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Glossaire de Tectonique : c) failles


liste des articles de cette page (rangés par ordre alphabétique...) : Blocs basculés/Hémigrabens, branche de faillecachetage, décrochements, failles de déchirure, rampes latérales, FAILLES,  failles conjuguées, failles quaternaires (failles vivantes), failles secondaires de Riedel, Horst/Grabenrejet, reliefs de failles

 



Blocs basculés / Hémigrabens


Les hémigrabens se distinguent des grabens en ceci que la dépression tectonique a la quelle ils correspondent n'est délimitée que d'un seul coté par une faille. L'autre coté correspond à la pente du sommet du bloc de socle effondré, basculé à l'occasion du jeu de la faille (ce basculement est le plus souvent dû à ce que la faille normale est "listrique", c'est-à-dire concave vers le haut).


Schéma très simplifié du système de blocs basculés des massifs cristallins externes des Alpes au sud-est de Grenoble (transversale de la vallée de la Romanche).
ci = Crétacé inférieur ; js = Jurassique supérieur ; ls = Lias supérieur ; t = Trias.


Les sédiments déposés dans un tel système se partagent en trois tranches :
- anté-tectoniques, où les couches sont basculées avec leur soubassement,
- syn-tectoniques, où les couches se disposent en éventail, par discordances* principalement en onlap*
- post-tectoniques, où les couches sont discordantes sur les failles, qu'elles cachettent.

Ces fossés tectoniques, dus au découpage de la croûte par des failles normales parallèles entre elles et de même sens de rejet, appartiennent le plus souvent à des dispositifs extensifs dissymétriques liés à une expansion océanique.

schéma d'une dispositif extensif dissymétrique, à l'échelle de la croûte continentale (marge d'un océan en expansion)


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Branche (de faille)

Il est commun d'observer que la surface de cassure d'une faille se partage en deux ou plusieurs, ce qui se manifeste, sur son tracé, par un embranchement. C'est pourquoi on désigne communément du nom de "branche" de faille une cassure secondaire se détachant de la cassure principale.

L'existence de ces embranchements est souvent liée au fait que, lors de leur naissance, les failles sont formées par une série de cassures en échelons* parallèles mais obliques à la bande cisaillée au sein de laquelle elles apparaissent : leur connexion ultérieure se fait par développement d'une déchirure majeure, sur laquelle les failles élémentaires originelles apparaissent ainsi comme autant de "branches"

Deux branches qui se connectent de nouveau à quelque distance de leur point de divergence isolent entre elles un compartiment losangique à fusiforme appelé "navette"*


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


cachetage

Une faille est dite "cachetée" (ou "scellée") lorsque la surface de cassure bute vers le haut contre des couches qui ne sont pas affectées par la faille : ces couches se sont donc déposées après que le jeu de la faille ait cessé.

Cette géométrie caractérise donc les failles synsédimentaires, c'est à dire celles qui se formées au cours même du dépôt des roches sédimentaires, s'il n'y a pas de lacune de dépôt entre les couches affectées par la faille et celles qui la cachettent.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Décrochements

On qualifie de décrochements (ou failles de coulissement) les failles dont le plan de cassure est subvertical et dont le mouvement est un coulissement dans le plan horizontal.

En principe tout miroir de faille vertical est symptomatique d'un jeu en décrochement ; mais il ne faut pas oublier qu'une faille originellement non verticale a pu le devenir par la suite, sous l'effet d'un basculement postérieur.

On distingue les décrochements dextres et sénestres : le mouvement est de sens dextre (ou "horaire") si le pivotement que subirait un objet pris dans le plan de cassure se fait dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de dessus) ; il est dit sénestre (ou "anti-horaire") dans le cas contraire

Voir aussi l'article "failles", ci dessous
Pour plus de précisions et des exemples voir la page "décrochements" de la section Chartreuse.

