Géologie structurale
MODULE 8
Les fabriques planaires et linéaires

Objectifs spécifiques
  • Identifier les structures planaires et linéaires dans un échantillon ou sur un affleurement et déduire le type de déformation responsable de leur développement.
  • Déduire le type de tectonite.
  • Connaître les mécanismes de déformation responsables du développement des différentes fabriques planaires.
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    Théorie
    8.1 Structures planaires
    8.2 Structures linéaires
    8.3 Tectonites


    Lexique
    Vocabulaire des fabriques


    Exercices courts
    Les linéations
    La polarité strcuturale
         		Exercices pratiques
    Observation de fabriques planaires et linéaires

    Questions à travailler chez-soi
    Les fabriques


    Répertoire des photos
    Photos

    Les fabriques planaires et linéaires sont des structures secondaires d'origine tectonique. Ces structures sont dites pénétratives, car elles s'observent à toutes les échelles, de l'affleurement au microscope. Les structures dites non pénétratives sont non récurrentes et ne s'observent pas à toutes les échelles. On n'a qu'à penser aux failles et aux fractures dont l'espacement dépasse la dizaine de centimètres.

    8.1 Structures planaires
    Le terme non génétique de foliation, synonyme de fabrique planaire, est utilisé pour décrire tout élément structural plan et espacé, qu'il soit originel ou d'origine métamorphique. Une fabrique planaire tectonique est une structure pénétrative qui confère à la roche un litage ou un microlitage secondaire d'origine tectonique. Les roches affectées par une fabrique planaire sont souvent fissiles. Cette fissilité résulte de l'anisotropie du litage et s'exprime par un débit variant de fin à espacé et plus ou moins régulier. De nombreuses roches métamorphiques ont été déformées ce qui aboutit fréquemment à la formation de foliations tectoniques.

    Il existe plusieurs types de fabriques planaires, les principales étant les clivages, les foliations métamorphiques et les foliations mylonitiques. Les fabriques planaires tectoniques peuvent provenir de l'alignement de cristaux allongés, ou de la ségrégation minéralogique, en lits leucocrates riches en quartz et feldspaths, et en lits mélanocrates, constitués surtout de micas, d'amphiboles et d'autres minéraux. Habituellement, les minéraux alignés sont des phyllosilicates en plaquettes, mais il peut également s'agir de grains aplatis de quartz ou de carbonates. Lorsque les cristaux alignés sont prismatiques et non pas aplatis comme les amphiboles par exemple, la structure est caractérisée par un fort alignement des minéraux créant ainsi une linéation minérale. La figure 1 présente une classification morphologique de ces fabriques.


    Figure 1: Classification morphologique des foliations secondaires, modifiée de Powell (1979).


    8.1.1 Classification et mécanisme de développement des clivages
    Le terme clivage fait référence à un ensemble de surfaces subparallèles, planaires à curviplanaires, généralement associées à des plis et dont l'orientation parallélise la surface axiale des plis. Le développement du clivage s'accompagne d'une variation de la minéralogie et de la fabrique de la roche, le résultat de l'accumulation de contraintes dans le volume rocheux. Ces variations confèrent à la roche un litage tectonique où se succèdent des domaines de roche peu déformée, appelés microlithons, et des domaines de roche déformée, appelés plans de clivage. Le mécanisme de déformation à l'origine du clivage est la dissolution, aidée par la recristallisation dynamique des argiles et la rotation rigide des grains plus résistants. Les domaines de clivage sont soulignés par la présence de minéraux insolubles, de micas et/ou de minéraux du groupe des argiles (illite, glauconite, kaolinite, montmorillonite).

    La classification des différents types de clivage est fonction de la morphologie des surfaces de clivage et de l'espacement entre les plans de clivage, à l'échelle de l'observation microscopique. La figure 2 donne un aperçu de l'étendue de l'espacement pour différents types de clivage.


    Figure 2: Espacement des clivages selon Powell (1979).


    Un clivage de type espacé présente des surfaces de clivage minces séparés par des microlithons, soit des domaines de roches non-déformés (figure 3). La morphologie des surfaces de clivage permettra de distinguer les clivages disjoints stylolitique, anastomosé, gossier et lisse. Ces types de clivage s'observent généralement dans les roches sédimentaires plissées peu ou pas métamorphisées. L'espacement des clivages disjoints varie de 1 à 10 cm.

    Le clivage ardoisier est un clivage de type continu dont les surfaces présentent macroscopiquement un plan de débit en feuillet mais aucun plan de fissilité au microscope.

