Mots clés : pli-faille, crochon de faille, chevauchement, déversement

Les plis-failles de Bourg-d'Oisans

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

06/01/2014

Résumé

Proposition d'une histoire en deux temps (extension / compression) pour expliquer le jeu apparent et sens de déversement de plis-failles alpins atypiques.


Figure 1. Le pli-faille du Ravin de Saint Antoine, au-dessus de Bourg d'Oisans, rive gauche de la Romanche (Isère)

Le pli (anticlinal apparemment déversé vers l'Est-Sud-Est) est principalement constitué de bancs de calcaires fins et de marnes du Lias inférieur (l3 et l4a). Cet anticlinal chevauche des calcaires du Lias supérieur (l4b, et l5) par l'intermédiaire d'une faille approximativement de direction N-S inclinée vers l'Ouest d'environ 50°. Cette faille chevauche donc en direction de l'Est, ce qui est assez inhabituel dans les Alpes occidentales, la grande majorité des chevauchements se faisant vers l'Ouest.


Nous avons vu il y a quelques semaines des plis classiques dans le Lias terminal (sommet du Jurassique Inférieur), séries d'anticlinaux et de synclinaux de deuxième ordre affectant le flanc Est d'un vaste synclinal de premier ordre (plis de La Paute). Ces plis étaient situés sur la rive droite de la Romanche, quelques kilomètres en aval de Bourg-d'Oisans. La série affectée par ces plis correspondait au remplissage sédimentaire d'un demi-graben (à signification de bloc basculé) mis en place au milieu du Jurassique lors de l'extension liée à l'ouverture de l'océan alpin. Nous avons vu que ce demi graben était limité à l'Ouest par une faille normale à jeux vertical plurikilométrique (faille du col d'Ornon). Nous avons vu aussi que le plancher de ce demi-graben était affecté par de petites failles normales à jeu vertical ne dépassant pas quelques dizaines de mètres (blocs des rochers d'Armentier). Cette semaine, nous vous montrons deux figures tectoniques affectant ce même Lias supérieur, mais sur la rive gauche de la Romanche, juste au niveau de Bourg-d'Oisans. L'interprétation que nous présentons ci-dessous n'est basée que sur l'étude du payasage, comme on peut le faire depuis la route avec des élèves. Les deux figures tectoniques semblent être deux plis-failles : (1) un pli-faille de morphologie classique, mais déversé vers l'Est, ce qui est inhabituel dans les Alpes Occidentales où les chevauchements se font très majoritairement vers l'Ouest, et (2) un autre pli-faille qui semble chevaucher dans le "bon sens" (vers l'Ouest), bien qu'il ne soit pas sûr que ce pli soit associé à une faille inverse, mais peut-être à une faille normale. Après avoir montré des zooms de plus en plus détaillés de ces deux plis-failles, des photographies d'ensemble montrant leurs relations réciproques, nous discuterons des particularités de ces deux plis-failles : (1) pourquoi le premier chevauche-t-il dans le "mauvais" sens et (2) pourquoi le deuxième semble-t-il associé à un mouvement normal (extensif) ?




Figure 5. Vue globale sur les falaises du Ravin de Saint Antoine et sur les falaises de la Roche du Pontet (au centre)

Un deuxième pli-faille déversé vers l'Ouest (sens inverse du déversement du pli-faille du Ravin de Saint Antoine) est bien visible dans les rochers du Pontet, au centre de l'image. Les cinq photos suivantes correspondent à une série de zooms sur ce deuxième pli-faille. Bourg d'Oisans correspond à la ville à droite de la photo, dans la plaine.


Figure 6. Les deux plis-failles de Bourg d'Oisans

Les sens de déversement opposés se voient très bien sur cette image.


Figure 7. Le pli-faille des falaises de la Roche du Pontet, Bourg-d'Oisans

Si on regarde l'allure générale des couches et leur torsion au niveau de la faille (crochons de faille), le sens du mouvement est assez évident : la gauche (le SE) chevauche la droite (le NO).


Figure 8. Le pli-faille des falaises de la Roche du Pontet, Bourg d'Oisans

Si on regarde l'allure générale des couches et leur torsion au niveau de la faille (crochons de faille), le sens du mouvement est assez évident : la gauche (le SE) chevauche la droite (le NO).


