JURA by Gilles Tobiana

ANALYSE MICROTECTONIQUE EN TERRAIN SÉDIMENTAIRE PLISSÉ J Macaudiere 2006

Ce guide plus particulièrement destiné aux débutants (mais pas inutile pour des géologues de terrain plus confirmés) vise à donner des clefs pour analyser des structures visibles à l’échelle de l’affleurement. Il a été développé à partir de l’étude des plis et des failles du Sud du Jura (Bugey). Il est cependant transposable à des régions plissées et faillées en pays sédimentaire sous faible à moyenne couverture.

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CHOIX DES SUJETS CLIQUER ICI

PLISEXP.ppt : Exposé des microstructures apparaissant dans le plissement. CLIQUER ICI

PLIDEM1.ppt : Illustration sur un affleurement « La Pierre Taillée » CLIQUER ICI

PLIDEM2.ppt : Illustration sur un affleurement « Le col d’Évosges » CLIQUER ICI

FAILLEXP.ppt : Exposé des microstructures apparaissant dans le faillage. CLIQUER ICI

EXO.ppt : Exercices et exemples

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F J2

J9 Ch창teau de Balvay (01)

FIN

1 MICRO ET MESOTECTONIQUE DES SÉRIES SÉDIMENTAIRES PLISSÉES SOUS FAIBLE À MOYENNE COUVERTURE

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2-Avertissement L’illustration actuelle a été réalisée en photos couleurs. Mais, avec le temps, certains affleurements se sont dégradés (végétation, lichens, patine, grillages!) et les photos en noir et blanc, préparées pour un article ancien*, sont alors plus démonstratives. Dans ce cas, elles ont été privilégiées. Les phénomènes mentionnés, bien que de qualité esthétique moindre sont cependant encore visibles sur le terrain.

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J. (1984) - Rev. Géol. Dyn. Géogr. Phys., 25, 4, 277-290.

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J. (1984) - Rev. Géol. Dyn. Géogr. Phys., 25, 4, 277-290.

Certaines photos sont prises en haute définition. Après le clic, laissez le temps qu’elles se chargent svp. Cliquer une fois n’importe où pour faire défiler les pages

3-LE PLISSEMENT • Le plissement se fait principalement par des plis à déformation de flanc bien que de la déformation de charnière apparaisse localement. Dans les calcaires, les niveaux supérieurs sont en dehors du domaine de la plasticité de la calcite et donc la déformation se fait par microfracturation, dissolution-recristallisation et maclage mécanique. • Les failles sont fréquemment liées aux plis. Diaclases et joints de cisaillement sont abondants.

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4-LE PLISSEMENT • Le plissement va créer de très nombreux critères micro ou mésotectoniques (visibles à l’échelle de l’affleurement ou de l’échantillon) qui peuvent nous servir de guides dans la compréhension des structures et dans les levers de terrain, surtout en pays couvert. • Quelques m2 d’affleurement suffisent bien souvent pour en identifier un certain nombre et se repérer ainsi par rapport aux mégastructures.

5-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC Mouvements de banc à banc

Sur un pli banal (ci-contre), le banc supérieur géologiquement et topographiquement monte vers la charnière anticlinale. On voit apparaître un plan de mouvement que nous noterons :

Plan de cisaillement 1/CS1 Ce cisaillement peut être discontinu et localisé sur les interbancs, Il peut créer de nouvelles surfaces de glissement à l’intérieur du banc ou bien provoquer une déformation continue à l’intérieur du banc.

6-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC Mouvements de banc à banc

Sur le flanc inverse d’un pli déversé, le banc supérieur géologiquement va de même vers la charnière anticlinale, mais il est en position topographiquement. inférieure. Donc si le banc topographiquement supérieur descend nous sommes en série inverse et la tête de l’anticlinal est dans la direction du banc qui monte.

7-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC Mouvements de banc à banc

1 1 3 2

Dans des régions de nappes susceptibles de présenter des têtes plongeantes, il nous faut une information supplémentaire pour trancher, soit un critère de polarité stratigraphique (normal + ou inverse -), soit le sens de déversement de la nappe. Nous raisonnerons par la suite en faisant abstraction de ce cas.

8-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC

9-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC

9-PLIS À DÉFORMATION DE FLANC 1

11-STRUCTURES LIﾃ右S AU PLAN CS1 Il peut crﾃｩer de multiples microstructures :

11-CS1/ESCALIERS D’ARRACHEMENT

12-CS1/ESCALIERS D’ARRACHEMENT

13-CS1/ESCALIERS D’EMBOUTISSAGE

14-CS1/TYPE MIXTE

15-CS1/TYPE MIXTE

Mvt du bloc photographié

Carrières d’Hauteville (01 110), surface de banc irrégulière 1- Stries de glissement, 2- Pics stylolitiques subparallèles à la rampe (slickolites), 3- Calcite automorphe dans zone abritée

16-CS1/DÈCOUPAGE EN DALLETTES

17-CS1/DECOUPAGE EN DALLETTES

18-CS1/DECOUPAGE EN DALLETTES

Ce découpage tectonique est parfois si intense qu’il peut amener des confusions : A gauche « Calcaires pseudolithographiques » de l’Oxfordien supérieur découpés par la tectonique (01, Col d’Evosges), A droite calcaires en petits bancs du Kimméridgien supérieur (01,Valromey).

