structures affectant une couverture sédimentaire qui s’adapte souplement aux déformations du socle sous-jacent, plissé et fracturé, en ne s’en désolidarisant pas. Elle s’oppose en cela à la tectonique de couverture..
Tectonique de socle - Terme généralement employé comme synonyme de tectonique de fond. Il prête cependant à confusion, un socle pouvant être affecté d’une tectonique tangentielle, et donner lieu à d’importants chevauchements (nappe de socle, nappe pennique).
Tectonique embryonnaire [E. Argand, 1916] - Tectonique compressive tangentielle qui se serait produite dans des stades anciens de l’évolution géosynclinale, et au cours de laquelle des hauts fonds (géanticlinaux) se seraient transformés en cordillères dissymétriques, alimentant des formations bréchiques, et embryons de futures grandes nappes de charriage : « le géanticlinal briançonnais est l’embryon de la nappe du Grand-St-Bernard » (E. Argand). Cette conception est généralement abandonnée aujourd’hui. Adj. embryotectonique.
Tectonique par gravité (Syn. tectonique par écoulement) - Acquisition de structures par glisse-ment sous l’action de la gravité (glissement gravita-tionnel). Ex. « collapse structure », décoiffement, formation de klippe sédimentaire (V. aussi olistostrome), diverticulation. Lors de l’avancée des nappes de charriage, la tectonique par gravité intervient dans des proportions difficiles à définir. Pour certains auteurs, elle a une importance capitale (les nappes viendraient alors de zones en surrection rapide dont la couverture se décollerait et glisserait au loin).
Tectonique salifère - V. halocinèse.
Tectonite n. f. [B. Sander, 1912] - Terme général désignant toute roche ayant acquis une structure particulière nettement distincte de la structure originelle, sous l’effet de contraintes tectoniques. Ex. les roches du métamorphisme général sont des tectonites.
Tectonophysique n. f. - Ensemble des études tectoniques utilisant des méthodes physiques.
Les déformations subies par l’écorce terrestre au cours des phases orogéniques sont visibles aujourd’hui dans les structures dites tectoniques [4] [5]. Schématiquement, on distingue les déformations discontinues (tectonique cassante) et les déformations continues (tectonique souple).
III-les déformations de structures
Diaclases et fentes
Les diaclases sont des discontinuités sans déplacement relatif, d’extension métrique à décamétrique, d’espacement métrique et d’ouverture variable. Le réseau de diaclases est souvent à peu près perpendiculaire aux strates des roches sédimentaires. Leur origine est tectonique, mais il faut citer aussi les fractures de retrait liées au refroidissement des roches volcaniques.
Jointives aux extrémités, les fentes présentent souvent une allure sigmoïdale. Les ouvertures se font par traction sous contrainte parallèle à leur direction. Elles sont comblées par des cristallisations, souvent de calcite, croissant perpendiculairement à leurs lèvres.
Schistosité
La schistosité est un feuilletage plus ou moins intense, acquis sous l’influence de contraintes tectoniques, qui, dans certains cas, oblitère complètement la stratification quand il s’accompagne de dissolutions et recristallisations : la foliation des micaschistes et des gneiss est due à l’alternance de feuillets micacés et quartzo-feldspathiques qui confèrent à la roche son aspect rubané. Plusieurs familles de plans de schistosité peuvent coexister, correspondant à autant d’épisodes de déformations.
Failles
Ce sont des fractures avec déplacement relatif des compartiments. Les surfaces de glissement ou miroirs de failles sont généralement striées et permettent de déterminer le sens du déplacement, fonction de la direction de raccourcissement générale Z. Les différents types de failles, caractérisés par le mouvement relatif des compartiments, sont les suivants (figure 9) : verticale(compartiment effondré selon un plan vertical), normale (allongement horizontal, Z verticale), inverse (compression et raccourcissement, Z horizontale), décrochement (compression avec coulissage horizontal, Z horizontale). Le rejet désigne l’amplitude du déplacement relatif. Les traces du mouvement sont inscrites sur le plan de faille (miroir). Un coulissage est dextre quand le compartiment observés déplace vers la droite, sénestre quand le déplacement se fait vers la gauche. Un décrochement a fréquemment aussi une composante verticale.
La dimension des failles va du mètre à la centaine de kilomètres (on parle alors de linéaments structuraux) ; le rejet varie de quelques centimètres à plusieurs centaines de mètres. Les failles sont généralement remplies de roches broyées ou de matériaux argileux de mauvaise qualité, et constituent des plans de faiblesse du massif. Comme les diaclases, elles sont souvent le siège d’importantes circulations d’eau, en particulier celles qui sont parallèles à la direction de la contrainte principale, qui auront tendance à s’ouvrir et à constituer des drains privilégiés.
Plis
La tectonique souple règne en profondeur, dans des conditions de pression et de température où la plupart des roches deviennent plastiques et se déforment avec le temps. Les plis sont caractérisés par des lignes et surfaces remarquables (figure 10) : la charnière (zone d’inflexion maximale), l’axe (axe d’enroulement de la charnière), la surface axiale ou le plan axial (contient toutes les charnières des surfaces plissées), le cœur du pli, qui est opposé à la voûte. Les différents types de plis sont définis d’après leur géométrie, elle-même conditionnée par la nature du terrain et par l’orientation des directions de contraintes principales (figure 11). L’amplitude des plis est très variable, du centimètre à plusieurs kilomètres).
Les formes les plus fréquentes sont les formes anticlinales et synclinales, selon que, respectivement, le terrain le plus ancien ou le plus récent se trouve au cœur du pli, l’axe pouvant être indifféremment horizontal, vertical ou incliné. Les couches plastiques alternant avec des roches compétentes se laminent ou donnent des bourrages (disharmonies, diapirs tectoniques). Un pli-faille peut évoluer vers un chevauchement de portée hectométrique alors que les nappes de charriage sont des masses de terrain transportées sur plusieurs kilomètres et dont le contact, très complexe, avec les formations sous-jacentes est toujours malaisé à traverser par des ouvrages souterrains.
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