Les plis partie 4 Déversement et cinématique des plis

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1 Les plis partie 4 Déversement et cinématique des plis Sommaire 1. Géométrie fondamentale d un pli couché 2. Asymétrie S et Z 3. Flanc normal et flanc inverse d un grand pli couché 4. Les axes de pli dans la déformation ductile Les axes de pli dans la déformation ductile - suite 5. Exemple des nappes helvétiques Exemple des nappes helvétiques - suite 6. Exemple des Grès du Champsaur 7. Exemple du flanc sud des Pyrénées Exemple du flanc sud des Pyrénées - suite 8. Exemple des nappes du flanc sud de la Montagne Noire Exemple des nappes du flanc sud de la Montagne Noire suite 1 Exemple des nappes du flanc sud de la Montagne Noire suite 2 Voir chapitre 14 << Tous les reportages de terrain de elements-geologie.com Découvrez la 15 e édition du «Pomerol» tout en couleurs, Éléments de Géologie (Dunod, 2015, M. Renard, Y. Lagabrielle, E. Martin, M. de Rafélis), à jour des dernières connaissances de la recherche en géosciences. Un livre qui répond aux exigences des étudiants, des candidats aux concours, des enseignants, des chercheurs Et de l amateur éclairé! Toute l info sur ce livre

2 1. GÉOMÉTRIE FONDAMENTALE D UN PLI COUCHÉ Flanc normal F Flanc inverse P2 P1 Polarité stratigraphique Polarité stratigraphique P2 Cet affleurement de radiolarites plissées de Grèce montre une tête de pli (P1) située au dessus d un contact anormal plat (F). Ce pli P1, dont le plan axial est proche de l horizontale, est un pli couché. Il constitue ici le pli d ordre 1, possédant un flanc normal et un flanc inverse. F Les flancs du pli principal P1 sont affectés eux-mêmes de plis d ordre 2, de plus courte longueur d onde, montrant un enchaînement de flancs longs et de flancs courts. La géométrie de ces plis secondaires P2 n est pas quelconque. Ils dessinent des Z dans le flanc normal de P1 et des S dans le flanc inverse.

3 2. ASYMÉTRIE S ET Z Considérons tout d abord le flanc normal du pli couché : L asymétrie des plis semblables, en Z ou en S, comme les plis d ordre 2 de la photo précédente, donne des indications sur le sens de transport de l unité plissée. Evidemment, on considère au préalable que l axe des plis est perpendiculaire à la direction de transport. L enchaînement des flancs longs et flancs courts dans une série de plis semblables est un bon indicateur du sens du cisaillement local ou du sens de déplacement de l unité considérée. Ceci est valable à toutes les échelles. Dans le cas de plis situés au dessus d un contact de nappe, on utilise le terme de plis d entraînement. Allure en Z : transport vers la droite Allure en S : transport vers la gauche

4 3. FLANC NORMAL ET FLANC INVERSE D UN GRAND PLI COUCHÉ Les failles Partie 3 : failles inverses et chevauchements Considérons maintenant le pli couché dans son ensemble : Dans les grandes nappes de charriage, on décrit des enchaînements de plis S et Z à très grande échelle. Ces enchaînements permettent de définir une géométrie en «feuille de chêne», dont la pointe est dirigée dans le sens de l avancée de la nappe. La géométrie d ensemble est celle d un grand pli couché. Ce plissement peut être synschisteux. Dans ce cas, la schistosité est parallèle au plan axial du grand pli. On peut définir un flanc normal à polarité stratigraphique normale et un flanc inverse du pli dans lequel la polarité stratigraphique a été renversée. Dans l exemple ci-dessous, pour une nappe se déplaçant vers l W les plis de second ordre du flanc normal sont en S, ceux du flanc inverse en Z : W Polarité stratigraphique normale Pli de second ordre Allure en S : Flanc normal E Polarité stratigraphique inverse Pli de second ordre Allure en Z : Flanc inverse Plan axial du pli couché

5 4. LES AXES DE PLI DANS LA DÉFORMATION DUCTILE ATTENTION! Ces critères valent lorsqu il s agit de plis résultant d une déformation modérée. Par exemple, dans le cas d une série sédimentaire des zones externes des chaînes de montagne. Lorsque le taux de déformation est très important, c est le cas des zones de cisaillement ductile majeures des zones internes des chaînes, la direction axiale des plis ne peut plus constituer un critère cinématique. Dans ce cas, ni l asymétrie des plis semblables, ni l orientation de l axe des plis ne permettent de déduire la direction de transport de l unité déformée. Lorsque les taux de cisaillement atteignent des valeurs élevées, les axes des plis ne restent pas perpendiculaires au déplacement. Ils deviennent courbes et tendent à s orienter dans le sens du transport. Vue 3D d une zone de cisaillement ductile senestre : L Les axes de pli sont courbes et peuvent s orienter dans le sens du transport. Certains plis sont en forme de gousse ou de fourreau, à section circulaire. L L indicateur cinématique dans ce cas est constitué par la linéation d allongement, parallèle au transport. L asymétrie de marqueurs passifs ou les relations entre foliation et plans de glissement permettra de déduire le déversement. (voir Les Plis Partie 3 sur la schistosité et la foliation) L : linéation d allongement

6 4. LES AXES DE PLI DANS LA DÉFORMATION DUCTILE - SUITE Cliché Michel Toupet, CBGA Les axes de plis dans cet ensemble de calcschistes plissés du Queyras ne peuvent servir d indicateur cinématique. Notons la dispersion dans les orientations axiales, notamment dans la zone cerclée. La déformation s est produite dans les conditions du faciès métamorphique des schistes bleus, dans un domaine P, T où la calcite impose à la roche un comportement très plastique.

