Chapitre 3 : Tectonique Expérimentale : Modélisations 2015 Adeline Ravoux BTS CFA Montalieu
Tectonique : Domaine des Géosciences traitant de la Déformation des roches. Différentes rhéologie de roches Différentes contraintes Différentes échelles Différents contextes de déformations Différents combinaisons de roches Différentes déformations possibles! Comprendre ==> Refaire ; Refaire ==> Modéliser
Modéliser et Reproduire Exp. : Modèle permettant d expliquer comment se déforme un ballon selon les contraintes qu il reçoit. Consigne : Grp de 3, faire un maximum de déformations simples en 3D, les décrire «scientifiquement» sur papier, puis, dans un 2 ème temps, reproduire les descriptions des autres. Aide : 3 dimensions ; Contraintes + ou fortes selon les dimensions ; 6 sens d application des contraintes ; Contraintes sur les même axes ou pas ; La Déformation = le résultat ; La Contrainte = la cause les 2 sont liées.
Quel feed-back? Facile ou pas facile de décrire des déformations? De les reproduire? De reproduire celles des autres?
Tectonique Expérimentale
Pour un même champ de contraintes, des roches vont pouvoir répondre différemment (champs de déformation distincts). Rhéologie de la roche Roche Elastique : Soumise à une contrainte, elle se déforme puis revient à sa forme initiale lorsque la contrainte s arrête. Déformation réversible. Roche Fragile : Se casse lorsqu elle est soumise à un champ de contraintes. Déformation dite fragile ou cassante, irréversible et brutale. Roche Plastique (ou visqueuse) : Se déforme sans rupture lors d une contrainte, mais reste déformée lorsque la contrainte cesse. Déformation immédiate et irréversible, dite ductile. les roches «visco-élastiques» sont dites incompétentes, les roches «fragiles», compétentes La rhéologie des roches peut varier avec l enfouissement par augmentation de la pression et de la température (entre autres) : une roche fragile en surface peut devenir ductile en profondeur
Déformations géométriques :
Les champs de contraintes (stress) Ellipsoïdes de contraintes : Représentation théorique des contraintes de pression qui s appliquent à un matériau. σ3 σ2 σ1 Il y a 3 dimensions, donc 3 axes de contraintes orthogonaux. Axes et Vecteurs de contrainte = Valeurs de pression (= force = dynamiques) appelés σ1, σ2 et σ3 tels que σ1 > σ2 > σ3
Les champs de déformation (strain) Ellipsoïdes de déformation : Axes et Vecteurs de déformation = Valeurs d allongement (=mouvement = cinématique) appelés x, y et z tels que X > Y > Z. X est lié à σ3, Y à σ2, Z à σ1
Les champs de contraintes : Le Cisaillement(shear) Nicolas, 1984 Cisaillement pur : Déformation par aplatissement et allongement. La matière se réorganise de façon continue, sans rupture. Principalement, mode de déformation ductile profond (métamorphisme, schistosité, foliation ) Remarque : Axes de contrainte et de déformation = coaxiaux
Les champs de contraintes : Le Cisaillement(shear) Nicolas, 1984 Cisaillement simple : Déformation par rotations et ruptures. La matière se réorganise grâce aux fractures et aux légers glissements qui en résultent. (déformation incrémentale) Principalement, mode de déformation fragile, superficiel, (failles, diaclases, fentes de tension ) Remaque : Axes de contrainte et de déformation Non coaxiaux : ils ne sont pas en face l un de l autre
Représentation des contraintes et des déformations : les Champs de contraintes
La déformation et les contraintes sur le terrain Champs de contraintes = régimes tectoniques, c est-à-dire : compression, décrochement ou distension. Pour les champs de déformation : constriction ; déformation plane; allongement. RIFTING continental ou océanique : Mer Rouge, Graben Rhénan, Mer du Nord OROGENÈSE subduction, collision, obduction : Chaînes Alpines, Appalaches Failles de San Andreas, nord anatolienne, Philippines Toutes > à 1000 km