19-CS1/PLIS D’ENTRAÎNEMENT

20-CS1/PLIS D’ENTRAÎNEMENT

21-CS1/CLIVAGE DE DISSOLUTION

22-CS1/CLIVAGE DE DISSOLUTION

(1)

(1’)

23-CS1/FRACTURES EN AMYGDALES

24-CS1/FRACTURES EN AMYGDALES W

Strati • Un banc massif de Portlandien est découpé en amygdales par des fractures sigmoïdes. D’après le critère E2 on est en série inverse et l’anticlinal est à gauche (flanc est du Planachat, fontaine du Bret, D9, Haut Bugey).

25-CS1/FRACTURES EN AMYGDALES W

Strati • La photo précédente a été prise lors de l’élargissement de la route. L’état actuel est moins réjouissant. Un bon nettoyage de la végétation permettrait cependant de voir correctement le phénomène (visiteurs venez avec un râteau pour arracher les ronces).

26-CS1/FRACTURES EN AMYGDALES W

La position en flanc inverse de ces amygdales est confirmée par la structure générale du flanc du Planachat et par des critères locaux tels que des bioturbations, normalement abondantes en sommet de banc et qui se trouvent ici à la base, donc démontrant encore la série inverse

27-CS1/TORSION D’OBJETS

28-CS1/VISUALISATION

Si vous avez de la peine à mémoriser le mouvement du cisaillement 1, Il y a un moyen aisé pour le concrétiser :

28-CS1/VISUALISATION

Si vous avez de la peine à mémoriser le mouvement du cisaillement 1, Il y a un moyen aisé pour le concrétiser :

Cliquer ici pour le voir

29-LE PLAN DE CISAILLEMENT 2/CS2

30-LE PLAN DE CISAILLEMENT 2/CS2

Le phénomène peut se manifester discrètement un peu partout et devenir abondant quand le pli de type déformation de flanc vient en position de verrouillage (pendage inverse proche de 60°, schéma 3). Il semble aussi exacerbé lors du basculement des flancs du pli par les failles décrochantes conjuguées qui lui sont associées.

31-CS2/FLEXURES

32-CS2/FLEXURES E

W (1) (2)

Sur un flanc subvertical se développent des flexures accompagnées de plans de cisaillement clairement normaux à la stratification. Ces plans matérialisent l’action du cisaillement 2. Celui-ci peut donner des flexures (1) accompagnées ou non de fractures (2) ou simplement des fractures (voir ci-après). D’après le critère G3, le synclinal est à droite (synclinal de St Maurice des Chazeaux, route de Corveissiat à Thoirette, 01).

33-CS2/FLEXURES W

Plus rares sur les flancs normaux peu inclinés, des structures se développent sous forme de kinks plus ou moins perpendiculaires à la stratification. Ils matérialisent aussi l’action du cisaillement 2. D’après le critère G1, le synclinal est à gauche (Synclinal d’Isenave, route de Chevillard, 01).

34-CS2/PLAQUETTES

CS2

35-CS2/PLAQUETTES E

CS1

Le sens de mouvement des plaquettes (CS2, flèches rouges) est bien visible par le décalage de la base du banc. D’après le critère H3, on est en série normale et l’anticlinal est à l’Ouest (synclinal des Bergonnes, 01 à l’Est). On peut noter une torsion perceptible des plaquettes (cercles blancs) par le mouvement de banc à banc (CS1, flèches blanches)

36-CS2/PLAQUETTES W

Le découpage des bancs décimétriques en plaquettes est très serré, à proximité d’une faille décrochante. D’après le critère H4, l’anticlinal est à droite et la série est inverse (La Pierre Taillée, Hauteville, 01 110, bel exemple disparu mais il en existe beaucoup d’autres un peu moins beaux).

37-CS2/VISUALISATION

Si vous avez de la peine à mémoriser le mouvement du cisaillement 2, Il y a un moyen mnémotechnique aisé pour le retenir :

37-CS2/VISUALISATION

Si vous avez de la peine à mémoriser le mouvement du cisaillement 2, Il y a un moyen mnémotechnique aisé pour le retenir :

Le haut va vers le synclinal

38-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS

Elles se présentent généralement suivant trois types et correspondent au schéma classique exposé dans les manuels de géologie structurale. - diaclases perpendiculaires à l’axe - diaclases en zone avec l’axe - diaclases croisées Leur intérêt réside dans le fait que leur disposition étant reliée à l’axe du pli, elles permettent d’estimer localement celui-ci par un diagramme statistique sur un affleurement où elles sont abondantes.

39-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS S

N ac

Zone b

20cm

15° Diaclases perpendiculaires à l’axe (dites ac) et en zone avec l’axe b du pli (dites de zone b) sur une portion de pli à axe pratiquement horizontal (calcaires du Kimmeridgien supérieur, flanc est du Planachat, 01)

40-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS N

ac Zone b

Zone b Zone b

Diaclases perpendiculaires à l’axe (dites ac) et en zone avec l’axe (dites de zone b) sur une portion de pli à axe plongeant à droite (calcaires du Portlandien, genou sur flanc est du synclinal du Valromey, 01)

41-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS

Diaclases croisées C1 et C2 sur un pli à axe pratiquement horizontal (col d’Évosges, 01)

42-DIACLASES ASSOCIﾃ右S AUX PLIS C1 C2

Zone b

C 2 C1 ac

Zone b

Les trois systﾃｨmes de diaclases sur un mﾃｪme affleurement. Lorsque, comme ici, la dispersion des directions est forte, on est obligﾃｩ de passer par un diagramme statistique pour les analyser (calcaires du Portlandien, genou sur flanc est du synclinal du Valromey, 01)

43-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS Un diagramme stéréographique a été effectué sur le flanc vertical ouest du synclinal de St Maurice des Chazeaux (01). On y voit les quatre pôles dont, plongeant au nord, le pôle ac normal à l’axe. L’axe plonge de 10/15° environ au Sud (confirmation sur la diapo suivante). La faiblesse de représentation de la zone b est due à un biais appelé effet de coupe (voir 2éme diapo suivante). Comptage effectué sur canevas de Wulf avec compteur de Kalsbeck bien avant le temps des ordinateurs.

