CHAPITRE XIV

LES PLISSEMENTS

Le diaslrophisme. — Étude des plis sur des coupes transversales. ~ Étude des plis dans le sens longitudinal. — Groupement de plis. — Aires de surélévation et aires d'ennoyage. — Plissements dans des masses hétérogènes. — Plissements successifs dans une même région.

Le diastrophisme. — Avec Tétude des géosynclinaux nous avons abordé une catégorie de phénomènes d'un ordre bien différent de ceux dont il avait été question précédemment. Ce sont les phénomènes de diastrophisme. Les géologues américains appellent ainsi l'ensemble des dislocations et des déformations qu'ont subies les couches postérieurement à leur dépôt et à leur consolidation.

Envisageant la formation d'un géosynclinal comme le début de ces phénomènes, ce sont les déformations qui lui sont consécutives» la production des plissements et des fractures^ dont nous allons maintenant aborder l'étude.

Contrairement à ce que nous avons fait précédemment, lorsqu'il a été question des phénomènes de lithogénèse, nous n'emploierons pas la méthode d'observation directe, car ce n'est que d'une manière tout à fait exceptionnelle que les mouvements orogéniques se produisent sous nos yeux. Les phénomènes actuels ne peuvent ici élucider que rarement les phénomènes anciens.

Dans certains cas, la méthode expérimentale nous aidera à comprendre les mouvements orogéniques; car on a reproduit, au moyen d'expériences souvent ingénieuses, un grand nombre de types de dislocations (pi. V), mais les conditions d'expérimentation ne peuvent être les mêmes dans le laboratoire et dans la nature, de sorte qu'il convient de n'accepter les résultats obtenus qu'avec une certaine réserve.

L'étude analytique minutieuse des dislocations et déformations des couches permettra, par contre, d'arriver à des conclusions capitales

Haito, Tr»t4ë de Oéologio. 13

sur la nature de ces accidents; elle est rendue possible, non seulement grâce aux exploitations de mines, aux tunnels, aux tranchées ou aux carrières, mais surtout à la faveur des coupes naturelles fournies par les flancs des vallées, par les escarpements rocheux des pays de montagnes, ou par les falaises du littoral. Et nous verr^Tjs que même le simple examen de la surface du sol nous renseigne souvent d'une manière assez satisfaisante sur les allures des dislocations. Nous étudierons successivement les plissements et les fractures, autrement dit les mouvements tangentiels et les mouvements verticaujc de Técorce terrestre [4, 6, 8; 0,22].

Etude des pus sur des coupes transversales. — La forme élémentaire du plissement est le pli^ qui se compose d'une partie convexe ou anticlinal (fig. 49 a. A) et d'une partie concave ou synclinal (fig. 49 a, S). On envisage souvent chacune de ces deux parties comme un pli distinct, mais il vaut mieux considérer l'ensemble comme un pli unique. Dans certains cas exceptionnels, toutefois, il existe des anticlinaux très simples, non accompagnés de synclinaux, et, réciproquement, un synclinal n'est pas toujours nécesssairement accompagné d'un anticlinal. L'une et l'autre forme peuvent apparaître brusquement au milieu d'une série de couches horizontales.

Dans les formes les plus simples d'anticlinaux, aussi appelées voûtes, les couches plongent en sens contraire à partir du sommet (pi. VI, 1), d'où le nom (de àvTt, contre, et xXtvw, j'incline), introduit dans la science par Buckland et Conybeare. Dans un synclinal (de o-iiv, ensemble, etxXtvw), aussi appelé auge ou fond de bateau, les couches plongent, par contre, de part et d'autre vers le fond (pi. VI, 2).

On appelle flancs du pli, anticlinal ou synclinal, les deux côtés, plus ou moins plans, qui raccordent les parties fortement courbées ou coudées désignées sous le nom de charnières. On distingue une charnière anticlinale et une charnière synclinale.

Le plan axial est la surface, généralement plane, qui passe par les charnières de toutes les couches prenant part à la formation du pli (fig. 49 a, 6, c, AA', SS'). Il convient de réserver le nom d*axe du pli à l'intersection du plan axial, non pas avec la surface du terrain, mais avec une surface horizontale prise comme base ; toutefois on appelle quelquefois aussi axe la charnière elle-même, envisagée pour une couche déterminée. Nous verrons tout à l'heure que l'axe et la charnière ne sont situés sur la même verticale que dans une certaine catégorie de plis.

