Deuxième partie : Les reliefs structuraux et les types de réseau hydrographique

 

 

les structures aclinale et monoclinale

la structure faillée

la structure plissée

 

 

 

 

 

 

 

Le relief en structures aclinale et monoclinale

 

Relief structural : forme de la surface topographique contrôlée par la structure des terrains, soit directement par édification active de reliefs (reliefs primitifs), soit indirectement par le jeu de l’érosion sur des roches de duretés diverses (reliefs dérivés).

 

1 - Le relief aclinal (ou tabulaire)

relief des régions sédimentaires en général présentant une superposition concordante de couches de dureté variable et un pendage (<1°) (5° selon Joly).

Il y a concordance lorsqu’une formation sédimentaire repose sur des couches plus anciennes non plissées, non basculées même si une lacune existe.

Les cours d’eau ne sont pas guidés par la pente des couches et sont dits inséquents. Ils peuvent creuser des amphithéâtres appelés reculées. Le rebord du plateau structural est un coteau, il est souvent composé d’une corniche (RD) surmontant un talus (RT) => la stratification est le facteur déterminant des aspects du relief.

 

Topographie Structure Morphologie

Colline sédim. aclinale butte-témoin

Butte sédim. aclinale butte-témoin

Talus, corniche sédim. aclinale coteau

 

2 - le relief monoclinal

21 - définition

Il est caractérisé par une inclinaison régulière et de direction constante des couches sédimentaires. Le pendage varie de 2 à 15° dans les BS, mais il peut atteindre localement 45°. C’est une notion large qui peut englober localement quelques anomalies (variation du pendage : accentuation ou annulation).

Palier structural : variation négative du pendage (très forte diminution de sa valeur)

Flexure : variation positive du pendage (brusque augmentation de sa valeur).

Ondulations anticlinales : légère déformation des couches vers le haut (bombement)

Ondulations synclinales : légère déformation des couches vers le bas (affaissement, mais pas creusement). Aspect = tôle ondulée inclinée.

 

22 - les éléments du relief

221 - abrupt d’érosion à corniche

Escarpement monoclinal ou front : versant en pente forte, taillé à contre-pendage (pente anaclinale ou obséquente) dans un binôme RD sommitale / RT basale. RD : calcaire, grès, gaize. RT : marnes, argiles, sables, craie. L’escarpement (ou front) se caractérise par son orientation et sa dénivellation.

Revers : versant opposé au front, en pente plus douce, conforme au pendage (cataclinal on conséquent) et correspondant en général au toit de la couche dure inclinée. Caractéristiques : pente et pendage.

Dépression orthoclinale : dépression topographique de forme généralement concave établie au pied du front dans la partie inférieure de la couche tendre du talus.

Types d’abrupts

En structure concordante : 1 - le coteau (pendage très faible, <1°) structure aclinale

2 - la cuesta (2 à 15°), relief monoclinal dissymétrique constitué par un front anaclinal et un revers cataclinal.

3 - le crêt (15 à 30°)

4 - le hogback (30 à 70°) structure plissée

5 - la barre (70 à 90°)

en structure discordante : on ne peut pas utiliser la terminologie des côtes. Principale raison : inadaptation totale ou partielle du réseau hydrographique à la structure.

Types de cuesta

Cuesta dédoublée : cuesta dont le revers a été entaillé par une vallée orthoclinale jusqu’à atteindre la couche tendre sous-jacente.

Cuesta double : interruption du front de cuesta par un plan incliné dans le sens du pendage dû à l’affleurement d’une couche résistante intermédiaire. (cuestas individualisées si rivières othoclinales au pied de chaque front).

En fonction du rapport épaisseur RD / RT.

Epaisseur RD >> RT => cuesta massive ou à abrupt massif

RD << RT => cuesta déliée (élancée) ou à abrupt délié.

Il y a cuesta car 1 - la structure est concordante

2 - binôme RD/RT

3 - le pendage des couches est contraire à la pente du talus.

 

222 - Le tracé des abrupts d’érosion à corniche

Vue d’ensemble : étude de la sinuosité.

Existe-t-il des avancées et des rentrants dans le tracé de l’abrupt (en plan = carte topo) ? Quelles peuvent être les origines de cette sinuosité ?

En structure monoclinale deux possibilités :

Origine tectonique ou origine morphogénique (érosion).

 

Tectonique : ondulations transversales.

Installation du réseau hydrographique dans les gouttières synclinales conformément au pendage (rivières cataclinales). C’est ici que vont apparaître les percées cataclinales (traversent le front).

CSQ sur le tracé : ondulation anticlinale = saillant

ondulation synclinale = rentrant

Facteurs morphogéniques : enfoncement du réseau hydrographique qui amène une dissection plus ou moins grande des talus.