image sensible au survol et au clic

Le miroir de faille de La Petite Balme, près de Sillingy (74), vu de l'ouest : la lévre gauche correspond au compartiment septentrional.
Cette faille orientée presque W-E se rattache à l'important faisceau de cassures sénestres, dénommé "faille du Vuache", qui tranche ici l'extrémité méridionale de la montagne de Mandallaz (elle-même prolongement méridional du Salève).
Elle n'en représente toutefois qu'une faille secondaire "de Riedel" (le tracé de la faille principale, orienté NW-SE, est masqué par le talutage de pied de falaise, garni de végétation).
Le contexte régional indique un rejet sénestre (les demi-flèches indiquent le sens du mouvement relatif des lèvres). Indépendamment de cela la mise à nu de son miroir en fait, par ses stries et cannelures, un exemple bien caractérisé de décrochement.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Déchirure (failles de...), rampes latérales, raccords "en bord de tiroir"

On qualifie de "faille de déchirure", des cassures coulissantes qui désolidarisent deux compartiment en cours de déformation, leur permettant de subir des déformations indépendantes, différentes dans leur dessin et dans leur ampleur (par exemple des plis plus ou moins serrés). Ces failles diffèrent en cela des véritables décrochements, qui tranchent et décalent des structures préformées (c'est même ce décalage qui permet les mettre en évidence) : ici il n'y a pas décalage mais dissemblance des structures de part et d'autre de la faille.

 Failles de déchirure figure plus grande

 Rampe latérale figure plus grande

On peut en rapprocher les rampes latérales qui affectent certains chevauchements : ce sont des failles de coulissement de part et d'autre desquelles l'un des compartiments de la tranche chevauchante avance plus que l'autre, à la façon de deux tiroirs situés côte à côte dont on aurait tiré l'un plus en avant que l'autre. Par l'intermédiaire des rampes latérales le mouvement de chevauchement est transféré d'une ligne de chevauchement à une autre (en retrait ou plus avancée).

Beaucoup de chevauchements se terminent ainsi par une rampe latérale qui sépare le compartiment chevauchant du secteur non affecté par le chevauchement. Le décrochement joue alors à la façon du flanc d'un tiroir dont le chevauchement constituerait le fond. Entre eux on peut parler d'un raccord "en bord de tiroir"

Le rôle des rampes latérales est donc celui de "failles transformantes", comparables à celles qui décalent le tracé des dorsales océaniques.
>>> De beaux exemples de telles structures sont donnés par le secteur de La Ruchère en Chartreuse et celui de Saint-Martin en Vercors. On citera aussi les cas suivants :

- chevauchement de la Meije et faille des Fétoules au sud de Saint-Christophe-en-Oisans
- linéament d'Aspres-lès-Corps et chevauchement médian du Dévoluy au sommet Gicon au NE de Saint-Disdier

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Failles

Pour le géologue ce terme désigne une cassure de la roche, ce qui se repère à l'existence d'un décalage entre les deux compartiments que sépare la faille (une cassure sans décalage n'est qu'une "diaclase"). C'est le résultat d'un "cisaillement", dont les effets se localisent sur une surface.

N.B. Cette définition ne correspond pas à l'emploi que l'on fait fréquemment de ce terme, dans le langage courant, où l'on désigne souvent par le terme de "faille" un défaut dans une falaise, voire une simple interruption, souvent béante, dans une masse rocheuse (ce qui n'est qu'une crevasse).

ci = compartiment inférieur; cs = compartiment supérieur
a) failles normales ; b) failles inverses ; c) failles de décrochement

On distingue fondamentalement trois sortes de failles, selon le type de décalage des deux compartiments :

- a) failles normales (ou extensives): cassures résultant d'une extension horizontale et caractérisées par l'ouverture d'un hiatus entre les compartiments initialement contigus d'une même tranche de couches.
Le coté de la faille où se trouve de compartiment supérieur (où le miroir tend à se dénuder du fait du mouvement extensif) correspond au sens de "regard" d'une faille normale.

- b) failles inverses (ou compressives): cassures qui réalisent un raccourcissement en amenant en superposition l'un sur l'autre deux compartiments initialement contigus d'une même tranche de couches (on dit donc qu'il y a "chevauchement" des deux compartiments).
Le sens dans lequel se fait le glissement de la tranche supérieure par rapport à l'inférieure est appelé la"vergence" du chevauchement (c'est l'équivalent du déversement des plis).

