Les plis partie 5 Plis et paysages Sommaire 1. Plissements et réseau hydrographique : terminologie de base 2. Les principales formes de relief des régions plissées le relief conforme 3. Les principales formes de relief des régions plissées le monoclinal 4. Les principales formes de relief des régions plissées la cluse 5. Les principales formes de relief des régions plissées le relief inverse 6. Les principales formes de relief des régions plissées le synclinal perché 7. Les principales formes de relief des régions plissées le relief appalachien 8. Les principales formes de relief des régions plissées - érosion des charnières : 2 exemples 9. Un exemple de paysage en région plissée : Le «vélodrome» d Esclangon 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! Voir chapitre 14 << Tous les reportages de terrain de elements-geologie.com Toute l info sur ce livre
1. PLISSEMENTS ET RÉSEAU HYDROGRAPHIQUE : TERMINOLOGIE DE BASE Comme tout objet exposé à la surface de la Terre, les zones plissées sont soumises aux effets de l érosion. Les agents atmosphériques altèrent progressivement la cohésion des roches par processus physiques ou chimiques. Les roches sont ainsi fragmentées en éléments dissous ou solides de taille variée qui peuvent être déplacés sous les effets de la gravité (chute de blocs, coulée de graviers, ) et transférés par les fluides atmosphériques l air et l eau solide ou liquide (vent, rivières, fleuves, océans, glaciers). Il résulte de l action de l érosion sur les régions plissées des formes très caractéristiques en raison de l ablation différentielle des divers constituants des plis (flancs et charnières). On identifie ci-dessus les relations principales entre les structures résultant de la déformation des couches et la géométrie du réseau hydrographique.
2. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE RELIEF CONFORME La morphologie peut rester conforme au motif structural. Dans ce cas, un creux de la topographie (un val ou une vallée) occupe un synclinal et un mont correspond à un anticlinal. Le relief est alors peu érodé; il est dit conforme. Un ruz est un cours d eau incisant le flanc d un anticlinal. Deux ruz opposés peuvent se rejoindre par capture pour entailler totalement un mont et créer une cluse qui recoupe l axe du pli. L érosion peut entailler la crête d un mont et créer une combe. Lorsque la combe s agrandit, l érosion peut dégager le dos d une couche plus résistante qui forme alors un mont dérivé. Le relief du Jura correspond au type conforme. On utilise parfois le terme de relief jurassien.
3. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE MONOCLINAL Un monoclinal est une structure résultant du basculement tectonique d un ensemble de couches sédimentaires dont le pendage est constant sur une très large surface. Lorsqu une rivière entaille un monoclinal, comme sur cet exemple pris dans la chaîne de l Apennin en Italie centrale, les couches les plus résistantes restent en relief et descendent vers le lit de la rivière. Elles dessinent un Vé pointant dans la direction du pendage du monoclinal. Photo de Loïc Bazalgette, GM Montpellier.
3. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE MONOCLINAL : LES CHEVRONS Lorsque plusieurs rivières parallèles recoupent les couches redressées d un monoclinal, par exemple d un flanc de pli, les Vés des vallées successifs dessinent une série de chevrons (souvent désignés sous le terme de fers à repasser, dont ils évoquent en effet la forme). Ci-dessus et ci-contre, exemples des couches marines du Crétacé reposant sur le Paléozoïque plissé du socle des Andes orientales (région de Jujuy, Quebrada de Humahuaqua, NW Argentine). Photo Y. Lagabrielle, GM Montpellier.
4. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LA CLUSE Un élément important du relief conforme (ou jurassien) est la cluse : vallée recoupant les deux flancs redressés d un anticlinal ou d un synclinal. Ici la cluse du Fier, rivière se jetant dans le Rhône au sud de Seyssel (Ain/Haute Savoie). Elle recoupe un pli anticlinal dans la zone de jonction entre le Jura et les chaînes subalpines, à 25 km à l ouest d Annecy. Coupe ci-dessus Noter le Vé dessiné par les couches résistantes : par exemple l Urgonien au niveau de St André. Coupe d après J. Aubouin et B. Labesse, modifiée.
5. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES EXEMPLES Cliché Y. Lagabrielle 1. Modèle numérique de terrain de la Cluse du Fier. D après GeoMapApp 2. Chevrons formés par les couches des ignimbrites jurassiques plissées dans l anticlinal du chevauchement frontal de la Cordillère des Andes en Patagonie centrale. En pointillé blanc : l attitude de la stratification En rouge : le plan de chevauchement
5. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE RELIEF INVERSE L érosion s accentuant, la morphologie s inverse, notamment par recul des têtes des vallées conséquentes et par l extension des combes aux dépens des monts. Les vallées se creusent là où se trouvaient les anticlinaux. Apparaissent alors les monts dérivés, puis les vallées anticlinales, dominées par les synclinaux perchés. Ce relief, plus évolué est dit inverse. On trouve des synclinaux perchés dans les zones externes plissées des Alpes : massifs des Bornes, des Bauges, de la Chartreuse et du Vercors.
6. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE SYNCLINAL PERCHÉ Cette coupe des zones externes des Alpes, dans la partie sud du massif des Bauges, à quelques kilomètres au nord de Chambéry, montre une succession de formes caractéristiques du relief en région plissée : voir notamment au SE, le synclinal perché de la Dent d Arclusaz. Lac de Genève Urgonien massif de Belledone Hauterivien Localisation de la coupe (trait rouge) Les calcaires urgoniens du synclinal perché de l Arclusaz vus depuis la vallée de l Isère. Cliché Y. Lagabrielle
7. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES LE RELIEF APPALACHIEN Lorsque l érosion a fortement aplani et mis de niveau la région plissée, il subsiste des reliefs résiduels armés par les couches résistantes faisant légèrement saillie au dessus de la surface d aplanissement. La morphologie consiste alors en une succession de barres et de sillons. Le relief est dit appalachien, du nom de la chaîne des Appalaches, région plissée d âge essentiellement ordovicien, longeant la côte est de l Amérique du Nord. Ci-contre : modèle numérique de terrain de la chaîne des Appalaches en Pennsylvanie, au niveau de 40 45 N, c est à dire à la latitude de New York. New York
8. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES ÉROSION DES CHARNIÈRES : LE PLI DE PEYREPERTUSE CORBIÈRES Les failles Partie 3 : failles inverses et chevauchements Ce paysage est visible dans la région des châteaux cathares, au sud des Corbières, à l Est de la chaine des Pyrénées. Les sédiments sont des calcaires du Crétacé supérieur, plissés à l Eocène lors de la phase Pyrénéo-Provençale. Ils forment des écailles charriées au dessus de la zone sous-pyrénéenne représentant la série autochtone déposée sur le massif paléozoïque du Mouthoumet. Ces écailles sont elles-mêmes recouvertes tectoniquement par la zone Nord-Pyrénéenne, charriée vers le Nord le long du Front Nord-Pyrénéen (North Pyrenean Frontal Thrust). W E Les ruines de château de Peyrepertuse (roche percée) surplombent la falaise à droite du cliché. Couches subhorizontales Géologiquement, le site correspond à une large entaille faite dans la charnière d un pli en genou. Couches verticales Carte simplifiée de la partie orientale des Pyrénées septentrionales. Le socle paléozoïque est de couleur bistre (en noir les terrains appartenant à la croûte inférieure), les sédiments post-paléozoïques sont en blanc. Le cliché est localisé par l étoile rouge.
8. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES ÉROSION DES CHARNIÈRES : LE PLI DE PEYREPERTUSE SUITE Le détail de la charnière est montré dans cet encart. Noter la disharmonie du plissement des couches en petits bancs, au dessus de la masse principale des carbonates, plissée simplement. château N château château S Pli en genou Couches subhorizontales Couches subverticales Cette autre perspective permet d observer le flanc raide du pli en genou selon une coupe N-S presque orthogonale à l axe du pli
S 8. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES - ÉROSION DES CHARNIÈRES : LE PLI DU PIC SAINT LOUP, LANGUEDOC N La charnière des anticlinaux - parce qu elle constitue un point haut relatif - est la première victime de l érosion. Aussi, des plis majeurs, il ne subsiste souvent que la partie basse des flancs. C est typiquement le cas du pli du Pic Saint Loup, au nord de Montpellier. Le pli du Pic Saint Loup, dont la croissance débute au Crétacé supérieur et s achève lors de la phase Pyrénéo- Provençale à l Eocène supérieur, est situé sur une rampe chevauchante vers le Nord. Il affecte la couverture sédimentaire mésozoïque du Languedoc caractérisée par : le Trias à argiles et évaporites, le Jurassique inférieur marin, le Jurassique supérieur récifal, le Crétacé inférieur à alternances marno-calcaires marines et l absence de Crétacé supérieur marin. Photo Y. Lagabrielle La région a connu l émersion et l érosion consécutive au soulèvement du bombement durancien. Les faciès lacustres de l Eocène ont enregistré la compression et l érosion du pli du Pic Saint Loup. Dans la région, l Oligocène enregistre l effondrement lié au fonctionnement des fossés dont celui d Alès. Ensuite, la mise en place de faciès marins au Miocène traduit les débuts de l ouverture de la Méditerranée. Cliché Y. Lagabrielle
8. LES PRINCIPALES FORMES DE RELIEF DES RÉGIONS PLISSÉES - ÉROSION DES CHARNIÈRES : LE PLI DU PIC SAINT LOUP, SUITE S Le Pic St Loup N Volume érodé Château de Montferrand Château de Montferrand Le bloc 3D ci contre montre que le pli est un anticlinal majeur associé à une rampe chevauchante vers le N, de portée kilométrique. N Montagne d Horthus (Crétacé inf.) Niveaux de brèches et grès syn-orogéniques (Eocène sup.) Le Pic St Loup S Dessin modifié d après J.C. Bousquet dans «La Géologie de l Hérault» Sur cette vue, la perspective est inversée Hauterivien par rapport à la vue cidessus, le nord est à gauche de la photo. Les traits pointillés soulignent la géométrie des couches du Jurassique supérieur. Photo Y. Lagabrielle Noter la présence de dépôts détritiques continentaux de l Eocène supérieur au centre du dispositif. Ils ont enregistré le soulèvement et l érosion du pli et sont eux-mêmes basculés. Il s agit donc de dépôts synorogéniques. Photo Y. Lagabrielle
9. UN EXEMPLE DE PAYSAGE EN RÉGION PLISSÉE : LE «VÉLODROME» D ESCLANGON Les failles Partie 3 : failles inverses et chevauchements Nous observons le panorama offert par la coupe naturelle de la vallée du Bès au nord de Dignes. La coupe est orientée NS. Le terme «vélodrome» a été donné en 1974 à cette structure par des géologues qui y voyaient en effet l aspect très caractéristique des stades de cyclisme et leurs virages relevés si spectaculaires. S N Photo Pierre Labaume, GM Montpellier. La structure plissée est soulignée par les couches de la molasse alpine miocène, essentiellement gréseuse, sur laquelle repose en discordance la formation des conglomérats de Valensole d âge Plio-Quaternaire, elle même plissée lors d une phase très récente. Au dessus de ces dépôts détritiques d avant chaîne, on trouve la nappe de Digne qui s est avancé vers le SW par l intermédiaire d un contact chevauchant initialement planaire, mais ployé en réponse aux phases de déformation qui affectent également les dépôts tertiaires. Ce sont en fait 3 phases de plissement successives qui permettent d expliquer ce paysage. On trouvera une description complète de la coupe correspondante sur le site Geol Alp de Maurice Gidon : http://geol-alp.obs.ujf-grenoble.fr/
9. UN EXEMPLE DE PAYSAGE EN RÉGION PLISSÉE : LE «VÉLODROME» D ESCLANGON - SUITE S La structure d ensemble résulte des effets de 3 plissements décalés dans le temps : P1, P2 et P3. Notez les discordances angulaires et les troncatures par érosion de flancs des trois plis des phases P1, P2 et P3. Photo de Pierre Labaume, GM Montpellier. N Molasse miocène (sup.) Molasse miocène (inf.) panorama