Pour caractériser la géométrie tridimensionnelle d'un pli régional, on doit connaître l'attitude de sa surface axiale, de son axe ainsi que l'angle d'ouverture entre les deux flancs du pli. Les techniques stéréographiques et apprentissages suivants seront abordés dans ce laboratoire :

Décrire un pli régional en donnant l'orientation et la géométrie de sa surface axiale, de son axe, de l'angle d'ouverture entre ses flancs et de la forme de la surface plissée : les plis régionaux s'orientent à N45, sont ouverts à fermés, asymétriques et déversés vers le NW, et plongent de 20 degrés vers le SW.

Sur une projection stéréographique, l'axe d'un pli régional peut être déterminé à l'aide de la ceinture de distribution des pôles des surfaces plissées. L'axe des plis régionaux correspond au pôle du plan qui contient les πS₀.

La surface axiale d'un pli est généralement parallèle au clivage. Sur une projection stéréographique, l'orientation de la moyenne des plans de clivage régionaux correspondra à l'orientation de la surface axiale régionale.

Sur un diagramme d'isocontours des πS₀ les maxima πS₀ sur le grand cercle de dispersion des pôles des surfaces plissées correspondent aux flancs des plis régionaux. La distribution des maxima de part et d'autre de la surface axiale du pli caractérisera l'angle d'ouverture entre les flancs et la géométrie du pli (asymétrique, en chevron, sinueux).

Les éléments structuraux qui se forment lors d'un même épisode de déformation sont dits compatibles et conformes à un même état de contrainte régional. Les structures mégascopiques observées sur le terrain telles que les axes de plis et les linéations L₀₁ seront dites compatibles avec les plis régionaux si leur attitude est parallèle à celle des plis régionaux. Parallèlement, si l'orientation des plans de clivage mesurés sur le terrain est parallèle à la surface axiale régionale, ils seront également compatibles.

1. L'axe du pli
La projection de données de surfaces plissées sur un stéréogramme nous permet de retrouver l'orientation de l'axe des plis régionaux. Ces constructions sont particulièrement utiles lorsque la dimension des plis dans la région cartographiée est supérieure à l'échelle d'observation, soit l'affleurement.


Figure 1: Plans tangents à une couche plissée.

Géométriquement, l'axe d'un pli peut être défini de deux façons sur un stéréogramme:

1) sur un canevas , l'axe correspond à l'intersection des surfaces plissées, qui est en fait la droite commune à toutes les surfaces (figure 2).


Figure 2: Canevas β des surfaces plissées.

2) sur un canevas (pôles des surfaces), les pôles des plans de la surface plissée mesurés sur le terrain sont contenus dans un plan commun (P) et donc sur un même grand cercle. L'axe du pli correspondra à la normale au plan P (figure 3) et correspond à une ligne dans l'espace caractérisée par une direction et une plongée.


Figure 3: Canevas π des surfaces plissées.

2. La surface axiale
Il est impossible de mesurer directement sur le terrain l'attitude de la surface axiale, i.e. la direction et le pendage, d'un pli régional. Par contre, il est possible de déduire son attitude de plusieurs façons :

1) à partir de la trace de la surface axiale sur une carte géologique et d'une analyse statistique de la surface plissée (figure 4). Il s'agit donc dans un premier temps de construire un diagramme à l'aide des orientations des surfaces plissées données sur la carte et de retrouver l'orientation de l'axe du pli qui correspond au pôle du plan qui contient les pôles des surfaces plissées. Ensuite l'on projette la direction de la trace du plan axial telle que mesurée sur la carte, sur le diagramme des surfaces plissées. Puisque l'on sait que par définition la surface axiale d'un pli contient l'axe du pli, la dernière étape consiste à tracer le grand cercle représentatif de la surface axiale dont on connaît la direction, de façon à ce que le grand cercle définissant le pendage de la surface axiale passe par l'axe du pli (figure 4).


Figure 4: Carte d'un pli déversé et canevas des données structurales du pli.

2) en connaissant la direction et le pendage du clivage régional associé aux plis. Le clivage correspond au plan d'aplatissement défini par l'état de contrainte régional et se développe parallèlement à la surface axiale d'un pli. Sur une projection stéréographique, la surface axiale correspondra au plan moyen des clivages régionaux.

3. La géométrie des flancs de plis
Les constructions stéréographiques nous permettent également d'analyser les caractéristiques géométriques des plis. Les plis symétriques présenteront des patrons symétriques sur des diagrammes d'isocontours des πS₀ (figure 5).


Figure 5: Couches horizontale et plissées et représentations graphiques sur des diagrammes isocontours πS₀.

Les projections stéréographiques de différentes formes de plis régionaux présenteront des répartitions d'isopontours de densité des πS₀ différents (figure 6). Chaque concentration maximum de données πS₀ représentera l'orientation d'un des flancs du pli (figure 6). L'angle d'ouverture d'un pli pourra être mesuré sur le canevas et correspondra à la valeur angulaire entre les deux maxima mesurée sur le grand cercle de dispersion des pôles des surfaces plissées (figure 6).


Figure 6: Forme d'un pli et diagramme d'isocontours des πS₀.

Sur une projection d'isocontours de densité de surfaces plissées (πS₀) deux maxima se définissent et correspondent aux flancs du pli. Sur une telle projection, la surface axiale du pli correspondra au plan moyen localisé à mi-chemin entre les deux flancs du pli.

Figure 7: Différentes formes de pli et diagrammes isocontours πS₀.

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