- c) failles de décrochement (ou coulissantes) : déchirures le long desquelles les mouvements étaient des coulissements horizontaux (ou ne comportaient qu'un décalage vertical faible en regard du décalage horizontal). Les surfaces de cassures des failles de décrochement sont à peu près verticales. Leurs miroirs sont porteurs de stries ou cannelures horizontales.
Le mouvement est de sens dextre (ou "horaire") si le pivotement que subirait un objet pris dans le plan de cassure se fait dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de dessus) ; il est dit sénestre (ou "anti-horaire") dans le cas contraire (cas de la figure c).

 

pour en savoir plus sur les failles :

l'agencement des failles de formation contemporaine (failles "conjuguées") ;
détails complémentaires et illustrations sur les failles normales ;
les dispositifs de failles normales associées : horsts - grabens, blocs basculés ;
détails complémentaires et illustrations sur les failles inverses ;
détails complémentaires et illustrations sur les failles de décrochement (voir aussi "failles de déchirure")
voir aussi microstructures des lèvres et des couloirs de faille
failles déformées par le plissement

l'expression des failles dans le paysage ("reliefs de faille")


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Failles conjuguées

Les études mécaniques ont montré que les failles se disposent, lors de leur formation, de façon à former un angle de l'ordre de 30 à 35° par rapport à la direction de raccourcissement induite par les efforts exercés sur la roche.
Il peut donc se former deux failles symétriques, dites "conjuguées", par rapport à cette direction, qui devient la bissectrice de l'angle aigu entre les deux failles (la bissectrice de l'angle obtus correspond à la direction d'extension dans la masse rocheuse).

disposition des surfaces de cassures des failles conjuguées

a = failles inverses ; b = failles normales ; c = décrochements
X = direction d'allongement ; Z = direction de raccourcissement

en savoir plus
sur les dispositifs de failles normales associées :
horsts - grabens,
blocs basculés

Le coin saillant délimité par deux failles conjuguées est souvent qualifié de "poinçon" et l'emboutissage d'un tel poinçon est un théme de déformation tectonique qualifié de "poinçonnement" .


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Failles quaternaires = failles vivantes

Ces deux termes sont employés de façon synonyme pour parler de failles dont l'activité est très récente, voire même est intervenue au cours des temps historiques.

On les reconnaît à ce que ces failles affectent aussi bien la roche en place que sa couverture alluviale (notamment les moraines) ; elles sont très fraîches avec un miroir dénudé et fort peu attaqué par l'érosion ; la hauteur du miroir dénudé est pratiquement identique sur toute leur longueur ; enfin leur lèvre abaissée est située du côté amont, ce qui délimite une sorte de petit fossé dissymétrique qui n'est que très partiellement comblé de débris de ce côté amont de la cassure (qui est celui du "regard" de faille).

Ce type de cassures a fait l'objet d'études récentes dont les résultats sont résumés dans un article de J-C. Hippolyte intitulé "Failles normales post-glaciaires dans les alpes françaises". Leur formation est attribuée à un tassement sous l'effet de la pesanteur de la partie haute des chaînons montagneux (la plus surchargée) par rapport à leurs marges, moins élevées et souvent déchargées du poids des glaces qui occupaient les vallées : c'est cet abaissement relatif des hauts versants qui est à l'origine de l'orientation vers l'amont du regard des plans de cassure.
Ce phénomène a été désigné sous le nom germanique de "Sackung", terme qui a l'avantage de faire la distinction par rapport aux classiques tassements de versant par paquets détachés ayant glissé selon la pente, vers l'aval.

 

On trouvera des exemples de failles "de sackung" aux pages suivantes :

Grands Moulins, Diosaz, Oz - Petites Rousses,


 

 

 

 

 

 

 

 


Failles secondaires, "failles de Riedel"

- Dans un secteur donné on rencontre souvent de multiples failles, éventuellement de famillles différentes (chacune de ces dernières étant définie par leur orientation et le caractéristique de leur rejet).
Selon l'amplitude de leur rejet et la longueur de leur tracé (entre les points où elle s'amortissent) on distingue alors des failles majeures, principales et secondaires, qu'elles soient de la même famille ou de familles différentes.