44-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS SW

Le plongement de l’axe vers le sud est visible sur cette photo qui est une vue générale de la photo de la première diapositive : 32-CS2/FLEXURES

45-DIACLASES ASSOCIÉES AUX PLIS

L’effet de coupe ; la plupart des diaclases bleues et rouges passent dans une zone accessible à la mesure alors que certaines de la zone b restent inaccessibles. Si le trajet était vertical, ce seraient les diaclases ac qui seraient sous représentées

46-RETOUR AU CHOIX DES SUJETS

Le problème des failles sera traité dans le diaporama FAILLEXP.ppt

On peut illustrer cet exposé par les séquences PLIDEM1 et PLIDEM2

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1 PASSAGE DE LA PIERRE TAILLÉE

Nous allons présenter cette étude comme si elle nous faisait découvrir une structure grâce aux critère microtectoniques. En réalité c’est de cette série, connaissant bien le cadre général, dont nous nous sommes servis pour caler beaucoup de critères et en faire un modèle transposable à tout le Jura du Sud. Nombre de ces figures ont été retrouvées bien ailleurs. Ces critères prennent tout leur intérêt lorsqu’il faut déchiffrer des structures inconnues en pays fortement couvert et à affleurements réduits, ou, et l’on en a de nombreux exemples dans le Jura, lorsque des complications tectoniques viennent obscurcir la logique des structures.

2-PASSAGE DE LA PIERRE TAILLÉE 4 5

6 1 3

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En sortant d’Hauteville-Lompnès (01 110) par la D9 en direction du col de la Rochette. Possibilité de garage (Bus) sur la route forestière à droite à la fin du passage (en 1).

3-STATION 1 W

A faire Cps

A trouver

La route du col de la Rochette et le ruisseau jalonnent la limite entre les « Calcaires lités » à l’Est et les « Calcaires pseudolithographiques » (a) de l’Oxfordien terminal à l’Ouest. Ils empruntent la dépression créée par les derniers niveaux argileux des Calcaires lités et une probable faille avérée plus au Nord. Le pendage fort vers l’Est montre que l’on est en série inverse. (a) Enay R. 1966

4-STATION 1 E

Un tout premier affleurement à l’intersection de la route et du chemin forestier est suffisant pour se placer dans la structure. Il montre un banc rigide dont le haut est décalé vers l’Ouest sur une fracture plate (a) et une flexure (b) dont le haut est aussi décalé vers l’Ouest dans les niveaux plus argileux. Ceci nous fournit les premiers critère G2 et H2 pour dire série inverse et anticlinal à l’Est.

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5-STATION 2 W

Juste avant le passage du ruisseau sous la D9. Une paroi verticale de Calcaires pseudolithographiques en petits bancs montre les mêmes critères. De nombreuses flexures (a), marquent le même caractère inverse du flanc (cas G4 anticlinal à l’Est). Quelques plaquettes (en dehors de cette photo) donneraient les mêmes informations.

6-STATION 3

W b

EW a

b a

Début de la route de Cormaranche. Calcaires pseudolithographiques en bancs décimétriques. De nombreuses plaquettes (a) dues au cisaillement 2 marquent le caractère inverse du flanc (cas H2 précédent - anticlinal à l’Est). Le glissement de plaquette à plaquette est de l’ordre du centimètre.

7-STATION 4 W

Les microstructures de la station 4 sont multiples. Le découpage en plaquettes est généralisé. Une première observation montre : a) Des plaquette banales dues à l’action du cisaillement 2 b) Des plaquettes tordues postérieurement à leur apparition par le cisaillement 1 qui agit comme dans le cas A14 (anticlinal à droite, ici à l’Est). c) Des plaquettes bloquées sur un coté et qui ont compensé leur décalage par une rotation vers le haut (pour visualiser faire l’expérience avec une pile de fiches. Tenez-les fermement bloquées à droite et tournez l’extrémité bloquée vers le haut)

8-STATION 4 (c) (b)

b) c)

Illustration du cas b : plaquettes tordues, postérieurement à leur apparition, par le cisaillement 1 Illustration du cas c : des plaquettes bloquées sur un coté et qui ont accommodé leur décalage par une rotation vers le haut

9-STATION 4 W

Cliquer ici pour explications E

Toujours dans la zone 4, un examen attentif des bancs permet de repérer des plis en chevrons (plis d’entraînement) assez aigus et dont la polarité est conforme au caractère inverse de la série (règle de Fourmarier). Leur analyse détaillée permet de mettre en relief le jeu relatif des cisaillements 1 et 2 au cours du basculement du pli (diapo ci-après).