Deux types de relief résultent de cette morphogenèse : les percées fluviatiles et les buttes-témoins.

Percées fluviatiles : - rivières cataclinales (conforme au pendage) forment des rentrants. Par répétition, ces rentrants peuvent gommer partiellement le revers qui ne subsiste alors que sous la forme de saillants triangulaires, les entonnoirs de percée cataclinale.

Le développement des percées dépend du pendage. Plus le pendage est faible, plus l’extension de la percée est fort. Plus le pendage est fort, plus l’extension est réduite.

- rivières anaclinales : inadaptation du drainage à la structure car le niveau de base ("point d’attraction" des cours d’eau est à chercher vers l’amont pendage).

Buttes-témoins : relief isolé à l’avant d’un coteau témoignant de l’extension ancienne d’un plateau. Le sommet est obligatoirement constitué d’une RD. En structure monoclinale, la BT est généralement dissymétrique.

Questions : quels peuvent être les facteurs responsables de l’immunité momentanée de la BT à l’égard de l’érosion ?

  • Position sur la ligne de partage des eaux de deux réseaux hydrographiques divergents (2 rivières orthoclinales coulant dans deux directions opposées).
  • Ordre structural (évolution polygénique : synclinal à l’avant de saillant)
  • Recul rapide d’une cuesta au front très festonné (RT très épaisse, faible pendage, réseau anaclinal dense).

 

23 - le drainage en structure monoclinale

231 - le drainage adapté à la structure

Tectonique : rivières cataclinales = adaptées à la tectonique car elles coulent conformément au pendage

rivières cataclinales de revers : terme que l’on utilise lorsqu’elles ne percent pas le front.

Lithologie : rivières anaclinales et orthoclinales qui coulent dans les RT.

232 - le drainage inadapté à la structure

Vallée principale est orthogonale au pendage (parallèle au front de cuesta) = drainage orthoclinal

Exemple de la Meuse : inadaptation à la lithologie (creusement des calcaires coralliens et ignorances des argiles marneuses oxfordiennes) ; inadaptation à la tectonique (perpendiculaire au pendage et indifférence à l’égard des ondulations transversales).

Surimposition sur une SA du plateau des Hauts de Meuse (pente topographique vers le nord). Lors du basculement vers l’ouest de la surface, encaissement dans les RD (antécédence).

Vallées principales orientées dans le sens inverse du pendage = drainage anaclinal

 

 

 Le relief en structure faillée

 

Lorsque les mouvements de l'écorce terrestre (géodynamique interne) sont plus importants que dans le cas de la structure monoclinale, les roches et les terrains subissent des déformations souples ou cassantes (diastrophisme). Lorsque ces déformations sont intenses, localisées et relativement rapides, elles créent des accidents tectoniques (# épeirogenèse) : flexures, plis, failles.

 

1 - La structure faillée

1 - définition

 Une faille est un accident de style cassant affectant tous types de roches. Elle consiste en une cassure accompagnée d'un déplacement relatif des compartiments qu'elle détermine.
Ne pas confondre : diaclase (fissure sans déplacement dans une RD en général) qq cm ou dm

fracture (cassure sans déplacement) m ou km

faille (cassure avec déplacement) m ou km

 

Du fait des déplacements des compartiments, la faille se repère par des contacts latéraux anormaux entre des couches d'âges différents (structure sédimentaire) et par une dénivellation entre les deux compartiments.

 

2 - Nomenclature

Compartiments : blocs de part et d'autre de la faille

Plan de faille : surface de glissement des deux blocs

Rejet : ampleur du déplacement relatif d'un compartiment par rapport à l'autre. Rejet altimétriQUE R) et rejet stratigraphique (R', le long d'un plan de faille oblique).

Rejeu : réactivation d'une faille par un mouvement tectonique récent (néotectonique pour la Quaternaire).

Regard : côté vers lequel est situé le compartiment abaissé (caractéristique : orientation).

Lorsque, dans une région donnée, on rencontre des failles multiples, on parle :

De champs de failles si les directions se recoupent ;

De faisceau de failles si les directions sont identiques (failles parallèles ou subparallèles).

 

Des failles parallèles et de même regard donnent naissance à un escalier de failles, constitué de gradins en série.

Un bloc affaissé entre deux compartiments soulevés constitue un fossé ou graben ;

Un bloc soulevé entre deux blocs affaissés donne un horst.

 

Définition d'une faille en fonction du plan de faille :

  1. faille normale : plan de faille incliné vers le bloc affaissé (détente)
  2. faille inverse : plan de faille qui surplombe le bloc affaissé (compression) = faille chevauchante.

 

Définition d'une faille en fonction du pendage (structure sédimentaire) :

1 - Faille conforme : l'inclinaison du plan de faille est orientée dans le même sens que celui des couches.

