Influence des discontinuités préexistantes sur le développement des fractures de Riedel

Traduction de la légende

Ci-dessous, la retranscription en français de la légende de la Figure 14 donnée dans la thèse d'Atmaoui.

Fig. 14. Contrôle de la direction de lissage de l’argile sur le type de cisaillement de Riedel formé dans la plaque.

L’anisotropie directionnelle, représentée par la flèche sur le demi-cercle, est induite par le lissage répété de la surface de l’argile selon un angle donné par rapport à la zone principale de déplacement (principal displacement zone, PDZ).

• Les cisaillements de Riedel R se forment lorsque la direction de lissage est parallèle à la zone principale de déplacement (angle proche de 0° ou 180°).
• Les cisaillements de Riedel conjugués R’ se forment lorsque la direction de lissage est perpendiculaire à la zone principale de déplacement (angle proche de 90°).
• Les cisaillements R et R’ coexistent lorsque la direction de lissage est proche de 45° ou 135°.

Synthèse d’après Erkan (1982).

Explication géologique et mécanique

1. Ce que représente le « lissage de l’argile »

Dans les expériences analogiques (bac à sable ou plaques d’argile), le lissage correspond à une action répétée :

• de frottement,
• de raclage,
• ou de nivellement de la surface.

Ce geste n’est pas neutre mécaniquement :

il crée une anisotropie mécanique dans le matériau, c’est-à-dire une direction privilégiée de faiblesse, comparable à :

• une foliation,
• une schistosité,
• une fabrique tectonique héritée.

Autrement dit, la surface “se souvient” de la direction dans laquelle elle a été travaillée.

2. Rappel : cisaillements de Riedel

Dans une zone de décrochement :

• les failles R sont synthétiques au cisaillement régional,
• les failles R’ sont antithétiques,
• elles se développent à des angles prévisibles par rapport à la PDZ.

Mais cette figure montre que leur apparition dépend aussi fortement de l’anisotropie préexistante du matériau.

3. Cas 1 – Lissage parallèle à la PDZ → R dominants

Lorsque la direction de lissage est parallèle à la zone principale de déplacement (0° ou 180°),

les surfaces de faiblesse sont alignées avec le cisaillement principal.

Résultat :

• les contraintes favorisent le glissement dans le même sens que le décrochement,
• ce sont les failles R (synthétiques) qui se développent préférentiellement,
• les R’ sont inhibées.

Le système est asymétrique, dominé par une seule famille de failles.

4. Cas 2 – Lissage perpendiculaire à la PDZ → R’ dominants

Lorsque le lissage est perpendiculaire à la PDZ (≈ 90°), la faiblesse mécanique est orientée de manière défavorable au glissement synthétique.

Résultat :

• le système « bascule » vers le développement des failles R’ (antithétiques),
• ces failles accommodent une part importante de la déformation.

On obtient un réseau de failles à géométrie inverse de celle attendue dans un matériau isotrope.

5. Cas 3 – Lissage oblique (~45°) → coexistence R et R’

Lorsque la direction de lissage est oblique (≈ 45° ou 135°), aucune famille de failles n’est mécaniquement favorisée.

Résultat :

• les R et R’ se développent simultanément,
• le réseau de fractures devient plus complexe,
• la déformation est plus distribuée.

Ce cas est probablement le plus réaliste pour les zones naturelles, où plusieurs anisotropies héritées coexistent.

Implications pour la géologie naturelle

Cette figure a une portée majeure, car elle montre que :

• l’orientation des failles de Riedel n’est pas uniquement dictée par le champ de contraintes instantané ;
• les fabriques héritées (schistosité hercynienne, foliations métamorphiques, stratification, paléofractures) peuvent :
  • favoriser certaines familles de failles,
  • en inhiber d’autres,
  • contrôler la géométrie des bassins pull-apart.

Dans une région comme celle du versant oriental du Massif du Mont-Dore :

• un cisaillement dextre régional,
• des structures hercyniennes réactivées,
• des captures hydrographiques répétées,

ce type d’anisotropie peut expliquer :

• pourquoi certains bassins sont bien développés et d’autres avortés,
• pourquoi les rivières changent brutalement de direction,
• pourquoi les failles actives ne sont pas toujours celles « prévues » par les modèles simples.

Idée clé à retenir

Les failles de Riedel révèlent autant l’histoire mécanique héritée du socle que le champ de contraintes actuel.