10 S T A T I O N 4 Le pli est créé par le cisaillement 1, les plaquettes (sur les flancs redressés) par le cisaillement 2, comme en dehors des plis. Il est intéressant d’étudier de près les flancs plats. En effet, ils sont découpés par des plaquettes qui ont le jeu du cisaillement 1 et il n’est pas rare d’en voir qui sont tordues par le cisaillement 2 : il y a donc permutation du rôle du cisaillements en fonction du flanc. Il suffit d’essayer de déplier mentalement le pli pour voir que sa genèse est précoce par rapport à celle des plaquettes.

11-STATION 4

(b) (a)

Aspect des plaquettes sur un flanc plat (= court, en rouge à droite) de pli d’entraînement. Elles jouent suivant le cisaillement de direction 1 (a) et sont tordues par le cisaillement de direction 2 (b).

12-STATION 5 W

Les gros bancs massifs du Kimméridgien basal (dits Oncholite du Séquanien) sont fracturés par des cisaillements tellement réguliers qu’ils peuvent, lors d’un examen superficiel, être pris pour la stratification. Ce découpage correspond à l’équivalent des plaquettes développées dans les bancs minces par le cisaillement 2 (même pendage, même décalage).

13-STATION 6

Cliv

Quelque mètres en amont du point 6, avant le virage, de rares bancs marneux du Kimméridgien moyen montrent un clivage de dissolution traversant le banc. Ils correspondent au critère D4 (caractère inverse de la série)

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14-STATION 6

A Faire

Une faille, au miroir complètement tordu, a contribué à l’implantation du passage de la Pierre Taillée. Son jeu extrêmement complexe permet de se faire une idée sur l’enchaînement plissement/faillage. Mentionnée ici à fin de localisation, son étude sera développée dans le diaporama consacré aux failles (FAILLEXP.ppt).

15-RETOUR AU MENU

FIN

1-COUPE DE LA ROUTE DU COL D’ÉVOSGES Décrochement 4 3

2 9

1 6 5

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Plateau À la sortie d’Évosges ( 01 230) sur la D102 menant à Saint Rambert. Accès bus par Aranc. Arrêt sur bon parking au bord de l’étang Buinand.

2-STATION 1 SW

NE F CPS

BATH BIR

Le talweg est parcouru par un grand décrochement à N130°E (diapos 1 et 2, en rouge) qui sépare l’ anticlinal d’Évosges à l’Est (Assise de Birminsdorf - calcaires à récifs d’éponges- et Bathonien) de l’anticlinal du col d’Évosges (Calcaires pseudolithographiques) à l’Ouest. Cet anticlinal est lié au passage du décrochement (il occupe la lisière du plateau bordé par le décrochement). La coupe commence en direction du col.

3-STATIONS 2 à 3 NW

40°

70°

La montée jusqu’au col montre une succession de plis métriques (plis d’ordre 2) dissymétriques indiquant l’anticlinal principal vers l’Ouest suivant la règle de Fourmarier (cas 1) flancs redressés à l’Ouest et flancs longs plus plats à l’Est (voir diapo 6 pour explications).

4-STATION 2 w

(a)

La station 2 montre des dallettes (a) résultant du découpage de bancs décimétriques par le cisaillement 1. Ces figures permettent de se placer sur les structures locales (ici les plis d’ordre 2) : le photographe est dans l’anticlinal et regarde vers le synclinal.

5-STATION 2 w

(b)

La station 2 montre aussi des flexures (b) produites par le cisaillement 2. Ces figures permettent de même de se placer sur les structures locales (ici les plis d’ordre 2) : le photographe est dans l’anticlinal et regarde vers le synclinal.

6-STATIONS 2 à 3 SE

Le festival des plis d’ordre 2, montrant toujours la même polarité, se poursuit en montant la route en direction du col.

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7-STATION 4 E

Au col d’Évosges, une succession de beaux plis montre toujours la même polarité pour les plis d’ordre 2. Dans les fins interlits plus argileux, on peut voir un clivage de dissolution en plusieurs endroits, mais plus particulièrement au niveau du cercle blanc.

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8-ENTRE LES STATIONS 4 ET 5

Passé le col, on rencontre une série à pendage constamment vers l’Ouest et devenant de plus en plus fort. Il n’y a plus de pli d’ordre 2 et les seuls critères que l’on peut cependant relever sont des mouvements du type H3 indiquant l’anticlinal à l‘Est. On a franchi le top de la structure d’ordre 1 en l’occurrence l’anticlinal du col d’Évosges.

9-ENTRE LES STATIONS 4 ET 5 N

C2 C1

Un vue plus large permet de voir qu’il n’y a pas création de plaquettes par le cisaillement 2 mais remise en mouvement de diaclases croisées du pli.

10-STATION 5 À l’épingle à cheveux, un pli d’ordre 2, bien dissymétrique dans le série redressée, confirme la position de l’anticlinal à l’Est. Attention, un bourrage dysharmonique au cœur du pli modifie sa symétrie (a).

(a)

A Sy

11-STATION 5

NE Quelques bancs plus massifs sont découpés en dallettes On peut penser que la cause en est bien tectonique car on peut identifier des fantômes de bancs principaux dont la taille correspond à celle des calcaires non tectonisés (traits rouges).

12-STATION 5 NW

Les critères sont parfois très discrets mais n’échappent pas à un œil averti : flexures (traits blancs) et plaquettes (rond blanc). Le synclinal est à l’Ouest (pour le cisaillement 2 le haut va vers le synclinal).