Conforme normale

Conforme inverse

 

2 - Faille contraire : l'inclinaison du plan de faille est orientée inversement au sens de celui des couches.

Contraire normale

Contraire inverse

 

En structure non stratifiée, on peut utiliser la même typologie, la référence n'étant plus le pendage , mais la pente topographique.

 

3 - Détermination de l'âge d'une faille

On analyse le rapport de la faille avec les terrains : elle est toujours postérieure (plus jeune) aux terrains qu'elle affecte et antérieure (plus ancienne) aux terrains non déformés qui la recouvre éventuellemment.

Autre moyen : observation des dépôts corrélatifs qui se mettent en place sur le compartiment abaissé au fur et à mesure du soulèvement (contemporains ou légèrement postérieurs) Ces dépôts renseignent sur l'âge en raison des restes paléontologiques ; mais également sur le climat à l'époque de l'activité tectonique (flores, faciès sédimentaires)

 

2- le relief de faille et son évolution

 

Comment la faille se traduit-elle dans le relief ?

  • soit elle n'apparaît pas
  • soit elle engendre un relief.

 

21 - absence d'escarpement

La suppression du talus peut s'expliquer de deux façons :

  • la faille est masquée par des dépôts au fur et à mesure de sa formation et le bloc affaissé se trouve remblayé jusqu'au sommet du bloc soulevé = fossilisation.
  • Le bloc soulevé est érodé plus rapidemnt que le bloc affaissé et est progressivement amené à la même altitude que ce compartiment affaissé = nivellement (stade ultime de l'évolution théorique d'un escarpement).

 

22 - les reliefs de faille avec escarpement

 

3 - Les aspects du réseau hydrographique en structure faillée

 

Adaptation et inadaptation à la structure

31 - adaptation à la structure

* vallées de ligne de faille * exploitation de la zone de broyage

* exploitation des différences lithologiques résultant de la dislocation (mise en contact RD avec RT) = adaptation à la lithologie et à la tectonique (bloc abaissé).

* rivières de fossés tectoniques : adaptées à la tectonique (fossé) et, éventuellement, à la lithologie si elles coulent dans les RT.

 

32 - inadaptation à la structure

antécédence

existence dun organisme fluvial précédemment à une déformation tectonique et la résistance de cette organisme qui maintient son cours malgré le soulèvement de certains blocs.

  • rivière qui traverse un horst : subsistance de dépôts alluviaux minces antérieurs à la tectonique sur le horst et les blocs effondrés
  • rivière qui traverse tranversalement un fossé : elle a résisté au soulèvement des deux blocs.

surimposition

  • fossé puis remblaiement puis installation sur la couverture = indifférence à la structure car elle a été gommée momentanément lors de l'évolution du paysage.

 

 

Le relief en structure plissée

 

 

 

Le diastophisme qui est l'ensemble des déformations de l'écorce terrestre s'exprime de manière cassante (structure faillée) ou souple (structure plissée). Les plis, comme les failles et les flexures, appartiennent à la catégorie des accidents tectoniques localisés qu'il faut distinguer des ondulations à grand rayon de courbure engendrant les structures monoclinales.

Le relief plissé est le résultat de contraintes latérales provoquant un raccourcissement de l'écorce terrestre. Ce type de structure est caractéristique des zones externes des chaînes de montagne.

L'élément fondamental du relief en structure plissée est le pli.

 

1- les différents types de plis

pli : accident de style souple développé dans un matériau sédimentaire par une tectogenèse en compression. Il se matérialise par une ondulation de la couverture sédimentaire (anticlinaux et synclinaux).

En profil transversal, un pli présente deux charnières, anticlinale et synclinale, à partir desquelles le pendage change de sens. La distance horizontale entre deux charnières successives constitue la longueur d'onde du plissement, la distance verticale sa hauteur relative ou élévation structurale.

Dans le sens tranversal, un pli se caractérise par son axe qui est la bissectrice des deux flancs de l'anticlinal.


L'orientation de cet axe définit le type de plis :

  • si l'axe est vertical et les affleurements symétriques, le pli est droit
  • si l'axe est oblique, le pli est déjeté (0-45°), déversé (45-89°) ou couché (90°).

 

Des variations longitudinales de la hauteur relative de l'axe déterminent des surrélévations ou des ensellements.

En considérant la pente des flancs, on définit des plis symétriques et des plis dissymétriques :

Symétriques : pli droit (les flancs sont symétriques par rapport au plan axial)

pli coffré (flancs parallèles et verticaux, le sommet de l'anticlinal est plat, les synclinaux ont également des fonds plats, en baquet ou en fond de bateau).