- D'autre part les surfaces de cassure ne sont jamais absolument planes, ne fut-ce qu'en raison du fait qu'elles résultent en général, lors de leur formation, d'interconnections entre petites cassures disposées obliquement par rapport à la direction de cisaillement (voir le schéma D de la figure "couloirs de faille").
Ce fait à pour conséquence que, lors du glissement relatif des deux lèvres, les zones saillantes portées par ces dernières vont s'affronter et créer des surpressions locales. Cela induit la formation de failles secondaires, à plus faible rejet, qui sont branchées sur la principale selon un angle idéalement proche de 15°, orienté dans un sens conforme au sens de coulissement (angle aigu du branchement pointant dans le sens du mouvement de la lèvre affectée).

De telles cassures secondaires sont souvent désignées du nom de "failles de Riedel" (voir le schéma B de la figure "couloirs de faille"). 

On trouvera des exemples aux pages ci-après :
- Grand Som ouest ;
- Thivelet ;
- route du Charmant Som ;


 

 

 

 

 

 

 

 

 



Horst / Graben

Ces deux termes désignent respectivement des blocs soulevés et des fossés effondrés, créés par la combinaison de failles normales* conjuguées*. Ces termes ne comportent aucune connotation de dimension.

 

schéma de dispositifs extensifs symétriques, à l'échelle de la croûte continentale

Un Rift est un graben de grande taille (à l'échelle de la croûte terrestre), en général bordé de chaque coté par un escalier de failles normales.

exemple d'un système de failles normales conjuguées, délimitant des grabens et des blocs en escaliers : page "Lorzier"


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Rejet d'une faille

Le jeu d'une faille (c'est-à-dire son fonctionnement) induit un décalage des deux compartiments qu'elle sépare. Deux problèmes pratiques se posent au tectonicien :

- mesurer le décalage final, que l'on appelle le "rejet" de la faille ;
- déduire de ce rejet (en utilisant aussi d'autres informations) le déplacement occasionné par le jeu de la faille (c'est-à-dire le vecteur par lequel le décalage a été obtenu).

Le déplacement global (= "rejet réel") peut être déterminé par le décalage d'un repère linéaire tracé sur une surface : par exemple on peut utiliser l'intersection avec une surface de couche d'un plan de faille ou d'un plan axial de pli. Cette possibilité est plus théorique que fonctionnelle dans la pratique. Toutefois il est fréquent de déterminer grossièrement l'effet d'un décrochement par le décalage de la trace topographique des plis qu'il traverse (l'absence d'un tel décalage étant la preuve que la faille n'est pas un décrochement...).
La direction et le sens du déplacement sont indiqués par les "tectoglyphes" que le frottement des lèvres a inscrit sur le miroir de faille. Mais ils ne donnent pas la valeur de ce déplacement et, en outre, ils peuvent n'indiquer que les ultimes mouvements, qui ne sont pas toujours dirigés de la même façon que le mouvement principal.


Rejets des failles
1a et 1b : deux rejets apparents identiques correspondent ici à deux vecteurs déplacement (flèche grasse) très différents.
1c : différentes manières de mesurer les rejets verticaux (r.v.) et horizontaux (r.h.l = longitudinal ; r.h.t. = transversal
2 = pour un même rejet réel (vecteur fléché) les rejets apparents varient en fonction du pendage de la surface repère (2a = moins incliné que le déplacement ; 2b = plus incliné ; 2c = incliné en sens opposé)


Le rejet apparent n'est qu'une des composantes du rejet global. Il correspond au décalage de surfaces repères (couches, principalement), beaucoup plus fréquemment observées et dont l'écart entre les deux lèvres est plus facile à repérer (figures 1).