13-STATION 6 PA PA

NE En continuant la descente, après un bref adoucissement des pendages, on rentre dans une zone de plis très serrés, à charnières extrêmement aigues, à plans axiaux (PA) à fort pendage Est et d’axes à plongement variable. Leur polarité indique toujours l’anticlinal à l’Est. Le flanc de la structure principale oscille entre la verticale et une position inverse.

14-STATION 6 NW

La forme conique de certains plis et de forts plongements axiaux semblent indiquer une composante de cisaillement dans leur genĂ¨se.

15-STATION 7

A FAIRE

On franchit un dernier pli à flanc légèrement inverse et l’on entre dans une zone calme qui représente le flanc subhorizontal du synclinal complexe que l’on vient de traverser. Ce flanc est constitué d’un plateau profon-dément entaillé par un cirque dominant le village d’Oncieu (cf diapo suivante)

16-STATION 8

Les pendages le long de la route sont subhorizontaux. On est entré dans le plateau.

décrochement

Oncieu Plateau

Deux témoins de celui-ci sont visibles sur la carte. Leurs terrains sont restés à peu près horizontaux et leurs surfaces représentent d’après les géographes une surface d’érosion antétectonique (très nombreuses dolines, argiles de décalcification…). Il est frappant de constater que ce type de plateau s’étage d’une altitude de 500 à 1200 m d’Ouest en Est du Bugey.

17-STATION 9 ENE

WSW

ENE

C A

Une belle zone de kink mérite une étude particulière vu la richesse en microstructures. Son mouvement est conforme au cisaillement 2 mais, en l’absence de pli, résulte simplement du serrage du plateau. Les zones A,B et C seront étudiées ci-après.

18-STATION 9 A WSE

ENE

WSW

ENE

Ant

Le raccourcissement est accommodé par le glissement et la rotation des bancs suivant le cisaillement 1 qui crée un clivage de dissolution dans les délits plus argileux (détail de la partie cerclée à droite). Dans la partie rectangulaire on voit nettement les plaquettes développées par le cisaillement 2. Les deux critères sont parfaitement en accord avec un flanc normal avec anticlinal à l’Est !.

19-STATION 9 B

(a)

Dans la partie haute, les bancs n’ont pas tourné. On peut alors se demander comment le raccourcissement dû au kink a été accommodé. L’examen des faces des diaclases découpant les bancs (a) donne la solution. En effet elles sont toutes tapissées de joints stylolitiques perpendiculaires à leur surface. La dissolution sous pression (pressure solution) est le mécanisme favori pour résoudre les problèmes de place dans cette tectonique superficielle. Pourquoi cette dualité de comportement? La présence ou l’absence d’interlits argileux facilitant le mouvement du cisaillement 1 en donne peut-être la clé.

20-STATION 9 C

Un petit cisaillement à jeu inverse (flèche rouge) se développe à gauche du kink. Son mécanisme d’amortissement est intéressant : Rotation du plan vers le haut Dissolution sur de nombreuses fractures verticales (zone ovale), permettant le coulissage du bloc est vers l’Ouest et réciproquement (flèches blanches). Là encore, la dissolution sous pression résoud les problèmes de place!

21-CONCLUSION

F3?

u Platea

F2 Ant

Ant

Un panorama de la falaise sous la croix d’Évosges montre que la structure décrite anticlinal/synclinal est compliquée par quelques cassures dont il est difficile de décrire l’extension vu qu’elles n’apparaissent que dans la partie verticale

22-CONCLUSION

Un schéma très simplifié de la structure (faisant abstraction des failles qui la décalent) permet de voir l’organisation des plis d’ordre 2 sur les plis d’ordre 1. Les différents points d’observation montrent la grande cohérence des microstructures relativement aux structures d’ordre supérieur.

23-RETOUR AU MENU PRINCIPAL

Le village d’Oncieu et le crêt de l’assise de Birminsdorf (B)

CLIQUER N’IMPORTE OU

1-ÉTUDE DES FAILLES Le cas du Jura est un peu particulier puisqu’il a subi, surtout dans sa partie la plus externe, deux épisodes de faillage l’un résultant de la distension oligocène (bordure du fossé bressan), l’autre de la phase tectonique fini miocène (plissement jurassien). N’ayant jamais vu, sur le terrain, de critères mésotectoniques distensifs oblitérer des critères compressifs ou transcurrents, on peut affirmer que la phase distensive est réellement antérieure à la phase fini helvétienne comme le pensaient les anciens auteurs (Caire, 1960-63). Nous allons donc analyser un certain nombre de critères de terrain permettant de débrouiller l’histoire d’une faille. Cliquer une fois n’importe où pour faire défiler les pages

2-ÉTUDE DES FAILLES

3-STRIES ET BOURRELETS Le miroir de faille est généralement tapissé de stries. Ces stries doivent être mesurées avec soin, soit directement (azimut et plongement), soit par leur pitch (angle entre l’horizontale du plan et la ligne) dans la surface de faille si celle-ci est redressée. La photo ci-contre correspond aux stries du miroir de faille d’un décrochement dextre (pitch de 0°)

10 μ

4-STRIES ET BOURRELETS (2) (1)

(2) 20 cm

Les stries peuvent être multiples. Il faut alors tenter d’en faire une chronologie. Ici les stries obliques (1) oblitèrent les stries plus pentues (2). Voir dans les cercles rouges.

