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A. DÉFORMATION CASSANTE: LES FAILLES (GÉOMÉTRIE, ORGANISATION)- 1. Introduction:

- Croûte supérieure, guide des contraintes car résistance!- Les différentes structures à l’échelle crustale- Héritage structural et hétérogénéité spatiale des déformations

- 2. Failles et structures normales (fin)- 3. Failles et structures décrochantes- 4. Failles et structures inverses

Objectifs: Reconnaître la géométrie des structures, les nommer correctement, comprendre leur origine

Anticlinal sur faille courbe

Synclinal sur rampe Rattachement de failles par niveau de décollement> Faille listrique Amincissement

β = rapport h0/ hsup

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Failles secondaires antithétiques

Failles secondaires imbriquéesDuplex extensif

Profil d’une faille normale listrique en sismique-réflexion

Structures visibles :

- Faille majeure listrique

- Failles mineures synthétiques

- Plis d’entraînement

- Roll-over

1 km

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Faille de détachement

Faille non planaire de grande ampleur : aplanissement au niveau de la limite croûte inférieure/supérieure, voire au niveau du Moho

-> Conduit à l’amincissement crustal-> Pendage moyen 20° mais pendage variable avec la profondeur

Whitney et al. 2013

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dôme et détachement

Tirel et al., 2005 : modèle thermo-mécanique

Les « core complexes » résultent d’une instabilité mécanique de la croûte, dans une lithosphère chaude dont le manteau a une résistance très faible.La croûte inférieure, chaude et légère remonte et se déforme de manière ductile.les détachements sont des conséquencesde l’exhumation des dômes.

Zone de détachement de forme sigmoïde associée à l’exhumation du dôme et les zones de cisaillement horizontales résultant de l’écoulement horizontal dans la croûte moyenne et inférieure

Whitney et al. 2013

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Géomorphologie des failles normales

LA FAILLE NORMALE DE LA CORDILLÈRE BLANCHE (PÉROU)

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FAILLES NORMALES : LES FACETTES TRIANGULAIRES

Tibet

Whitney et al. 2013

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Contextes géodynamiques: Pourquoi des failles normales?

modèles cinématiques

G. Diapirs, volcanisme, rides océaniques…

A. Rifting etRemontée asthénosphérique

B. Extension dans la charnière du Slab (extrado)

C. Effondrementgravitaire

D. Recul de slab (rollback)

E. Causes externes

F. Zone de relais transtensif

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Malavieille et Séranne, 1996

A. Rifting • Divergence des plaques => amincissement lithosphérique

• Aplatissement pur• Cisaillement simple• Notions nouvelles: déformation

localisée - failles lithosphériques – rifting asymétrique

DétachementRole des discontinuité crustales

Niveau de décollement

Zones de cisaillement faiblement pentée en profondeur (tectonique tangentielle)

Rift de l’Afrique de l’estFormation d’une hautetopographie sur les flancsdu rift du à l’effetisostatique

Perte de masse

Exemples de rifting avec remontée asthénosphérique

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Haakon Fossen, Bergen

La mer du Nord

Manteau

Croûte

Étirement ductile de la croûte continentale et du manteau

Malavieille et Séranne, 1996

C. Effondrement orogénique (gravitaire)

Exemple: le Tibet

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BASIN AND RANGE PROVINCE, SW US

Relief ombré

Winter B&R

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P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.

3- FAILLES ET STRUCTURES DÉCROCHANTES

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© Teaching resources in structural geology School of Earth Sciences of the University of Leeds

Relations entre les segments décrochants

Structures en fleur

1- zone de relais compressif2- zone de relais extensif > pull apart3- segment courbe en compression4- segment courbe en extension5- rotation de blocs

Salina del Fraille, bassin pull apart Andin

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TERMINAISONS DE FAILLE

P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.

Rotation aux terminaisons courbes de failles décrochantes; Cunningham et al., 2003

ENTRE DEUX SYSTÈMES DE FAILLESSi la déformation continue,

la direction des structures aura tendance à changer (par rotations lors du jeu cisaillant)

P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.

Rotation de bloc en dominosNelson et Jones, 1987

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Zone de transfert par rampe latéraleZone de transfert sans rampe latérale

Rampe de transfert

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Modélisation analogique d’une ceinture de plis et chevauchements montrant les rotations associées à une rampe latérale; Macedo et Marshak (1999)

Les rampes peuvent avoir un mouvement oblique (selon pendage et partitionnement de la déformation)

Une rampe de transfert peut connecter deux structures chevauchantes ou extensives

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FAILLES TRANSPRESSIVES, TRANSTENSIVES

Cisaillement simple + compression (ou extension) => spectre large de déformations

P.F. Rey University of Sydney, NSW 2006, Australia.

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systèmes décrochantsStructures en « fleur positive »

Push apart

systèmes décrochantsStructures en « fleur négative »

Pull apart

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Géomorphologie des failles décrochantes

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CONTEXTES GEODYNAMIQUES

Types de limites transformantes:

A) Ride - RideB) Ride - FosseC) Fosse - Fosse

San Andreas

Mer Morte

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San Andreas

Pubellier et al, 2005

Sumatra

Faille d’extrusionIntra-continentale

Faille associée au partitionnement de la convergence oblique

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4. FAILLES ET STRUCTURES INVERSES

© Iain Stewart

série Plio-Quaternaire volcano-détritique (Photo L. Siame)

Chevauchements:Deux compartiments initialement contigusDont l’un chevauche l’autre

Dynamique et géométrie des structures chevauchantes Chevauchement: contact anormal avec une unité allochtone qui se superpose à une unité autochtone.

Rampe palier

Palier: niveau de faible résistance mécanique

On crée une rampe à 30° avec sigma 1, la rampe s’enracine dans le palier qui correspond à un niveau de faible résistance mécanique

Anticlinal de rampe

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Relations chevauchements / plis

Chevauchement aveugle

Pli sur un niveau de décollement

Pli de rampe

Flanc de pli cisaillé

Pli de rampe

Erosion > structure monoclinale

Nouvelle rampe créée au front > basculement des structures anciennes qui peuvent devenir décrochante et formation de rétro-chevauchementrétrochevauchement

Chevauchement et érosion

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Modele de Mitra

Line de terminaisonfrontale ou laterale

Vue 3D de l’évolution latérale du système chevauchant

Propagation latéraleSoulèvement

Propagation latérale d’un chevauchement

Extension latérale à une vitesse 10 fois plus rapide que la vitesse de déplacement - rapport a sur b est constant

ab

Lemoine et al., 2000

Ceinture de plis et chevauchements: plusieurs rampes et paliersLes rampes se créent d’abord puis se connectent entre elles par des paliers

Migration prograde des chevauchements

Quantification des déformations:- par équilibrage des longueurs- par équilibrage des surfaces- par quantification de la surrection de terrasses- par mesures géodésiques

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Prisme de Coulomb

Géomorphologie des failles inverses

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Evolution en coupedu système chevauchant

Plissement associé à une faille aveugle