On représente les plis, dans les ouvrages de Géologie, par des

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coupes perpendiculaires à leur plan axial. Si une rivière court perpendiculairement à la direction d'un pli ou de plusieurs plis parallèles, les flancs de cette vallée, dite alors transversale, fournissent des coupes normales naturelles de ces plis. Nous nous placerons ici dans cette hypothèse et nous étudierons d abord les différentes variétés que peuvent présenter les plis simples et les groupements de plis

Fig. 40. — a, Pli droit 6, Plis déjetés, c, Plis déversés. Coupes transversales.

AA', iotera«ctioits des plans axiaax des anticlinaux avec le plan de la coupe. SS', intersections des plans axiaux des synclinaux a\ec le plan de la coupe.

ainsi examinés en coupes, réservant pour le paragraphe suivant l'étude des plis suivis dans le sens longitudinal.

Plis simples. — Les différences que peuvent présenter les plis simples peuvent porter sur l'inclinaison des flancs, sur leur écart angulaire et sur leur épaisseur.

Des plis qui possèdent partout la même épaisseur des flancs sont dits des plis normaux. Lorsque le plan axial de l'un de ces plis est vertical et que les deux flancs, tout en plongeant en sens inverse.

forment le même angle avec l'horizon, on a affaire à un pli droit (fig. 49, a). Lorsque le plan axial est incliné et que les deux flancs ne présentent pas la même inclinaison, le pli est déjeté {ûg. 49, b). Lorsque l'un des flancs est légèrement renversé, on dit que le pli est déversé (fig. 49, c; pi. VII, 1). Lorsque les deux flancs sont voisins de Thori-

zontale, le pli reçoit

-£ le nom de pli couché

-^^^-<=^- a — ■ (fig. 50, a). Dans ce

c -->r\ cas et dans le pré-

a tf H^--J--X- cèdent, on appelle

ô ^ flanc normal celui

.c — -3 y succession normale

des couches, flanc inverse celui dans lequel les couches se présentent en succession, renversée, les plus anciennes

^-A" V ^II^^^^:::::::^^^^ reposant sur les plus

récentes. Dans un pli couché normal, on observe sur une même verticale une succession trois fois répétée des mêmes

/« K\^' '''' ''''' ' '' couches, soit une

S I k I [ ^>>^ ..'' ,''—". / succession normale

» X. ,y / ah Cy puis une suc-

^\^^y' cession renversée

^"^^^""^ c 6 a et, enfin, une

T- .rn .... ...*... . « .... nouvelle succession

fig. Sft. — a, Pli couché. 6, Pli retourné, c, Faux anticlinal ,

et faux synclinau normale abc, II

arrive quelquefois

que le pli est couché au delà de l'horizontale, il est alors dit retourné

(fig. 50, b). Devant un pli appartenant à cette catégorie, pour peu que

la continuité des charnières soit masquée d'une manière ou d'une

autre, on hésite souvent sur l'interprétation convenable et l'on serait

tenté de prendre la charnière anticlinale pour une charnière syncli-

nale, si la succession des couches, basée sur la Stratigraphie et sur la

Paléontologie, ne venait pas trancher la difficulté (fig. 50, c). De tels

É. Hauc. — Trailé de Géologie.

Pl. VII.

Cliché W. Kilian.

PLI FORTEMENT D^IVERSÉ.

Mallavallasse, près Saint-Julien (Var).

Calcaires du Jurassique supérieur renversés sur le Néoconiien.

Cliché VV. Kilian.

PLI-FAILLE DE SASSENAGE (Isèrc),

Calcaires urgoniens.

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accidents ont été qualifiés de faux anticlinaux^ de faux synclinaux. Les plis déversés, les plis couchés, les plis retournés sont très fréquents dans des régions où, comme dans les Alpes, le phénomène de plissement a atteint une grande intensité.