    Le clivage de crénulation est un clivage de type espacé qui se distingue par des microlithons riches en quartz et feldspaths, constitués d'une foliation ancienne feuilletée,clivage ardoisier ou schistosité par exemple, et séparés par des surfaces de clivage riches en micas. La foliation ancienne présente des microplis dont la surface axiale est subparallèle au clivage de crénulation. Le clivage de crénulation discret présente des surfaces de clivage (domaines riches en micas)très minces, le long desquelles la foliation ancienne est tronquée à la manière de microfailles (voir photos 20.45, 20.47 et 20.48 du répertoire de photos du module 8). Le clivage de crénulation zoné quant à lui présente des surfaces de clivage plus larges qui correspondent aux flancs des microplis, la foliation ancienne étant plissée et continue (voir photos 20.44 et 20.46 du répertoire du module 8).

    Répertoire des photos




    8.1.2 Déformation et clivage: analyse cinématique et dynamique



    Figure 3: Relation déformation-clivage, tiré de Mercier et Vergely (1992).




    8.1.3 Foliations primaires vs secondaires


    8.1.4 Foliations métamorphiques
    Une foliation métamorphique se développe dans les roches sédimentaires, ignées ou volcaniques déformées à des conditions de métamorphisme allant de faibles à intenses, c'est à dire pour des températures dépassant 200 C et une pression de plus de 1.5 kb. La foliation consiste en un alignement préférentiel des éléments de la fabrique planaire (les micas par exemple). On distingue la schistosité (schistes et phyllites) de la gneissosité en fonction de la granulométrie des minéraux qui les constituent et de l'espacement entre les plans de foliation:

  • Phyllites: granulométrie 1 mm, espacement < 1 mm

  • Schistes: 1 granulométrie < 10 mm, espacement de l'ordre du mm.

  • Gneiss: granulométrie > 10 mm, espacement de l'ordre du cm.

    On associe à ces noms un adjectif correspondant au minéral le plus abondant ou caractéristique de la paragenèse minérale, par exemple micaschiste ou schiste à glaucophane.

    8.2 Structures linéaires
    Une fabrique linéaire est une structure pénétrative qui confère à la roche une structure alignée d'origine tectonique. Les linéations sont contenues et inscrites sur le plan de foliation (clivage, schistosité, gneissocité ou foliation mylonitique). Il existe plusieurs types de fabrique linéaire, décrites ci-dessous.

    8.2.1 Linéation d'intersection
    Les linéations d'intersection qui représente l'intersection entre deux surfaces planaires dont au moins l'une de celle-ci est une structure tectonique. Ces linéations s'observent indifféremment sur l'une des deux surfaces.

    8.2.2 Linéation de crénulation
    Les linéations de crénulation (ou de gaufrage) qui correspondent aux axes de petits plis serrés et confèrent à la roche un aspect de tôle gaufrée ou de croustilles "ripples". Généralement, les crénelures se développent dans des roches possédant une anisotropie secondaire pénétrative, comme par exemple les schistes, les pélites et les ardoises. Bien souvent, les linéations de crénulation s'associent à un clivage de crénulation.

    8.2.3 Linéation minérale
    Les linéations minérales qui se caractérisent par une orientation parallèle des minéraux syntectoniques prismatiques, aciculaires et tabulaires sont dus à un allongement préférentiel ou à un alignement des minéraux. Ce type de linéation se développe soit par recristallisation dynamique ou tout simplement par rotation rigide des grains.

    8.2.4 Linéation d'étirement
    Les linéations d'étirement ou d'allongement qui se caractérisent par une orientation parallèle des objets allongés qui sont considérablement étirés parallèlement à l'axe d'extension maximale de l'ellipsoïde de la déformation (minéraux prétectoniques, fossiles, etc.).

    8.2.5 Les structures linéaires
    Plusieurs autres types structures linéaires peuvent se développer dans une roche suite à un événement tectonique. Parmi celles-ci on reconnaît les cailloux étirés, les tiges de quartz, les meneaux ou mullions et les structures en crayons ou en frites. Les mullions se développent sur la surface d'un lit, au contact entre deux couches de viscosité très contrastante (voir Davis et Reynolds, fig. 8.68). Les structures en frites s'observent généralement dans les roches à granulométrie très fine, telles que les pélites. Ce sont des baguettes de roches dont les côtés correspondent à des plans bien définis dans la roche, par exemple la fissilité et le clivage (voir Davis et Reynolds, fig. 8.69).





    8.3 Tectonites
    Une tectonite se définit comme une roche contenant une fabrique linéaire et/ou planaire très pénétrative. On distingue les tectonites S (surface planaire), les tectonites L (fabrique linéaire) et S-L. Les tectonites se développent dans des conditions de déformation particulières, soit en constriction (tectonites L) ou en aplatissement (tectonites S).

    8.3.1 Tectonites S, L et SL





    8.3.2 Diagramme de Flinn