5-STRIES ET BOURRELETS

La surface de faille est souvent parcourue de bourrelets décimétriques à pluri métriques, faisant un angle nul à très faible avec les stries contemporaines. La photo est une vue générale du décrochement de la diapositive 3

6-CRITÈRES DE MOUVEMENT

7-FRACTURES DE RIEDEL

Par rapport à la zone de cisaillement ou à la fracture principale, les fractures de Riedel apparaissent à des angle /2 pour la fracture synthétique R1 et /2- / 2 pour la fracture antithétique R2. Comme le matériau, sous faible couverture, a un angle de frottement interne fort, l’angle /2 peut avoisiner les 22°. Il importe d’être prudent pour attribuer le qualificatif Riedel à une fracture et en particulier ne jamais le faire sur des rapports angulaires si l’on n’a pas le sens de mouvement qui doit être synthétique en position R1 (R2 est plus rare).

8-FRACTURES DE RIEDEL

(1)

Une faille inverse, liée au plissement, présente plusieurs fractures de Riedel associées. L’angle entre les fractures est correct et le mouvement, bien synthétique, est marqué par la stratigraphie (01, Châtillon de Cornelle). Voir ciaprès, le détail de 1 et une ancienne photo Faille inverse Fractures R1 synthétiques: Traces du litage;

9-FRACTURES DE RIEDEL

S : stratification

Fracture 1 F: faille inverse

R1: Riedel direct

10-FRACTURES DE RIEDEL

1 St

St : stratification

Vue dâ&#x20AC;&#x2122;ensemble F: faille inverse

R1: Riedel direct

11-FRACTURES DE RIEDEL

Décrochement dextre Riedel R1 dextre Décrochement sénestre Tracé de l’oncholite du Kimméridgien 1 Contrainte principale majeure

On peut rencontrer des systèmes de Riedel à toutes les échelles. Ici un décrochement majeur à N 60°E avec un jeu d’un ordre kilométrique s’accompagne de failles de Riedel à N80°E. Des fractures conjuguées à N120°E sont aussi présentes. Le tracé en S des collines est révélateur du mouvement (01, Le Poizat).

12-FRACTURES DE RIEDEL

1 μ

A titre de curiosité, des fractures de Riedel à l’échelle de macles polysynthétique d’un plagioclase présentant le même type d’organisation que la diapo précédente : Fracture sénestre Conjuguée dextre Riedel R1 sénestre Le plagioclase étant un milieu anisotrope (réseau cristallin), les angles peuvent différer quelque peu des valeurs théoriques

13-FRACTURES DE SKEMPTON

Les fractures de Skempton (P) sont aussi appelées «synthetic shears» car si l’angle est voisin de celui des fractures de Riedel, leur position est opposée. C’est pour cela qu’il est indispensable de connaître le sens du mouvement des fractures branchées sur une fracture principale avant de se prononcer.

14-FRACTURES DE SKEMPTON 10 μ

Fracture de Skempton. Carrières d’Hauteville (01)

15-FENTES DE TENSION 3

Les fentes de tension apparaissent à /4- /2 d’une fracture (T1). Dans une bande de cisaillement elles se développent en échelon à /4 de la bande (T2). Si la déformation se poursuit, elles peuvent prendre une forme en S ou Z (fentes de tension sigmoïdes, T3). On voit donc que leurs rapports angulaires avec la fracturation sont complexes. Ces rapports sont encore compliqués par le phénomène exposé à la diapositive suivante.

16-FENTES DE TENSION

Si une faille est remise en mouvement dans un épisode ultérieur (faillage polycyclique), il se produit une modification des contraintes à sa proximité immédiate et la contrainte principale majeure ( 1) peut devenir perpendiculaire au plan de faille, Ceci a comme conséquence de donner des fentes de tension perpendiculaires à ce même plan puisque les fentes de tension apparaissent dans le plan 1- 2 !

17-FENTES DE TENSION

Les grandes failles longitudinales jurassiennes présentent souvent des essaims de fractures ouvertes, normales à la fois au plan de faille et aux stries, qui semblent relever du mécanisme présenté à la diapo précédente (16). C’est un argument, certes non décisif, dans le sens d’un caractère polycyclique du faillage. Nous verrons qu’il y en a de plus déterminants.

10 μ

18_MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE

(1)

(2)

Une faille en Y (vraisemblablement normale) a été tordue dans un épisode de serrage ultérieur. Le gros banc massif a résisté (1) alors que les calcaires en petits bancs (2) ployaient, se fracturaient et provoquaient le gauchissement de la faille de droite (01, Châtillon de Cornelle)

19-MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE

(2)

(1)

Quelque mètres plus à l’ouest, une seconde faille sépare les calcaires à taches du Bathonien (1) des calcaires biodétritiques du Bajocien (2) Elle est tordue lors du plissement de façon comparable à la précédente (diapo 18). Un réseau de fractures inverses liées au pli est identique aux plaquettes décrites lors de l’étude des plis (voir le détail du rond blanc à la diapo 20). Il participe à la torsion de la faille.

