CHAPITRE V

INFLUENCES TECTONIQUES SUR LE RELIEF

Tectonique et diastrophisme. — L'étude des dislocations des couches résultant de mouvements du sol relève de la géologie, on l'appelle Tectonique. Son développement est relativement récent. De Saussure au xvine siècle avait déjà remarqué les contournements bizarres de couches si visibles dans les Alpes, mais les considérait comme des exceptions. Ce n'est qu'en 1830 que Thurmann fît connaître les plissements réguliers du Jura, devenus maintenant classiques [16]. Depuis, les Appalaches, les Alpes, l'Himalaya ont livré à une armée infatigable de chercheurs les secrets de leur structure. Les termes créés pour désigner chaque type de dislocation ont été codifiés par A. Heim et Emm. de Margerie [1].

Les dislocations des couches géologiques ont été longtemps considérées comme le seul indice de mouvements du sol. Mais certains faits, dont les études géographiques augmentent le nombre de jour en jour, prouvent que le sol est susceptible de mouvements d'ensemble indépendants des dislocations proprement dites, ou dont la relation avec ces dislocations n'est pas nettement établie. C'est pour désigner à la fois ces deux genres de mouvements du sol que certains auteurs ont proposé le terme de diastrophisme.

Il est à peine besoin de faire ressortir la nécessité de tenir compte du diastrophisme sous toutes ses formes pour interpréter le relief du sol. Les mouvements d'ensemble déterminent les cycles d'érosion. L'influence des dislocations se fait d'abord sentir en créant des reliefs et des dépressions, qui sont sculptés par l'érosion ou comblés par les produits de dénudation. Mais cette influence survit longtemps après la destruction des reliefs qu'elle a créés; la disposition prise par les couches à l'intérieur de l'écorce terrestre guidera

jusqu'au bout le travail de l'érosion, en lui offrant des alternances de strates plus ou moins résistantes, inclinées plus ou moins dans un sens déterminé. L'étude attentive de la topographie révèle toujours à certains signes caractéristiques l'empreinte des dislocations, tellement qu'on doit, sur une bonne carte, pouvoir lire les grands traits de la structure du sous-sol. C'est à faire connaître ces signes que nous nous attacherons surtout dans ce chapitre.

Mais il est d'abord nécessaire de rappeler les principaux types de dislocations.

Plis et failles. — On distingue deux grands groupes de dislocations : les plis, résultant de ploiements des couches, sans cassure, la longueur de l'ensemble étant réduite (fîg. 216, gauche) ; — les failles ,

Fig. 216. — Les deux grandes catégories de dislocations tectoniques. Plis et failles.

résultant d'une cassure, le long de laquelle un compartiment glisse par rapporta l'autre (fig. 216, droite).

La prédominance de l'un ou l'autre de ces types de dislocation dans une région laisse une empreinte remarquable sur la topographie. On reconnaîtra toujours les régions plissées au parallélisme et à l'allongement de tous les traits du relief, notamment des vallées et des crêtes ou collines les séparant. Dans le Jura, dans les Appalaches, dans la Bretagne, dans les Alpes, on retrouvera ce signe distinctif des pays plissés.

Les régions faillées n'offrent généralement pas une disposition zonale aussi régulière; le relief y est plutôt du type tabulaire; des dénivellations de tracé rectiligne séparent des compartiments de hauteur inégale.

La distinction établie en France entre Y architecture glissée et Y architecture tabulaire [Barré] mérite vraiment d'être généralisée comme une distinction aussi géographique que géologique. Mais il est bien entendu qu'elle est fondée sur la considération des dernières dislocations qui ont affecté le sol; très souvent des failles viennent

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rajeunir le relief d'anciennes régions plissées et nivelées par l'érosion (Massif Central français, Vosges et Forêt Noire, etc.).

Sur une carte d'ensemble bien faite d'un continent on doit pouvoir distinguer les régions d'architecture plissée et d'architecture tabulaire. L'Asie peut être citée comme exemple : les chaînes plissées qui la traversent de l'Asie Mineure à la Chine contrastent avec les plateaux de la Syrie, et de l'Arabie ou de l'Inde dont l'aspect et la structure rappellent l'Afrique.

Une enquête générale montrerait que les régions d'architecture plissée correspondent, en général, aux plus hauts reliefs actuels.

Mécanisme des dislocations tectoniques. — C'est de la géologie que relève évidemment l'étude des dislocations tectoniques; mais il n'est pas permis au géographe d'ignorer les résultats qu'elle a donnés.

L'expérimentation, d'accord avec la théorie, a montré que les plis sont dus à des poussées tangentielles par rapport à la surface du sol; les failles

Fig. 217. — Machine employée par Bailey Willis pour imiter les plissements

des Appalaches.

Les couches plastiques sont comprimées progressivement entre un butoir fixe et un piston qui

s'avance par le mouvement d'une manivelle.

Elles sont chargées d'un poids considérable de matière semi fluide marquée en pointillé.

à des efforts dirigés dans le sens vertical, mais succédant généralement à des gauchissements superficiels.