Dans les cas habituels, les flancs des plis forment entre eux un angle ouvert, vers la profondeur chez les anticlinaux, vers la surface chez les synclinaux ; mais souvent les flancs sont parallèles entre eux, on dit alors que le pli est isoclinal (fig. 51,a). Il arrive même que les flancs forment un angle ouvert vers le haut, dans le cas des anticlinaux, vers le bas, dans le cas des synclinaux. Un tel pli est dit en éventail (fig. 51, b, c). Sa partie centrale ou noyau est étranglée et peut, par étirement, être entièrement enfermée dans des couches plus récentes, s'il s'agit d'un anticlinal (fig. 51, 6), plus anciennes, s'il s'agit d'un synclinal (fig. 51, c).

Envisageons maintenant le cas où, par suite de poussées inégales, agissant sur des couches plus ou moins plastiques, l'un des flancs peut-être étiré, laminé (fig. 52).

C'est ce qui arrive surtout dans les plis déversés ou couchés, et c'est le plus souvent le flanc inverse qui subit cet amincissement. Il semble alors qu'il y ait afflux de

matière dans la région de la charnière et dans le flanc normal. L'étirement peut aller jusqu'à la suppression complète du flanc laminé, et cette suppression peut être due, dans certains cas, à une rupture brusque suivant un plan plus ou moins parallèle au plan axial du pli. Un tel pli, dépourvu de flanc inverse, est désigné sous le nom de pli-faille (fig. 52; pi. VII, 2). Pour raccorder les couches qui constituent la charnière anticlinale avec celles de la charnière synclinale, il faudrait les rapprocher par la pensée en les déplaçant

Fig. 51. — a, Pli isoclinal. 6, Anticlinal en éventail avec noyau étranglé, c, Synclinal en éventail avec noyau étranglé.

en arrière suivant le plan d'étirement ou de rupture, en opérant un

mouvement en sens inverse de celui qui était résulté de la poussée.

Dans le cas des plis couchés, le déplacement horizontal suivant la

surface d'étirement ou de rupture est souvent particulièrement

Fig. 52, — a, Pli avec flanc inverse étiré, b, Pli-faille.

intense; Tune des moitiés du pli est poussée bien plus en avant que Tautre. On dit alors qu'il y a chevauchement ou charriage (ûg. 53) et l'on observe un recouvrement de la série constituant le flanc normal du synclinal par la même série du flanc normal de l'anticlinal, d'où il résulte une répétition des mêmes couches en succession normale :

a b cdyabc (fig. 53). Ces superpositions anormales ont lieu quelquefois sur de très grandes étendues, et l'on a évalué, dans quelques cas, le déplacement horizontal résultant du charriage à 30 ou 50 km, voire davantage, jusqu'à 130 km en Suède.

La première constatation de pareils phénomènes est due à Escher de laLinth, qui observa la superposition de couches jurassiques et crétacées à des couches tertiaires sur de vastes surfaces dans les Alpes de Claris, dans une région qui depuis a fait l'objet d'études magistrales de la part d'Albert Heim [4]. La généralité des mouvements de charriage dans les chaînes de montagnes fut ensuite établie par Marcel Bertrand [7].

Groupements de plis. — Il est rare qu'une région montagneuse soit

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Kk'c<^

Fifç. 53. — Chevauchement ou charriage.

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constituée par un pli unique, de sorte que les coupes transversales qui traversent une partie étendue de la chaîne montrent presque toutes une succession de plis juxtaposés. Ce sont les divers modes de £:roupement de ces

plis que nous devons maintenant passer en revue.

Dans certaines chaînes on observe principalement des plis droits, régulièrement disposés l'un à côté de Tau- Ire et présentant souvent une largeur et une hau-

Fig. 54. — Régime isoclinal.

Les parties en traits pleins entre les deux lifnies AB et CD sont seules accessibles à l'observation directe. I^s charnières, figurées en pointillé sont reconstituées.

teur assez constantes. Ce type de plissement est prédominant dans une grande partie de la chaîne du Jura, aussi peut-on l'appeler le type jurassien (fig. 2). D'autres fois, les plis déversés prédominent et, dans une même chaîne, le déversement a lieu uniformément dans le même sens. L'ensemble est alors dissymétrique et celte dissjTîiétrie, ainsi que Ta établi Saess [0,22], caractérise un grand nombre de chaînes plissées. L'Apennin est un des exemples les moins discutés de chaîne dissymétrique.