20-MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE W

De nombreuses fractures ( ) et les torsions de la stratigraphie ( ) montrent un jeu inverse. Le comportement de ces fractures est identique à celui des plaquettes décrites lors de l’étude des plis (synclinal à droite! Cf. diapo précédente)

21-MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE

10 μ

Les failles longitudinales sont fréquemment jalonnées de cailloutis emballés dans une matrice argileuse ocre ou rouge (1). Dans le miroir de faille, ces objets sont tranchés et striés (2). Ils n’ont aucune caractéristique de brèches de failles. Il faut les interpréter comme des remplissages karstiques ultérieurs (pos-oligocènes) de caisses de failles pris et striés dans une remobilisation de la faille lors du serrage fini Miocène (01, route de Mens).

22-MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE E

(2)

(1)

(3)

La grande faille de l’Ain (Barrage de l’Allemand, 01) présente sous l’Oxfordien supérieur (1) inverse (critère en 2), une semelle de ces mêmes cailloutis à matrice argileuse (3) reposant sur une dalle subhorizontale de Portlandien. Ils peuvent correspondre ici à des épandages post oligocènes en pied de faille repris dans une nouvelle tectonique.

23-MORPHOLOGIE DU PLAN DE FAILLE Il apparaît donc deux morphologies de failles : • des failles tordues dans le plissement. L’exemple décrit ci-dessus (diapos 18 à 20) est connu cartographiquement sous le nom de faille-pli de Châtillon de Cornelle. Elles sont nord-sud, ont une forte extension longitudinales et sont souvent jalonnées de produits rubéfiés (surtout dans le Jura de l’Ouest). Étant antérieures à la tectonique jurassienne, elles sont attribuables selon toute vraisemblance à la distension oligocène. • des failles plus planes, inverses, (diapo 8) bien corrélées aux mouvements des plis (diapo 20) et qui sont syntectoniques (tardihelvétiennes). Au moins dans la partie ouest, les grandes failles découpant le Jura en lanières sont donc précoces. Elles sont reprises ultérieurement et déversées soit vers l’Ouest soit vers l’Est en fonction de la nature des terrains qui s’affrontent et aussi de la topographie héritée du faillage oligocène.

24-CAS PARTICULIER DES DÉCROCHEMENTS

Les décrochements apparaissent sous la forme de deux systèmes conjugues liés aux plis. Ils ont des directions N60°E (décr. dextre) et N120°E (décr. sénestre) pour des plis d’azimut N0°E. (Col de la cheminée, 01 Brénod)

25-CAS PARTICULIER DES DÉCROCHEMENTS

(1)

(2)

Un décrochement sénestre (1) d’orientation N100-110°E contribue à l’implantation du passage de la Pierre taillée (2-cf PLIDEM1.ppt). On peut noter les traces des gros bancs du Kimméridgien sur la surface de faille vue de face (de a à e). Nous allons analyser d’un peu plus près le comportement de cette faille. Cercle rouge ; diapo 26

26-STRIES ET BOURRELETS (1)

(1) (2)

(1) 20 cm

Les stries plus anciennes (1) sont plus inclinées que les stries plus récentes (1) qui les oblitèrent . Voir dans les cercles rouges. Cf. diapo 4

27-ATTITUDE DU PLAN DE FAILLE

Vue de biais, la surface de faille est complètement gauche et elle est décalée toujours vers la droite sur les limites de bancs de a à e.

28- INTERPRÉTATIONS

Cet exemple illustre bien l’idée déjà émise par Laubscher (1979) d’une alternance plissement/décrochement lors de la tectonique jurassienne. Les stries basculent au fur et à mesure de l’avancement du plissement (Diapo 26, les plus récentes sont les plus horizontales) et le mouvement décrochant sénestre progressif décale le plan de faille initial (diapo 27 et schéma cidessus).

29- INTERPRÉTATIONS

On sait que les décrochements et plis admettent la même direction de contrainte 1, mais que 2 et 3 sont inversés . La déformation de cette faille peut donc être interprétée non pas par des tectoniques successives mais par l’alternance des phénomènes plissement/décrochement au cours d’un même événement tectonique. Cette permutation des contraintes 2 et 3 a été expliquée théoriquement par Laubscher (1979).

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EXERCICES ET GENERALISATION

Les exercices proposés permettent de tester la compréhension des structures. Ils permettent aussi d’élargir le champ d’application de ces techniques à d’autres domaines que le Bugey. Une photo et les éléments pour la situer dans l’espace sont présentés. Les interprétations concernant les structures sont demandées. Quelques clics font apparaître les réponses et renvoient aux exposés précédents grâce à la numérotation des figures.

2-STRIES DE GLISSEMENT Surface de banc : Position dans la structure ?

Cliquer pour les explications

80째W

2-STRIES DE GLISSEMENT Surface de banc : Position dans la structure ?

Cliquer pour les explications

Cliquer encore

80째W

2-STRIES DE GLISSEMENT Surface de banc : Position dans la structure ?