Les premiers essais expérimentaux ont été faits par le géologue J. Hall au début du xixe siècle. Depuis, Daubrée, Alph. Favre, Bailey Willis ont successivement perfectionné les procédés. Les expériences de Daubrée [3] étaient relativement simples : une lame métallique chargée d'un poids constant et comprimée à ses deux extrémités reproduisait en se ployant les profils des plissements alpins. Des plaques de verre épais soumises à une torsion vigoureuse, montraient un réseau de cassures étoilées, se recoupant à angles aigus.

Bailey Willis, aidé d'une machine plus compliquée (fig. 217), a pu reproduire à peu près toutes les formes de plis qu'on rencontre dans les Appalaches[4]. Comme Daubrée, il a reconnu la nécessité de charger de poids relativement considérables les couches soumises à des efforts de compression latérale pour obtenir des plis compliqués, tels que ceux qu'on observe dans la réalité. Il y a là une indication très importante, confirmant la théorie suivant laquelle les dislocations complexes qui donnent naissance aux grandes montagnes, se forment à de grandes profondeurs, sous le poids de couches épaisses de plusieurs milliers de mètres, dont la pression peut rendre plastiques les roches les plus compactes.

Tremblements de terre. — L'expérimentation dans le laboratoire n'a malheureusement, ici comme dans toutes les questions naturelles, qu'une valeur démonstrative. La nature ne nous permet guère d'assister à la formation des accidents tectoniques qui sont le résultat de mouvements lents, concentrés probablement surtout à l'intérieur de l'écorce terrestre. Toutefois les tremblements de terre offrent l'occasion d'observer tout au moins la formation des failles, et l'étude de leur répartition montre que c'est dans les régions disloquées que la surface terrestre est le plus instable.

On a souvent cité le tremblement de terre de Calabre en 1783, qui donna naissance à un réseau de crevasses long de 30 kilomètres, l'une d'elles large de 10 mètres avec une dénivellation de 4 mètres. Le tremblement de terre du Japon en 1891 est resté célèbre par les dislocations qui l'ont accompagné. L'album qui lui a été consacré [Ogawa, 6] contient une photographie souvent reproduite depuis, où l'on voit une route coupée en deux par une faille causant une dénivellation de plusieurs mètres. L'étude du tremblement de terre de San Francisco en 1906 [7] a montré que les déplacements horizontaux y avaient prédominé, les dénivellations constatées n'étant que des conséquences locales.

L'intérêt pratique qui s'attache à la connaissance des régions les plus ébranlées a amené la constitution de services d'état centralisant et étudiant les observations de tremblements de terre notamment au Japon, en Grèce, en Italie et au Chili. Les travaux touchant à ce sujet se sont accumulés au point que l'on a fait de l'étude des tremblements de terre une science spéciale la Séismologie.

On dispose maintenant d'instruments délicats, capables d'enregistrer même de faibles secousses en en donnant la direction et l'intensité {Séismographes). Mais on tire parti aussi d'observations basées sur l'impression physiologique ressentie et les effets physiques de la secousse. L'intensité est évaluée dans ce cas d'après une échelle établie par Rossi et Forel. L'heure exacte où se produit l'ébranlement est importante à noter, elle permet de déterminer la vitesse de propagation de Tonde séismique et de tracer, en joignant les points où la secousse s'est produite à la même heure, des lignes isoséistes.

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On peut ainsi espérer fixer approximativement l'endroit où la secousse a atteint pour la première fois la surface du sol (épicentre) et son point de départ en profondeur {centre). La détermination du centre est malheureusement rendue très incertaine par le fait que la terre ne constitue pas un milieu homogène. Sa densité augmente en profondeur, suivant une loi qui n'est pas exactement connue, et, même à la surface, la densité varie suivant la nature des roches; or la vitesse de propagation d'un mouvement dépend de la densité du milieu traversé. Une autre cause d'incertitude vient de ce que la plupart des tremblements de terre violents n'ont pas à proprement parler d'épicentre.

Les notions de centre et d'épicentre, utiles au début de la science séismologique, sont devenues plutôt encombrantes. Elles dérivaient de la supposition erronée d'une relation constante entre les tremblements de terre et le volcanisme. La plupart des cartes d'isoséistes qu'on a pu établir montrent non pas des courbes régulières concentriques , comme on devrait s'y attendre dans l'hypothèse d'un centre unique, mais une zone épicentrale correspondant à une zone centrale interne [de Montessus, 9]. Dans presque tous les cas où on a pu déterminer cette zone épicentrale, on a constaté qu'elle était parallèle, ou même coïncidait, avec une zone d'accidents géologiques récents. C'est là le résultat le plus précis de l'étude physique des tremblements de terre. Il est confirmé et éclairé par leur étude géographique.

