ROCHES (Déformations)Structurologie

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Analyse structurale géométrique

L'examen des corps géologiques aux diverses échelles (images acquises par des satellites, photographies aériennes, affleurements et lames minces) révèle des dispositions variées de la matière, appelées structures, que l'on peut grouper en trois catégories : axes (structures linéaires telles qu'alignements de minéraux et de galets, stries, axes de plis, intersections de surfaces), surfaces (surfaces de sédimentation ou d'érosion, surfaces d'origine mécanique, de mouvement ou de partage, liées aux déformations, surfaces de recristallisation, etc.) et volumes (lits, strates et couches, masses de roches volcaniques ou plutoniques, filons, zones de broyage).

Toutes ces structures définissables par leur description doivent être aussi définies dans l'espace par mesure de leur orientation. Pour cela, il est commode de les décomposer en éléments structuraux qui sont des plans ou des lignes et qui correspondent, au sein de la matière, à des hétérogénéités ou à des discontinuités pouvant être « pénétratives » ou « non pénétratives ». On qualifie de pénétratives les discontinuités qui se répètent à des distances si petites, à l'échelle des observations, qu'elles peuvent être considérées comme étant présentes en un point quelconque de la matière ; ce sont donc des éléments structuraux des domaines homogènes : stratification, foliation, schistosité, intersection de stratification avec schistosité. Les éléments structuraux non pénétratifs séparent, au contraire, des domaines distincts : ce sont, par exemple, des failles, des contacts éruptifs, des discordances, des fronts de métamorphisme, des diaclases, des cassures, etc. pour les éléments structuraux plans, et des intersections de surfaces pour les éléments structuraux linéaires. C'est l'interpolation entre les éléments structuraux observés en des points les plus nombreux possible dans un corps géologique, qui permet d'en reconstituer la géométrie. Mais un élément structural n'est caractéristique de la géométrie de la matière que dans un domaine forcément limité, au-delà duquel l'architecture de la roche est définie par d'autres éléments structuraux ; l'analyse de toutes les structures d'une roche doit donc être faite à différents niveaux d'organisation (cf. terrain-Géologie).

Éléments structuraux des roches

Tableau : Éléments structuraux des roches

Exemples d'éléments structuraux. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Du point de vue de leur origine, structures et éléments structuraux peuvent être classés dans deux grands ensembles : les structures primaires, qui sont contemporaines de la formation de la roche, et les structures secondaires, qui apparaissent ultérieurement, affectant les précédentes, et qui sont en particulier utilisées dans les études de tectonique.

Structures primaires

Les structures sont dites primaires lorsqu'elles s'individualisent au cours de la genèse des roches, sédimentaires ou magmatiques, en réponse à divers processus.

Les roches sédimentaires résultent des phénomènes géodynamiques externes agissant à la surface de l'écorce terrestre (cf. roches sédimentaires). Là, l'altération et l'érosion des roches prééxistantes permettent la mise en mouvement d'éléments qui, après un transport plus ou moins long, vont se sédimenter, donnant naissance à des couches d'épaisseur et d'extension variées, généralement horizontales, car elles sont placées sous la dépendance de la gravité. Des conditions particulières de sédimentation (tels les paléocourants, l'action des organismes) peuvent faire apparaître des hétérogénéités à l'intérieur des couches ou à leur surface (stratification entrecroisée, ripple marks, flute casts). Chaque structure est liée à des processus déterminés de la sédimentation ; elle permet d'en retrouver les caractères orientés et est ainsi utilisable pour améliorer la connaissance des conditions de formation des roches. Mais, en outre, lorsque ce matériel a subi des transformations secondaires, les éléments structuraux primaires qui persistent servent à reconstituer l'état initial de la roche, indispensable pour connaître ses modifications.

Les roches magmatiques présentent également des structures primaires. Ces roches sont issues de magmas qui font ascension dans l'écorce terrestre, et peuvent parfois même arriver jusqu'à la surface (cf. roches magmatiques). De tels écoulements déterminent une orientation des hétérogénéités du milieu magmatique en mouvement (cristaux, enclaves, différences de composition) et sont enregistrés, après solidification, sous forme de structures fluidales. [...]

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Éléments structuraux des roches

Éléments structuraux des roches
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Diagrammes de fabrique

Diagrammes de fabrique
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Déformation par ellipsoïde

Déformation par ellipsoïde
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Déformations homogène et inhomogène

Déformations homogène et inhomogène
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Écrit par :

  • : professeur à l'université Paul-Sabatier, Toulouse
  • : docteur ès sciences, assistant à l'université Paul-Sabatier, Toulouse

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Pour citer l’article

Jacques MARRE, José PONS, « ROCHES (Déformations) - Structurologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/roches-deformations-structurologie/