Figure 9. Zoom sur le pli-faille des falaises de la Roche du Pontet

Si on regarde l'allure générale des couches et leur torsion au niveau de la faille (crochons de faille), le sens du mouvement est assez évident : la gauche (le SE) chevauche la droite (le NO). Par contre, il est très difficile de "rabouter" les couches de part et d'autre de la faille pour (1) confirmer le jeu inverse de cette faille, et (2) estimer l'ampleur (en mètres) de ce chevauchement.


Figure 10. Zoom sur le pli-faille des falaises de la Roche du Pontet

Si on regarde l'allure générale des couches et leur torsion au niveau de la faille (crochons de faille), le sens du mouvement est assez évident : la gauche (le SE) chevauche la droite (le NO). Par contre, il est très difficile de "rabouter" les couches de part et d'autre de la faille pour (1) confirmer le jeu inverse de cette faille, et (2) estimer l'ampleur (en mètres) de ce chevauchement.




Figure 13. Carte géologique (vue verticale) du secteur de Bourg-d'Oisans localisant le pli-faille du Ravin de St Antoine (cerclé de vert) et celui de la Roche du Pontet (cerclé de blanc)

En face de ces plis-failles, les rochers d'Armentier et leurs mini-blocs basculés (cerclés de bleu).


Figure 14. Carte géologique (vue oblique) du secteur de Bourg-d'Oisans localisant le pli-faille du Ravin de St Antoine (à droite, cerclé de vert) et celui de la Roche du Pontet (à gauche, cerclé de blanc)

D'après le décalage de la mince couche rouge (l 4a-3b a = couche schisteuse du Lotharingien d'après la carte BRGM 1/50000 de Vizille) indiquée par la carte géologique, le jeu global du pli-faille de la Roche du Pontet est un jeu normal, ce qui est pour le moins surprenant.


Comment expliquer que ces deux plis-failles soient déversés en sens opposés ? Pourquoi le pli-faille du Ravin de Saint Antoine est-il déversé vers l'Est alors qu'en général les chevauchements dans les Alpes externes se font vers l'Ouest ? Et pourquoi le pli-faille de la Roche du Pontet, déversé dans le "bon" sens (vers l'Ouest) semble montrer un jeu global normal, si on en croit la carte géologique, alors que les crochons de faille indiquent, eux, un jeu inverse ? On peut proposer une explication en se rappelant qu'avant le raccourcissement ayant engendré les plis-failles, il y a eu une extension, ayant engendré de nombreuses "petites" failles normales au fond du grand demi-graben de Bourg-d'Oisans. Il suffit alors d'imaginer que ces deux plis-failles proviennent du rejeu inverse d'anciennes failles normales.

La faille normale de la roche du Pontet aurait été une faille normale pentée vers le Sud-Est, et aurait eu un jeu vertical important. Le rejeu "inverse" postérieur aurait bien créé des crochons, mais aurait été inférieur à l'ancien rejeu normal.

La faille normale du ravin de Saint Antoine aurait été une faille normale pentée vers le Nord-Ouest avec un faible mouvement vertical. Le rejeu postérieur aurait conservé le pendage de la faille, et un important mouvement de raccourcissement l'aurait transformé en pli-faille chevauchant vers le Sud-Est.


Toute l'interprétation proposée ci-dessus n'est basée que sur l'interprétation de paysages, avec tous les biais que peut introduire la perspective. Le site de Maurice Gidon nuance cette interprétation. Selon cet auteur, qui est allé sur place et a fait des mesures de pendage, le déversement du pli du ravin de Saint Antoine ne serait qu'un effet de perspective ; ce pli serait presque un pli droit, et ne serait pas déversé vers l'Est. Par contre, toujours d'après ce site, la faille entraîne bien le chevauchement du compartiment Est sur le compartiment Ouest. L'interprétation d'une ancienne faille normale à pendage Ouest reprise en faille inverse reste donc légitime.

Figure 16. Vue montrant l'accessibilité des points de vue sur les deux plis-failles, depuis le bord de la route Grenoble-Briançon (D1091)

La seule difficulté... c'est de se garer.


Figure 17. Localisation des affleurements des quatre semaines traitant de la région de Bourg-d'oisans

Plis de La Paute, faille du col d'Ornon, blocs basculés des Rochers d'Armentier, plis-failles des falaises au-dessus de Bourg-d'Oisans.


Figure 18. Localisation de Bourg-d'Oisans, Alpes françaises


Mots clés : pli-faille, crochon de faille, chevauchement, déversement