Mots clés : faille normale, pli, extrados

Extension d'extrados et relation pli – failles normales, anticlinal du Pont de Saint Men

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

21/02/2011

Résumé

Plissement et fracturation : failles d'extrados.


Figure 1. Anticlinal du pont de Saint Men (Hérault), dont la charnière est affectée de 2 failles normales limitant un horst (détail à droite)

Anticlinal du pont de Saint Men (Hérault), dont la charnière est affectée de 2 failles normales limitant un horst (détail à droite)

Cet anticlinal et ses failles normales affectent des alternances argilo-gréseuses du Trias Supérieur. Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault.


De récents travaux routiers le long de la D 922 (photographies prises en mars 2010) qui longe la petite rivière la Mare (Hérault) ont dégagé et mis en valeur un anticlinal de Trias supérieur affecté de deux superbes failles normales délimitant un horst. Cet anticlinal est sans doute dû à un raccourcissement lié à une compression. Si on suppose que l'association pli – failles normales (compression – extension) n'est pas fortuite (deux événements tectoniques totalement indépendants séparés dans le temps par des millions d'années), comment peut-on avoir cette association apparemment incompatible ? On retrouve là, à une échelle très locale, le problème qu'on a vu à l'échelle d'une chaîne de montagne, à savoir des failles normales au sein de la chaîne himalayenne, en contexte de convergence.

Figure 2. Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal de Trias supérieur affecté de 2 failles normales limitant un horst.

Anticlinal vu depuis le Nord.


Figure 3. Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal de Trias supérieur affecté de 2 failles normales limitant un horst.

Anticlinal vu depuis le Nord.


Figure 4. Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

On peut noter que l'épaisseur des couches d'argile ou de grès est très variable, ce qui est classique dans les séries détritiques.


Figure 5. Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

On peut noter que l'épaisseur des couches d'argile ou de grès est très variable, ce qui est classique dans les séries détritiques.


Figure 6. Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Détail de l'anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

On peut noter que l'épaisseur des couches d'argile ou de grès est très variable, ce qui est classique dans les séries détritiques.


Figure 7. Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal du pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal (Hérault)

Anticlinal de Trias supérieur affecté de 2 failles normales limitant un horst.

Anticlinal vu depuis le Sud.


Cette association pli – failles normales peut être expliquée par des phénomènes très locaux, par exemple en terme d'extension d'extrados. Quand on plisse une couche, la partie convexe du pli (le haut dans le cas d'un anticlinal, d'une antiforme pour être plus précis) a tendance à subir une élongation, alors que la partie concave (le bas dans le cas d'un anticlinal) a tendance à subir un raccourcissement. Élongation et raccourcissement peuvent se faire de façon ductile si la couche est suffisamment déformable (couche incompétente), de façon cassante dans le cas d'une couche peu déformable (couche compétente). L'élongation due à l'extension sur la face convexe du pli est dite « d'extrados » (et le raccourcissement du coté concave est dit d'intrados). Dans le cas d'une déformation cassante, cette extension d'extrados engendrera des fentes ouvertes, ou des failles normales comme c'est le cas au pont de Saint Men. Les figures 8, 9 et 10 montrent une simulation analogique très simple de ces déformations d'extra- et d'intra-dos, obtenue en tordant une éponge humide.

Figure 8. Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : état initial

Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : état initial

Un carré rouge de 3 x 3 cm sert de repère sur cette éponge humide. Cette face de l'éponge mesure 11 x 3 cm. H et B représentent respectivement les longueurs des côtés Haut et Bas du carré rouge.


 

Figure 9. Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : raccourcissement de 3 cm

Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : raccourcissement de 3 cm

La même éponge ayant subi un raccourcissement Gauche-Droite avec possibilité de mouvement Haut-Bas. Le raccourcissement Gauche-Droite est de 3 cm (il n'y a plus que 8 cm de gauche à droite de l'éponge tordue, au lieu des 11 cm initiaux). Le carré repère a changé de forme, il s'agit d'une déformation continue, ductile d'une éponge humide. Le haut du carré repère est plié, et la longueur H de son côté supérieur convexe s'est allongée (4,5 cm au lieu des 3 cm initiaux). Le bas du carré repère, sur la face concave du plis, a été raccourci, et sa longueur B n'est plus que de 1,5 cm au lieu des 3 cm initiaux.


Figure 10. Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : raccourcissement de 3 cm avec fissures

Simulation analogique de déformation d'extrados / intrados : raccourcissement de 3 cm avec fissures

La même éponge ayant subi un raccourcissement Gauche-Droite. Avant sa flexion, la partie supérieure de l'éponge a été coupée sur la moitié de son épaisseur, ce qui a permis une déformation cassante discontinue, avec ouverture de « fissures » d'extrados. Dans ce cas, l'extension d'extrados a été encore plus importante que dans la figure précédente, puisque le côté supérieur convexe du carré repère a acquis une longueur H de 5,5 cm (contre 3 cm initialement).


L'extension d'extrados ne se retrouve pas que dans les plis « tectoniques », mais aussi dans le cas de flexion de surface durcie de coulée de lave, de flexion de banquise...


Figure 12. Localisation du pont de Saint Men (punaise rouge), près de Bédarieux dans le département de l'Hérault

Localisation du pont de Saint Men (punaise rouge), près de Bédarieux dans le département de l'Hérault

Cet anticlinal affecte une série triasique. Il est dans la même situation géologique que les failles inverses du Nord de Lodève (punaise jaune), à savoir, des structures compressives dans le Trias, dans l'avant pays de la chaîne pyrénéo-languedoco-provençale, à 10-15 km au Nord du chevauchement principal (en violet).


Mots clés : faille normale, pli, extrados