Crochons, brèche de faille… : les déformations associées aux mouvements le long d'une faille

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

14/03/2011

Résumé

Failles et déformations associées observées à l'anticlinal de Pont de Saint Men.


Figure 1. Crochons le long d'une faille normale, Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

À gauche, vue globale d'une faille normale. La correspondance des couches montre que le compartiment de gauche est monté par rapport au compartiment de droite. À droite, détail (le demi-couteau suisse donne l'échelle) de la flexion des couches du compartiment de droite, qui sont « rebroussées » vers le haut au voisinage immédiat de la faille par le mouvement (relatif) des deux compartiments. Une telle flexion des couches au voisinage immédiat d'une faille engendre ce qu'on appelle des « crochons de faille ».


Nous avons vu la semaine dernière un anticlinal affecté sur son extrados par deux failles normales présentant chacune un rejet d'une trentaine de centimètres. Nous allons voir cette semaine quelques détails des déformations présentes au voisinage immédiat de ces deux failles.

Figure 2. Charnière de l'anticlinal du Pont de Saint Men avec ses 2 failles normales, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Les figures 3 à 5 correspondent à des détails de la faille Sud (à droite) ; les figure 6 à 10 correspondent à des détails de la faille Nord (à gauche). L'étui de l'appareil photo donne l'échelle.


Figure 3. Crochons de faille situés au centre de la faille Sud de l'anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.


Figure 4. Vue rapprochée sur les crochons de faille situés au centre de la faille Sud de l'anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Les couches du compartiment de gauche sont fléchies vers le bas au voisinage immédiat de la faille.


Figure 5. Zoom sur les crochons de faille situés au centre de la faille Sud de l'anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Les couches du compartiment de gauche sont fléchies vers le bas au voisinage immédiat de la faille. On voit aussi, au centre de l'image, que la roche est « bréchifiée » le long de la faille, sur une longueur d'une quinzaine de cm et sur une épaisseur de 1 à 2 cm.


Figure 6. Vues d'ensemble (brute et interprétée) de la faille Nord du horst affectant l'anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

L'étui de l'appareil photo donne l'échelle.

Cette faille n'est pas continue mais correspond en fait à 2 failles qui ne se rejoignent pas, qui se « prennent en relais » au centre de la photo. Les figures 7 à 10 correspondent à des vues de plus en plus rapprochées de ce qui se passe au niveau du relais situé au centre de l'image, à l'intérieur du rectangle noir.


Figure 7. Zoom à faible grossissement sur la zone de relais de la faille Nord, anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Là où les 2 failles coexistent (à droite du couteau suisse), entre les deux failles, les couches 1, 2 et 3 sont bien reconnaissables. La couche 3 semble avoir légèrement diminué d'épaisseur. Sous cette zone de relais, au mur de la faille dans le compartiment de droite, les couches 4, 5 et 6 deviennent difficilement discernables ; on devine qu'elles sont affectées de micro-plis internes.


Figure 8. Zoom à moyen grossissement sur la zone de relais de la faille Nord, anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Les couches 2 et 3 sont bien reconnaissables dans la zone de relais. La couche 3 semble montrer des crochons et semble avoir légèrement diminué d'épaisseur dans cette zone de relais. Sous cette zone de relais, au mur de la faille dans le compartiment de droite, les couches 4, 5 et 6 deviennent difficilement discernables ; la couche 4 semble avoir quasiment disparu ; on devine que ces couches 4, 5 et 6 sont affectées de micro-plis internes.


Figure 9. Zoom à fort grossissement sur la zone de relais de la faille Nord, anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Détail de la zone où les couches 4 et 5 étaient indiscernables l'une de l'autre vues de loin. De près, cette zone montre que les 2 couches sont complètement déstructurées et sont en fait transformées en brèche. Une telle brèche, due à une déformation cassante poussée à l'extrême et non pas à un phénomène sédimentaire est dite « brèche tectonique », ou « brèche de faille », ou parfois cataclasite. On l'appelle gouge ou fault gouge en anglais.