Cliquer pour les explications

Cliquer encore

80°W

Le photographe est sur le flanc de l’anticlinal de Bellefontaine et regarde vers le synclinal de Morbier à l’Ouest Route de Morez à Bellefontaine (39)

3-CLIVAGES W

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

3-CLIVAGES W

Cliquer encore

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

3-CLIVAGES W

Cliquer encore

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

L’anticlinal est à l’Ouest - On est sur le flanc est de l’anticlinal de Nérichat (ou d’Arvières) - Col de Richemond (01)

4-FLEXURES E

85°W

Position dans la structure ? Cliquer pour les réponses

4-FLEXURES E

Position dans la structure ? Cliquer pour les réponses

Cliquer encore

85°W

4-FLEXURES E

Position dans la structure ? Cliquer pour les réponses

Cliquer encore

85°W

Le photographe est sur le flanc de l’anticlinal de Bellefontaine et regarde vers le synclinal de Morbier à l’Ouest Route de Morez à Bellefontaine (39)

5-PLAQUETTES E

15째

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

5-PLAQUETTES E

15째

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

Cliquer encore

5-PLAQUETTES E

15°

Cliquer encore

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

L’anticlinal est à l’Est - On est sur le flanc ouest de l’anticlinal des Monts du Jura chevauchant le synclinal de la Valserine à l’Ouest. Le critère est ténu mais remarquablement constant. Col de la Faucille (39)

6- FLEXURES ET PLAQUETTES

Ces critères sont généralement bien corrélés aux structures majeures. Mais ils ne prennent leur intérêt que lorsqu’on a des affleurements réduits et discontinus, Ci-dessous, un affleurement de pas plus d’un m2 dans des petits bancs très redressés des calcaires de l’Hauterivien :

OU EST LE SYNCLINAL?

7-FLEXURES ET PLAQUETTES

Le synclinal est à droite d’après les flexures de type G3, tout en s’étant assuré que les structures verticales sont bien la stratification et non des plaquettes. Sinon on aurait (critère H1 et CS1) un anticlinal à droite.

8-PLAQUETTES Le banc pend de 60° vers le photographe. Un ensemble de diaclases est décalé. Position dans la structure?

Cliquer pour avoir les explications

(1) Série normale ou inverse?

60°

(2) Vers quelle structure le photographe regarde-t-il?

8-PLAQUETTES Le banc pend de 60° vers le photographe. Un ensemble de diaclases est décalé. Position dans la structure?

Cliquer pour avoir les explications Le haut vient vers l’observateur

(1) Série normale ou inverse?

60°

(2) Vers quelle structure le photographe regarde-t-il?

8-PLAQUETTES Le banc pend de 60° vers le photographe. Un ensemble de diaclases est décalé. Position dans la structure?

Cliquer pour avoir les explications Le haut vient vers l’observateur Le bas s’éloigne de l’observateur

(1) Série normale ou inverse?

60°

(2) Vers quelle structure le photographe regarde-t-il?

8-PLAQUETTES Le banc pend de 60° vers le photographe. Un ensemble de diaclases est décalé. Position dans la structure?

Cliquer pour avoir les explications Le haut vient vers l’observateur Le bas s’éloigne de l’observateur

(1) Série normale ou inverse? (1) Série normale

60°

(2) Vers quelle structure le photographe regarde-t-il?

8-PLAQUETTES Le banc pend de 60° vers le photographe. Un ensemble de diaclases est décalé. Position dans la structure?

Cliquer pour avoir les explications Le haut vient vers l’observateur Le bas s’éloigne de l’observateur

(1) Série normale ou inverse? (1) Série normale

60°

(2) Vers quelle structure le photographe regarde-t-il? (2) Vers l’anticlinal !

9-PLAQUETTES SW

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

9-PLAQUETTES SW

Cliquer encore

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

9-PLAQUETTES SW

Cliquer encore

Position dans la structure? Cliquer pour les explications

Joli pli secondaire, avec plaquettes, malgré quelques perturbations dues à des chevauchements et des disharmonies. En dehors du contexte on ne peut trancher sans un critère supplémentaire: série normale avec anticlinal à droite ou série inverse avec anticlinal à gauche ou pli d’entraînement sous chevauchement vers le NE. Ces trois hypothèses sont cohérentes avec le schéma du mouvement présenté à droite. Photo d’un des Jumeaux au téléobjectif, Hendaye, Cap Ste Anne (64)

FIN

10-SENS DU MOUVEMENT DE CS1 Faire glisser les mains l’une sur l’autre en les tournant

CLIQUEZ SVP

RETOUR

10-SENS DU MOUVEMENT DE CS1 Faire glisser les mains l’une sur l’autre en les tournant

CLIQUEZ SVP

La main supérieure monte vers la tête anticlinale

Série normale

RETOUR

10-SENS DU MOUVEMENT DE CS1 Faire glisser les mains l’une sur l’autre en les tournant

CLIQUEZ SVP

La main supérieure monte vers la tête anticlinale

Série normale

On passe à la verticale

RETOUR

10-SENS DU MOUVEMENT DE CS1 Faire glisser les mains l’une sur l’autre en les tournant

CLIQUEZ SVP

La main supérieure monte vers la tête anticlinale

Série normale

On passe à la verticale

La main supérieure descend

Série Inverse

RETOUR

PLIS À DÉFORMATION DE FLANC E

CLIVAGE DE DISSOLUTION

Clivage

Strati

Si le clivage a un pendage plus fort que la stratification, on est en série normale (c’est le cas ici) Si le clivage a un pendage plus faible que la stratification, on est en série inverse (Ne pas oublier le cas des têtes plongeantes qui inverse les propositions)

CRITÈRES G2 ET H2

Ces deux critères, souvent groupés, représentent le même mouvement. Leur apparition dépend de la lithologie dans laquelle ils se développent, L’un dans les roches tendres, l’autre dans les roches rigides plutôt en petits bancs.

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CRITÈRE D4

Quand le clivage pend moins que la stratification, on est en série inverse.