Un dépouillement minutieux de toutes les statistiques séismiques a permis à F. de Montessus de Ballore [8] de dresser, pour les principales régions du globe, des cartes qui montrent nettement un rapport entre la fréquence des tremblements de terre ou séismicité et la présence de dislocations récentes. Une carte générale de la séismicité (fig. 218) montre que les tremblements de terre sont particulièrement fréquents le long des grandes dénivellations qui marquent l'asymétrie du relief terrestre (cf. notre planisphère hypsométrique et bathymétrique hors texte) et que les zones les plus ébranlées correspondent aux zones de plissements de l'époque tertiaire (cf. fig. 276), Il est donc probable que la cause principale des tremblements de terre est bien dans les mouvements des couches superficielles de la lithosphère. Nous sommes encore sous le coup des dislocations qui ont donné à la surface du globe son aspect géographique général à la fin de l'époque tertiaire; les mouvements du sol ne peuvent être considérés comme arrêtés, même depuis la période historique.

Failles, définitions géologiques. — L'interprétation des reliefs dus aux dislocations tectoniques suppose évidemment une connaissance précise de ces dislocations. Des définitions géologiques doivent donc être brièvement rappelées.

Dans une région faillée (fig. 219) la ligne de faille est la trace de la faille (KL) à la surface du sol; le plan de faille est le plan le long duquel s'est

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fait le glissement (HKL); le regard de la faille est tourné du côté du bloc affaissé ; la dénivellation est mesurée par le rejet, c'est-à-dire la distance entre deux couches primitivement au même niveau (HI). Il est important de noter

Fig. 219. — Terminologie des différentes parties d'une région faillée.

que le rejet varie généralement le long de la ligne de faille, comme le montre la figure (QV plus petit que HI).

Une distinction très importante est celle entre les failles conformes, dans lesquelles le regard est tourné du côté vers lequel les couches sont incli-

Horst

Fis. 220.

Failles conformes (C) et contraires (D); failles en gradins avec fossé et horst ou boutoir.

nées (fig. 220, C), et les failles contraires où le regard est en sens inverse de la pente des couches (D).

Plusieurs failles ayant môme regard forment une faille en gradins. Deux failles ou deux séries de failles de regard contraire donnent un fossé {graben en allemand) ou un butoir (horst en allemand) (fig. 220).

Le déplacement relatif de deux compartiments de l'écorce terrestre, au lieu de se produire le long d'un plan vertical, peut se produire suivant un plan horizontal. On a alors un décrochement horizontal (fig. 221).

Fig. 221. — -Décrochement horizontal.

Le bloc FHN est poussé à droite par rapport au bloc ACM. Le résultat est une discordance des affleurements do part et d'autre de la ligne ED.

Influence des failles sur la topographie. — Les différents types de failles ne peuvent avoir la même influence sur la topographie.

Les décrochements horizontaux se traduisent par un brusque saut des crêtes ou des abrupts correspondant au contact d'une couche dure avec une couche tendre. On les reconnaît à ce signe, même

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dans des régions de dislocations très anciennes comme le Massif armoricain (fîg. 222).

Parmi les failles proprement dites, les failles conformes ne font qu'accentuer l'inclinaison générale du sol, aussi leurs traces sont beaucoup moins reconnaissables dans la topographie que celles des

failles contraires. Celles-ci amènent en effet un renversement de pente (v. fîg. 220 D), elles doivent disloquer le réseau hydrographique. Les eaux tendent à se rassembler le long de la ligne de faille là où le rejet est le plus fort en formant des lacs. Tel est le cas des montagnes de l'Orégon dans l'Ouest des Etats-Unis, où des coulées de laves sont disloquées par des failles contraires (fîg. 223) [Russell, 10].

Il est évident que toute faille doit tendre à disparaître progressivement sous l'influence de l'érosion. Les lacs sont comblés ou vidés et les escarpements de faille découpés par des vallées torrentielles reculent comme les versants d'une vallée attaqués par le ravinement (fîg. 224). Mais le pied de l'escarpement, qui est la ligne de faille, gardant sa position, il en résulte que, pendant longtemps on reconnaîtra un escarpement de faille, même dégradé par l'érosion, à l'alignement rectiligne des éperons séparant les vallées, éperons qui seront tous terminés par des facettes triangulaires, derniers restes du plan de faille. Les montagnes du Grand Bassin à l'Ouest des Etats-Unis, disloquées par des failles récentes offrent des exemples frappants de cet aspect, qui ont été particulièrement décrits dans les Wasatch par Gilbert et Davis [27].

Avec le temps, l'escarpement de faille pourra disparaître complètement. Mais il restera toujours au moins une trace de la faille, soit dans la disposition du réseau hydrographique, soit simplement dans le changement de nature du sol qui peut se refléter sur la végétation et les cultures.

Le tracé d'une faille nivelée peut encore être marqué par une rupture de pente dans le profil longitudinal des vallées, et par des

- Trace d'un rejet horizontal dans la topographie. (Extrait de la carte d'État-major au 1 : 80 000 f. Alençon NW.)

Le rejet de la crête correspond à un décrochement horizontal déplaçant vers le N. une bande de grès armoricain, couche dure que l'érosion laisse en saillie.

D ISLOCAT 1 ON S T EGTONIQUES

- FAILLE Dl SAIN Miroir de faille visible a

Cliché E l:\l\l.N (iLLE- ET- \ II. M M I.

ibroussement des couches.

Cliché Kilian.