Il arrive souvent queleplongement des couches est très

régulier, la plupart des plis étant isoclinaux. Dans ces régions à régime isoclinal, les charnières anticlinales peuvent être détruites par les actions atmosphériques, tandis que les charnières synclinales res- ^ront cachées dans la profondeur, au-dessous du niveau de la vallée ; on se trouvera alors très embarrassé devant une succession de cou-

Fig. 55. — Régime imbriqué.

FF, F'F', F'F", F^F^, Plis-failles. Los parties comprises entre AB et CD sont seules accessibles à l'observation directe.

ches plongeant dans le même sens et se répétant, de manière à présenter des alternances de séries normales et de séries inverses, telles que abc def, fedc b a, abcdef, fedcb a, etc. (fig. 54). La Stratigraphie, aidée de la Paléontologie, permettra seule d'établir quelles sont, dans la succession, les couches les plus anciennes, formant des anticlitiaux, quelles sont les plus récentes, formant des synclinaux, et de compléter la coupe, en dehors de la région observée, par des pointillés, représentant les charnières.

Il arrive aussi très fréquemment que, dans une série de plis déversés dans le même sens, tous les flancs inverses sont étirés, de telle sorte que Ton se trouve en présence d'une succession plusieurs fois répétée de séries normales, abcd, a b c d, ab c d, etc., mises en contact par un

pTri 'Wrrf/^J cnstaWn» [^-:3 ^omfhr

Fig. 56. — Kmpilement de plis couchés du mont Joli, près Saint-Gervais-les- Bains (Haute-Savoie). Les charnières anticlinalcs ont toutes êlé enlevées par Térosion audessus de la ligne aa'. Dans la coupe bb', les racines droites sont seules conservées (d'après M. Bertrand et Ë. Ritter).

pli-faille (fig. 53). On dit alors que la région plissée présente une structure en écailles ou un régime imbriqué. C'est Bittner qui, le premier, a décrit une pareille disposition dans les Alpes de la Basse-Autriche.

On peut aussi avoir affaire à des empilements de plis couchés, tous couchés dans le même sens, comme ceux dont Marcel Bertrand et É. Ritter ont reconnu l'existence au mont Joli, près Saint-Gervais (Haute-Savoie) (fig. 56). Ici les plis ont des racines droites, constituées par des couches verticales ou légèrement déversées, dans le voisinage des charnières synclinales, tandis quo les flancs des plis superposés sont horizontaux ou voûtés et que les charnières anticlinales peuvent même former des plis retournés.

Enfin, les plis couchés empilés peuvent être privés, par étirement, de leur flanc inverse, de sorte que l'on se trouve en présence de nappes de charriage superposées. Ce régime a été reconnu par Maurice Lugeon et par l'auteur dans le massif de Sulens, en Savoie, et il est

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toi

réalisé sur une plus vaste échelle dans une grande partie des Alpes Suisses (fig. 57), comme Ta établi Lugeon [11].

Quoique la plupart des chaînes de montagnes soient dissymétriques, il arrive quelquefois que le déversement des plis s'efTectue en sens inverse sur les deux versants, de part et d'autre d'un axe médian, qui coïncide quelquefois avec l'axe orographique. On dit alors que la chaîne est disposée en éventail composé (fig. 58). Les deux flancs de cet éventail peuvent être imbriqués. On a souvent donné comme l'un des exemples les plus typiques d'une telle structure les Alpes occidentales, où les plis du versant français sont déversés vers la France, ceux du versant italien vers l'Italie, la zone houillère du Briançonnais constituant l'axe médian.

D'autres fois le déversement a lieu, de part et d'autre, vers un axe de symétrie, on a affaire ah)rs à un éventail composé inverse. Cette disposition des plis est moins fréquente qu'on ne l'avait cru à un moment donné, mais on observe cependant localement deux plis qui se font face, c'est-à-dire que la concavité de leurs charnières anticlinales est tournée suivant deux directions opposées (fig. 59).

ss §1