Il peut, dans la pratique, se mesurer de différentes manières, selon les conditions d'observation (et notamment selon les conditions d'affleurement) :
- le "rejet vertical" est la distance de deux points situés sur la même surface, à la verticale l'un de l'autre : c'est idéalement ce que l'on peut mesurer dans de profondes tranchées ou dans des forages ;
- le "rejet stratigraphique" est la distance entre les deux surfaces homologues, mesuré perpendiculairement à ces surfaces (selon une inclinaison orthogonale à leur pendage donc) : c'est plus difficile à réaliser, mais c'est ce dont on approche le plus facilement dans l'observation de falaises
- Le "rejet horizontal" est la distance entre les tracés, sur une surface plane horizontale, des deux surfaces homologues. On peut le mesurer longitudinalement le long du tracé de la faille ou perpendiculairement à ce tracé. On s'en approche en mesurant sur une carte la distance entre les deux surfaces homologues (mais en cas de relief accentué cela donne un résultat un peu erroné).

Il est très important de ne pas confondre le rejet apparent avec le rejet réel. Il faut en particulier s souvenir que le même rejet apparent peut être le résultat de déplacements fort différents (figures 2).
En particulier un rejet vertical ou stratigraphique donné peut être obtenu soit par un déplacement horizontal en coulissement soit par un déplacement vertical, dès lors que la surface repère déplacée est inclinée (et non horizontale).
voir aussi, à ce sujet, la page "rapports du relief avec la structure de détail"

Rejets verticaux induits par un décrochement

A) un décrochement (ici dextre) (D) induit un rejet vertical (rv), de même valeur sur toutes les sections verticales si les couches sont inclinées et planes
B) l'ampleur de ce rejet varie, selon l'emplacement, si le pendage des couches n'est pas constant (cas des plis) : c'est ainsi que, dans le cas représenté, les couches, inclinées vers la droite, du compartiment situé en avant sont juxtaposées, par suite du déplacement horizontal, à des couches moins inclinées du compartiment situé en arrière (voire aux couches horizontales de la voûte du pli, à l'extrême gauche de ce compartiment).
Dans le cas B on a souvent utilisé l'expression de "failles en touches de piano", car le rejet vertical croît de gauche à droite. Mais cette expression suggère, de façon erronée, que ce rejet résulterait d'un basculement, alors qu'en fait, dans la majorité des cas, c'est le résultat d'un décrochement.
Noter que le rejet vertical mis ici en évidence ici s'observera aussi si la falaise est orientée perpendiculairement à la surface de faille (par exemple parallèlement à la face de droite du bloc A)


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Reliefs de failles

Légende :

Figure A : le regard de la faille est le coté où la succession est abaissée ; le commandement est celui où le relief résultant de l'érosion est abaissé.

en 1 : deux successions (a et b) un peu différentes et une faille identique, à regard vers la droite.
en 2 : relief en cas d'érosion modeste : 2a = commandement conforme au regard ;
2b = aplanissement : 2b' cachetage par une reprises de sédimentation ; 2b" érosion du cachetage déterminé par le haut = sans rapport avec la faille).
en 3 : relief en cas d'érosion plus profonde : 3a = commandement conforme au regard ;
3b = commandement opposé au regard.

Figure B : le tracé de l'abrupt de faille (triangle noir) dérive du fait de l'érosion par rapport à au tracé de la faille (gros point noir) :
a - dans le sens du pendage des couches en cas de failles extensives : peu (1a) ou beaucoup (2a) en fonction du temps d'érosion ;

b - dans le sens opposé en cas de failles compressives, dès que le compartiment chevauché est moins résistant que l'amorce d'abrupt dû à la couche "dure" chevauchante : fortement (1b) si l'érosion ne rencontre pas de couche "dure" dans la succession chevauchée ; moins (2b) dès qu'une nouvelle couche "dure" est atteinte.

Figure C : Réseaux hydrographiques significatifs :

1 = tracés avec des sections de deux directions se raccordant à angles presque orthogonaux : réseaux de failles subverticales décrochantes ;

2 = tracés décalés en baïonnette avec des tronçons orthogonaux s'alignant d'une vallée à l'autre ; les reliefs limitant les vallées parallèles sont tronqués par des facettes orthogonales abruptes dominant ces tronçons orthogonaux = tracé d'une importante faille décrochante à jeu récent (voire active).


 

se reporter aussi aux pages suivantes :

rapports entre les rejets de failles et leur expression dans le paysage, en Chartreuse.

article en projet de finition !
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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