Ge593 6:11 - Géologie 593 : les notions élémentaires de la tectonique PDF

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Géologie 593 : les notions élémentaires de la tectonique ...

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Ge593

6/11 1ère partie : les notions élémentaires de la tectonique

I-Introduction a) définitions Déformations (=changement de forme et de position d’un corps matériel) -permanente = déformation finie -interne = déformation de distortion *déformation incrémentale *déformation continue (=un pli) *déformation discontinue (=une faille) *déformation homogène *déformation hétérogène b) les principaux types de déformations dans l’écorce terrestre Déformation de types fragile ou ductile Forces que vont subir les roches (=poussée ou traction ou cisaillement) les roches vont changer de conformations en adaptant une forme élastique A l’inverse on a des déformations permanentes : fragile et ductile La température et la pression augmente avec la profondeur avec une transition fragile/ductile et cette transition engendre tremblement de terre F= masse x accélération = m*a Contraintes (tau) = F / unité de surface = N / m^2 Déformation (epsilon) II-Déformations fragiles Diaclase quand on a une fracture sans déplacement des lèvres Fente de tension : correspond à une fracture avec écartement Joint stylolithique : correspond à une fracture avec un resserrement des lèvres Faille = paraclase : fracture avec un déplacement tangentielle (se développe sous la force d’une contrainte de cisaillement)

Type de faille :

Faille normale et faille directe = faille d’effondrement —> compartiment chevauchant se déplace vers le bas de la faille Faille inverse —> compartiment chevauchant se déplace vers le haut de la faille = raccourcissement

Compartiment alloctone/compartiment autoctone -géométrie en rampe -géométrie pallier alterné

Système de faille liés entres elles correspondant à une contrainte globale appliqué au milieu

Grabben = bassin d’effondrement

III-Déformations ductiles

-plan axial on a une charnière (qui enveloppe l’ensemble des couches) -plan anticlinal quand la forme de l’arche -plan synclinal : depression -plan monoclinal : une couche ensemble la marche

On trouve une échelle approprié pour identifier : -changement de la longueur (jauge linéaire = taux d’extension) Epsilon = Delta L / L initiale = (L finale - Longueur initiale) / Longueur initiale = (Longueur finale / Longueur initiale) -1 *si Epsilon > 0 = élongation *si Epsilon < 0 = raccourcissement S (étirement) = Longueur finale / Longueur initiale = 1 + Epsilon Lambda (=elongation quadratique) = S^2 = (1 + Epsilon)^2

III-Notions de déformation A)Déformations homogènes Etat initial nouvelle forme de l’objet aura nouvelles dimensions et nouvelle orientation Déformations : -cisaillement pure : le carré prend la forme d’un rectangle et le cercle forme une ellipse allongement (étirement) selon X -cisaillement simple : direction de cisaillement selon un plan de cisaillement les axes sont ré-orientés et rotation d’un angle alpha par rapport à l’angle initial défini ==> déformations co-axiale rotationelle B)Ellipsoide des déformations Axe OX : donne direction de l’élongation max Axe OZ : donne direction du raccourcissement Valeur de la déformation visible en 2D et en 3D 3D : donc axe OY : avec 3 angles —> lambda1 2 et 3 = longueur des axes de l’éclipse (fait reference à l’étirement) lambda = L1 (finale) / L0 (initiale) = 1 + Epsilon

IV-Notions de force et contrainte A)Force et contrainte Si on considère 2 blocs de roches de taille différente soumis aux mêmes forces Contrainte (sigma) = F / A F (force) et A(surface) donc on exprime la contrainte en pascal = N/m^2 1 mega pascal = 10^6 Pa = 10 bars = 9,8692 atm —> si sigma > 0 : compression —> si sigma < 0 : tension sigma 1 = sigma 2 = sigma 3 => état de contrainte isotrope donc répartition homogène des 3 contraintes (=contraintes hydrostatique) SI sigma 1 > sigma 2 > sigma 3 => état de contrainte anisotrope donc ensemble des contraintes différentes : bloc rocheux soumis à force tectonique Intensité de la contrainte varie (sigma 1 = contrainte principale ; sigma 3 = contrainte minimal) (=état de contrainte tri-axiale)

B)Contraintes dans la lithosphère Force de pesanteur Pression lithostatique (PL) = hauteur des roches x masse volumique x acceleration de la pesanteur = h x ro x g Au dessus de 3000m —> contraintes anisotrope

C)Relation entre déformation et contraintes initial cube —> a=b=c allongement = parallélépipède —> a’=b’ > c’ -ellipsoide des sigma : sigma 2=sigma 3 -ellipsoide de révolution : sigma 2=sigma1 donc raccourcissement selon Y et Z et élongation selon X D)Contrainte sur un plan en un point Plan S On applique une contrainte sur le point M Avec composante tangentielle (tau) = projection tangentielle de la contrainte (tangente au plan) composante normale (sigma n) = protection normale (perpendiculaire au plan) Etat de contrainte uni-axial, si on ajoute un alors contrainte bi-axial ou encore 1 alors contrainte triaxial On projette sur un plan S avec notions de force (FN et Ftau) Angle teta = angle que fait la force avec la surface S-S’ Contrainte normale (sigmaN) = Force normale / SS’ Contrainte tangentielle (tau) = F tau / SS’ (photo rappel trigo) 0 30°=PI/6

45°=PI/4

60°=PI/3

sin TETA

0 1/2

(racine 2)/2

(racine3)/2

1

cos TETA

1 (racine 3)/2

(racine 2)/2

1/2

0

tan TETA

0 (racine3)/3

tau est maximum quand teta = PI/4 Tau N = ( tau 1 x cos^2 teta ) + (tau 3 x sin^2 teta)

1 racine 3

90°=PI

0...