Dissymétriques : pli déjeté, déversé, couché. Pli en genou (demi pli coffré)

 

Amincissement des couches sous le coup des contraintes tectoniques : laminage ou étirement

Non disparition des couches : pli étiré

Disparition d'une ou plusieurs couches : pli laminé, pli-faille (à ne pas confondre avec un pli faillé).

 

Lorsque la rupture affecte le flanc inverse, on parle de chevauchement. Si le chevauchement a une grande amplitude, il y a charriage.

 

2- les types de plissement

plissement : association de plusieurs plis dont le style tectonique diffère en fonction de la nature de la couverture.

 

21- La nature du plissement

  • En fonction de la compétence des séries sédimentaires, c'est-à-dire leur aptitude à se plisser ou non (cassure).

Ceci en fonction de la plasticité des roches. Il faut apprécier la compétence de l'ensemble des séries et non avoir une vision individuelle : une alternance roches plastiques/roches incompétentes tend à donner des plissements.

  • En fonction de l'intensité de la compression :

Une poussée modérée = plissement régulier perpendiculaire à la direction de poussée

Poussée plus forte = plis plus serrés et tendant à se déverser.

Poussée très forte = étirements, laminage, charriage.

 

22- Les caractères du plissement

222- Les styles de plissement (caractère structural)

Ils sont liés à la nature et aux propriétés de la couverture.


Plissement de recouvrement

Couverture mince recouvrant un socle rigide. Les mouvements tectoniques cassent le socle et la couverture se moule sur ces accidents. On observe des plis à flancs raides avec possibilités de rupture.

 

Plissement de couverture plastique

On assiste à un décollement de la couverture au niveau d'une série très plastique (argile, gypse). Cette surface de décollement joue le rôle de lubrifiant et permet la constitution d'un plissement régulier où les cassures sont rares et mineures.

En fonction de la largeur des ondulations, on parle de style congruent, éjectif ou déjectif.

Congruent : largeur des anticlinaux (A) = largeur des synclinaux (S)

Ejectif : A étroits, S larges

Déjectif : A larges, S étroits

En fonction de la direction de déversement des plis, on distingue :

Le style isoclinal (même direction et flancs parallèles)

Le style en éventail (déversement en sens contraire de part et d'autre d'une zone de soulèvement maximal).

 

 

 

 

 

 

 

 

Plissement de couverture rigide

La rigidité de la couverture entraîne des cassures multiples qui accompagnent le plissement ; c'est le domaine des plis-failles et des charriages.

Style en écailles : succession de plis-failles où ne subsistent que les flancs normaux séparés par des contacts anormaux.

 

22- l'organisation spatiale du plissement (caractère géométrique)

Disposition longitudinale des plis, il faut donc caractériser dans un premier temps la direction des plis (direction principale, directions secondaires éventuellement)

Direction prépondérante à l'échelle régionale W-E dans les Pyrénées, N-S dans les Alpes occidentales.

 

3 - les formes structurales élémentaires

 

1- les formes dégagées dans les anticlinaux

Mont : relief allongé coïncidant avec une voûte anticlinale

Mont primitif : forme topo calée intégralement sur la structure, c'est-à-dire sur le couche dure qui termine la série sédimentaire.

Mont atténué : lorsque la RD a été amincie par l'érosion au sommet du mont ou lorsque la dernière couche sédimentaire était tendre, désormais érodée.

Mont dérivé : mont dégagé par érosion différentielle qui a enlevé une ou plusieurs couches RD.

Combe : dépression évidée dans les couches tendres d'un anticlinal après érosion des couches dures supérieures. Forme d'inversion du relief. Une combe et encadrée par des crêts qui se font face. La mise à l'affleurement des couches dures inférieures permet la création d'un mont dérive au cœur de la combe : Combe annulaire (avec des crêts qui entourent le mont dérivé central).

Combe de flanc : combe dissymétrique ouverte dans un pli en genou ou déversé.

Chevrons : petits reliefs monoclinaux présents sur les flancs d'un anticlinal et dégagés dans la couche dure (en général, alternance couches RD-RT de faible épaisseur). Les ruz les découpent en triangles dont le sommet est dirigé vers la voûte anticlinale.

Escarpement de chevauchement : relief dissymétrique associé au pli-faille composé d'un flanc normal en pente plus ou moins forte et d'un abrupt dû au chevauchement.

 

2- les formes dégagés dans les synclinaux

Val : dépression topographique en berceau coïncidant avec un fond de synclinal

Val perché : synclinal mis en relief par l'évidemment des anticlinaux voisins (combes). Il se trouve en position topographique dominante ("perché"). Le val perché est limité par des crêts à regards divergents. C'est aussi une forme d'inversion du relief.

 

3 - le rapport des formes au réseau hydrographique

 

 

les cartes topographique et géologique

les reliefs structuraux et leur réseau hydrographique

la carte géomorphologique

la carte de la végétation

la composante climatique du globe