Géologie

Comme nous venons de l’apprendre, la croûte terrestre est constamment soumise à des forces qui la poussent, la tirent ou la tordent. Ces forces sont appelées stress. En réponse au stress, les roches de la terre subissent une déformation, également appelée déformation.

La déformation est tout changement de volume ou de forme.Il existe quatre types généraux de stress. Un type de contrainte est uniforme, ce qui signifie que la force s’applique également sur tous les côtés d’un corps de roche. Les trois autres types de contraintes, la tension, la compression et le cisaillement, sont des contraintes non uniformes, ou dirigées.Toutes les roches de la terre subissent une contrainte uniforme à tout moment. Cette contrainte uniforme est appelée pression lithostatique et provient du poids de la roche au-dessus d’un point donné de la terre. La pression lithostatique est également appelée pression hydrostatique. (La pression lithostatique comprend le poids de l’atmosphère et, si elle se trouve sous un océan ou un lac, le poids de la colonne d’eau au-dessus de ce point de la terre. Cependant, comparée à la pression causée par le poids des roches au-dessus, la quantité de pression due au poids de l’eau et de l’air au-dessus d’une roche est négligeable, sauf à la surface de la terre). La pression lithostatique sur une roche ne peut changer que si la profondeur de la roche dans la terre change. Comme la pression lithostatique est une contrainte uniforme, un changement de pression lithostatique ne provoque pas de fracturation ni de glissement le long des failles. Néanmoins, elle peut être à l’origine de certains types de séismes. Dans les plaques tectoniques en subduction, l’augmentation de la pression à une plus grande profondeur dans la terre peut provoquer la métamorphose spontanée des minéraux de la plaque en un nouvel ensemble de minéraux plus denses qui sont stables à la pression plus élevée. On pense que c’est la cause probable de certains types de tremblements de terre profonds dans les zones de subduction, y compris les tremblements de terre les plus profonds jamais enregistrés.

Les roches sont également soumises aux trois types de contraintes dirigées (non uniformes) – tension, compression et cisaillement.

• La tension est une contrainte dirigée (non uniforme) qui écarte la roche dans des directions opposées. Les forces de tension (également appelées forces d’extension) s’éloignent les unes des autres.
• La compression est une contrainte dirigée (non uniforme) qui pousse les roches ensemble. Les forces de compression poussent les unes vers les autres.
• Le cisaillement est une contrainte dirigée (non uniforme) qui pousse un côté d’un corps de roche dans une direction, et le côté opposé du corps de roche dans la direction opposée. Les forces de cisaillement poussent dans des directions opposées.

En réponse à la contrainte, la roche peut subir trois types de déformation différents – déformation élastique, déformation ductile ou fracture.

• La déformation élastique est réversible. Une roche qui a subi uniquement une déformation élastique reprendra sa forme initiale si la contrainte est relâchée.
• La déformation ductile est irréversible. Une roche qui a subi une déformation ductile restera déformée même si la contrainte s’arrête. Un autre terme pour la déformation ductile est la déformation plastique.
• La fracture est également appelée rupture. Une roche qui s’est rompue s’est brisée brusquement en morceaux distincts. Si les morceaux sont décalés – déplacés dans des directions opposées les unes aux autres – la fracture est une faille.

Déformation ductile et fragile

Les roches terrestres sont composées d’une variété de minéraux et existent dans une variété de conditions. Dans différentes situations, les roches peuvent se comporter soit comme des matériaux ductiles, capables de subir une grande quantité de déformation ductile en réponse à une contrainte, soit comme des matériaux cassants, qui ne subiront qu’une faible ou aucune déformation ductile avant de se fracturer. Les facteurs qui déterminent si une roche est ductile ou cassante comprennent :

• Composition-Certains minéraux, comme le quartz, ont tendance à être cassants et sont donc plus susceptibles de se briser sous l’effet d’une contrainte. D’autres minéraux, comme la calcite, l’argile et le mica, ont tendance à être ductiles et peuvent subir beaucoup de déformation plastique. De plus, la présence d’eau dans la roche tend à la rendre plus ductile et moins cassante.
• Température-Les roches deviennent plus molles (plus ductiles) à haute température. Les roches aux températures du manteau et du noyau sont ductiles et ne se fractureront pas sous les contraintes qui se produisent dans les profondeurs de la terre. La croûte, et dans une certaine mesure la lithosphère, sont suffisamment froides pour se fracturer si la contrainte est suffisamment élevée.
• Pression lithostatique- Plus une roche est profonde dans la terre, plus la pression lithostatique à laquelle elle est soumise est élevée. Une pression lithostatique élevée réduit la possibilité de fracture car la pression élevée ferme les fractures avant qu’elles ne puissent se former ou se propager. Les pressions lithostatiques élevées du manteau sous-lithosphérique et du noyau interne solide de la terre, ainsi que les températures élevées, sont la raison pour laquelle il n’y a pas de tremblements de terre dans les profondeurs de la terre.
• Taux de déformation – Plus une roche est déformée rapidement, plus elle a de chances de se fracturer. Même les roches et les minéraux fragiles, comme le quartz ou une couche de basalte froid à la surface de la terre, peuvent subir une déformation ductile si la vitesse de déformation est suffisamment lente.

La plupart des séismes se produisent dans la croûte terrestre. Un plus petit nombre de tremblements de terre se produisent dans le manteau supérieur (jusqu’à environ 700 km de profondeur) où se produit la subduction. Les roches des parties les plus profondes de la terre ne subissent pas de fracturation et ne produisent pas de tremblements de terre car les températures et les pressions y sont suffisamment élevées pour rendre toutes les déformations ductiles. Aucun tremblement de terre ne provient du dessous du manteau supérieur de la terre.

Stress et types de failles

Les corrélations suivantes peuvent être faites entre les types de stress dans la terre, et le type de faille qui est susceptible de résulter:

• La tension conduit à des failles normales.
• La compression conduit à des failles inverses ou de poussée.
• Le cisaillement horizontal conduit à des failles de glissement horizontal.

Les corrélations entre le type de contrainte et le type de faille peuvent comporter des exceptions. Par exemple, les zones de contrainte horizontale auront probablement des failles à glissement de grève comme type de faille prédominant. Cependant, il peut y avoir des failles normales et de chevauchement actives dans ces zones également, en particulier là où il y a des coudes ou des lacunes dans les principales failles de glissement de grève.

Pour donner un autre exemple, dans une région de contrainte de compression dans la croûte, où les feuilles de roche sont empilées sur des failles de chevauchement actives, les failles de glissement de grève connectent couramment certaines des failles de chevauchement ensemble.

Contribuez!

Améliorer cette pageEn savoir plus

.