7 5. EXEMPLE DES NAPPES HELVÉTIQUES Un exemple remarquable du style de nappe en grand pli couché est donné par la structure des Alpes de la Suisse sudoccidentale. Les sédiments du domaine helvétique ont été expulsés d un domaine situé en arrière des massifs cristallins externes du Mont Blanc et de l Aar-Gothard. Ils forment trois nappes, les célèbres nappes helvétiques, du bas vers le haut : Morcles, Diablerets, Wildhorn. Ces nappes sont «encapuchonnées» dans les sédiments charriés du domaine ultra-helvétique. La nappe de Morcles présente un flanc inverse complet mais laminé, reposant en contact anormal sur la couverture du massif des Aiguilles Rouges. Le flanc normal est plus développé. Flanc inverse et flanc normal dessinent une belle structure de pli couché, avec des plis de second-ordre, en forme de feuille de chêne. Nappe du Wildhorn (W) Nappe des Diablerets (D) Nappe de Morcles (M)

8 5. EXEMPLE DES NAPPES HELVÉTIQUES - SUITE Polarité stratigraphique inverse Pli de second ordre Allure en Z : Flanc inverse Le flanc inverse de la nappe de Morcles forme la partie supérieure du massif des Dents de Morcles. Les calcaires du Crétacé inférieur (faciès blancs : Urgonien) et du Crétacé supérieur sont en série inverse et chevauchent la série Mésozoïque formant la couverture autochtone du massif des Aiguilles Rouges. Les nappes helvétiques sont issues du domaine situé entre le socle du Mont Blanc et celui des Aiguilles Rouges. Un pli en Z (de flanc inverse) arme l une des Dents de Morcles. E Dessin Y. Lagabrielle Notons l amincissement du Crétacé dans le flanc inférieur. Le plissement est anisopaque. Les plis se rapprochent du type semblable.

9 6. EXEMPLE DES GRÈS DU CHAMPSAUR Succession de flancs longs et courts dans les grès du Champsaur, couches plissées d âge Eocène supérieur- Oligocène de la couverture du massif du Pelvoux, en position normale. Les enchaînements en S dans cette série en position normale indiquent un sens du déplacement vers l W lors du raccourcissement. W E Allure en S : transport vers l W

10 7. EXEMPLE DU FLANC SUD DES PYRÉNÉES N S Calcaires nummulitiques (Eocène) Allure des plis en Z dans une série à polarité normale : déplacement vers le sud Photo Jeff Ritz, GM Montpellier Le sommet du Pic du Cylindre (ou Cilindro de Marboré), en Espagne dans le massif du Mont Perdu, appartient à la couverture de la zone axiale des Pyrénées, décollée vers le flanc sud de cette chaîne. La face Est du Cylindre montre un pli couché. La série sédimentaire du Crétacé supérieur-eocène est en position normale dans le flanc long du pli. Les enchaînements de plis mineurs en S, dans cette série en position d ensemble normale indiquent un sens du déplacement vers le sud lors du raccourcissement.

11 7. EXEMPLE DU FLANC SUD DES PYRÉNÉES - SUITE La structure est héritée du raccourcissement du socle des Pyrénées ; elle s accompagne de chevauchements au sein du socle de la zone axiale et de l exhumation des roches profondes avec glissement de la couverture vers le sud. Celle-ci forme une cascade de plis en Z, déversée vers le sud. Certains chevauchements comme celui figuré ci-dessus, ou celui qui se trouve à la base de la nappe de Gavarnie toute proche, amènent le socle de la ZA en contact anormal horizontal directement sur le Crétacé supérieur. Le raccourcissement principal se fait après le dépôt des calcaires nummulitiques : il s agit de la phase pyrénéoprovençale.

12 8. EXEMPLE DES NAPPES DU FLANC SUD DE LA MONTAGNE NOIRE Le sud de la Montagne Noire est structuré en vastes nappes de charriage, mises en place au Viséen (orogenèse hercynienne). L avancée finale de ces nappes est gravitaire et s accompagne de la sédimentation de gros olistolithes, ou fragments de nappe, dans le flysch viséen. On distingue 3 nappes : du bas vers le haut : la nappe des Monts de Faugères, la nappe du Mont Peyroux et la nappe de Pardaillhan. Ces nappes sont très laminées et seul leur flanc inverse a été conservé. De ce fait, la nappe supérieure ne montre que la partie inférieure d une vaste structure de type «feuille de chêne». On estime que la pile initiale de nappe atteignait 10 km d épaisseur, comme en attestent les paragenèses métamorphiques (micas blancs et noirs) et la schistosité.

13 8. EXEMPLE DES NAPPES DU FLANC SUD DE LA MONTAGNE NOIRE SUITE 1 La nappe inférieure des Monts de Faugères affleure largement au sud-est de la Montagne Noire. La stratigraphie est inversée, les roches les plus anciennes forment les sommets. C est ainsi que les calcaires dévoniens surmontant les sédiments du Carbonifère et notamment le flysch viséen se trouvent au sommet du Pic de Vissou. Calcaire «griotte» : Dévonien supérieur renversé à goniatites et orthocères. Vue vers le sud depuis le sommet du Pic de Vissou : On domine les coteaux du vignoble de Faugères installés sur les sédiments viséens. On distingue au fond des reliefs calcaires correspondant à des olistolithes de calcaires dévoniens sédimentés dans le flysch viséen.

14 8. EXEMPLE DES NAPPES DU FLANC SUD DE LA MONTAGNE NOIRE SUITE 2 Les goniatites du Dévonien du Pic de Vissou ne le savent pas mais elle ont bien la tête en bas!