Figure 10. Zoom à très fort grossissement sur la zone de relais de la faille Nord, anticlinal du Pont de Saint Men, bord de la route D 922, Le Pradal, Hérault

Le couteau suisse donne l'échelle.

Détail de la zone où les couches 4 et 5 étaient indiscernables l'une de l'autre vues de loin. De près, cette zone montre que les 2 couches sont complètement déstructurées et sont en fait transformées en brèche. Une telle brèche, due à une déformation cassante poussée à l'extrême et non pas à un phénomène sédimentaire est dite « brèche tectonique », ou « brèche de faille », ou parfois cataclasite. On l'appelle gouge ou fault gouge en anglais.


Les figures 9 et 10 détaillent la zone où les couches 4 et 5 étaient indiscernables l'une de l'autre vue de loin. Vues de près, cette zone montre que les deux couches sont complètement déstructurées et sont en fait transformées en brèche. Une telle brèche, due à une déformation cassante poussée à l'extrême et non pas à un phénomène sédimentaire est dite « brèche tectonique », ou « brèche de faille », ou parfois cataclasite. On l'appelle «  gouge  » ou «  fault gouge  » en anglais.

La figure suivante explique l'origine de ces déformations extrêmes associées aux failles en relais.

Figure 11. Origine des déformations extrêmes (dont les brèches de faille) associées aux failles en relais

La figure supérieure montre la situation avant le mouvement le long de la faille. Les futures failles (peut-être des cassures pré-existantes) et le futur mouvement sont indiqués en pointillés.

La figure du milieu montre les 2 compartiments une fois le mouvement engagé. Du fait de la géométrie des blocs, il y a « superposition-interpénétration » théorique entre des parties des blocs bleu et rouge au niveau du parallélogramme figuré en violet, ce qui n'est pas possible. La nature accommode cette interpénétration théorique par plusieurs mécanismes : disparition par solubilisation des fractions solubles (la fraction carbonatée en particulier), réduction d'épaisseur voire disparition (par fluage latéral) des fractions les plus ductiles (la fraction argileuse en particulier), bréchification des parties les plus cassantes…

... C'est ce qui est représenté théoriquement sur la figure du bas où toute la zone en pointillés rouges et bleus présente ces différents types d'accommodation, dont une intense bréchification.


On peut noter que la zone de déformations très poussées avec bréchification, dissolution… est due à la position des 2 failles en relais. Avec un même mouvement le long des failles de même pendage, si la faille du haut avait été à gauche au lieu d'être à droite de celle du bas, le mouvement le long de la faille n'aurait pas entraîné une zone de « superposition-interpénétration théorique » mais au contraire une zone de vide, que l'on nomme pull-apart (bien que ce terme soit plus fréquemment associé aux décrochements et à la formation de bassins pull-apart ou rhombochasmes).

Figure 12. Genèse d'un pull-apart

La figure supérieure montre la situation avant le mouvement le long de la faille. Les futures failles (peut-être des cassures pré-existantes) et le futur mouvement sont indiqué en pointillés.

La figure inférieure montre les 2 compartiments une fois le mouvement engagé. Du fait de la géométrie des blocs et des failles, il y a création d'une zone de vide : un pull-apart . En pays calcaire, ce pull-apart pourra être rempli de calcite.


On peut noter aussi que la bréchification ne se fait pas qu'au niveau des relais de faille. Elle peut se faire en petit le long d'une simple faille (cf. fig. 5). Elle peut aussi se produire sur une grande épaisseur tout le long des failles avec un fort déplacement (cf par exemple fig 8 et 9 de "Miroir de faille décrochante : faille du Vuache").

Notons enfin que cette brèche de faille, dite aussi brèche tectonique ou cataclasite, était autrefois appelée mylonite. On préfère réserver ce dernier terme aux déformations associées aux failles ductiles, avec recristallisations en domaine métamorphique (cf. par exemple l'"ophiolite hercynienne de Chamrousse").