Fentes en échelons dans les Alpes, les Pyrénées et le Sahara

Nous avons vu ces dernières semaines des minéralisations remplissant filons et fentes. Fentes et filons ne se disposent pas n'importe comment si la région (ou la roche) est soumise à un champ de contrainte anisotrope. La géométrie typique en 3D d'une fente a la forme d'une aile d'avion, avec longueur, largeur et épaisseur (cf. figure 4, ci-dessous, qui représente cette demi-aile d'avion). La fissure (l'épaisseur de l'aile d'avion) s'ouvre dans le sens de l'extension, donc de la contrainte minimale σ3. La largeur de l'aile correspond à la direction du raccourcissement, donc de la contrainte maximale σ1. Et la longueur de l'aile qui ne subit aucune variation de dimension correspond à la contrainte intermédiaire σ2. Dans le cas des fentes des figures précédentes, dans leur géométrie actuelle sur leur dalle verticale, la grande dimension de l'aile d'avion s'enfonce derrière la dalle, à l'horizontal (direction de σ2). Il y a un écartement haut-gauche / bas-droite, parallèle à l'épaisseur de l'aile d'avion et à la direction de l'extension et de σ3. Il y a un raccourcissement haut-droite / bas-gauche, parallèle à la largeur de l'aile d'avion et à la direction du raccourcissement et de σ1.

Comment naissent les fentes, leur disposition en échelons, échelons parfois sigmoïdes ? Les fentes naissent en régime de déformation cassante avec une certaine orientation par rapport aux champs de contraintes et de déformations (cf. fig 4). Si la déformation élastique dépasse un certain seuil, des failles apparaissent, elles aussi avec une certaine orientation par rapport aux contraintes. Des fentes naissent en plus grand nombre dans la zone où va apparaitre la faille et elles s'ouvrent davantage. Les fentes étant orientées parallèlement à σ1, et la future faille faisant théoriquement un angle de 30° à 45°avec σ1, on comprend pourquoi on obtient un alignement de fentes (les barreaux ou échelons) faisant un angle de 30 à 45° par rapport à la future faille (l'“échelle”). La future faille, si elle n'évolue plus, est appelée faille potentielle. Si la faille se crée, on trouvera des demi-fentes de part et d'autre. Dans une situation intermédiaire, les fentes seront simplement “tordues” et prendront une forme sigmoïde.

En se promenant dans des régions tabulaires peu déformées (Causses, avant-pays pyrénéen…) on trouve souvent des dalles sédimentaires affectées par des réseaux de fentes en échelons dans leur position d'origine. Il est possible que les fentes du Trias Briançonnais aient été dans cette situation avant les déformations alpines majeures. Dans les chaines de montagne, on trouve encore plus de fentes, des fentes contemporaines des derniers stades de déformation, mais aussi des fentes antérieures déplacées et dans une position différente de leur position d'origine. Trouver des “failles potentielles” actuellement normales ou inverses n'indique pas forcément un régime extensif ou compressif. Pour se faire plaisir, nous vous montrons deux beaux ensembles de fentes en échelons photographiés au hasard de trajets sur la route du Col du Lautaret (Hautes-Alpes) ou du Col de la Pierre-Saint-Martin (Pyrénées-Atlantiques).

Nous venons de voir des échelons décimétriques. Mais de tels échelons existent à toutes les échelles, du millimètre au kilomètre. Nous vous montrons un exemple d'échelons métriques et un exemple d'échelons pluri-hectométriques. Le premier exemple, relativement classique, est pris dans les Alpes.

Le second exemple, d'une nature bien différente, est situé en plein Sahara, au Nord du Mali dans la région du Taoudéni. Les fractures en échelons datent de la limite Trias-Jurassique (~200 Ma), et sont remplies par les basaltes de la Central Atlantic Magmatic Province (CAMP), la plus étendue en surface (mais pas en volume) des provinces magmatiques géantes du Phanérozoïque. L'érosion ayant érodé la majorité des roches volcaniques superficielles, ces fentes en échelons du Mali affleurent maintenant sous forme de dykes en échelons, parfaitement visibles sur les photographies satellitales. Une étude de ces champs de dykes, de leur géométrie, de leur chronologie… permettrait de reconstituer le champ de contrainte et son évolution pendant la mise en place de la CAMP, qui précède de peu l'ouverture de l'Atlantique central. Notons que des dykes de la CAMP affleurent aussi en France (Bretagne, Pyrénées, Guyane) ; mais le couvert végétal de ces trois régions ne permet pas d'aussi belles observations satellitaires que le Nord Mali, même si la situation « sécuritaire » au sol y est actuellement infiniment plus sûre.