LE ROCHER DE GIBRALTAR

VU des Lignes.

Paroi verticale de calcaires liasiques, due à la présence d'une faille.

Ciubo Kinile llau(;.

LEjHORST DU LIEBFRAUENBERG, PRÈS WŒHTH (AlsBCC),

vue prise du monument français de Frœschwiller.

Lambeau de Trias inférieur resté en saillie, entouré de Trias moyen

et supérieur allai ssés.

MOUVEMENTS VERTICAUX DE L'ÉCORCE TERRESTRE

ci; on les a appelées des failles à rejet compensateur (fig. 96, b). Telles sont les observations que l'on peut faire sur les failles sur une coupe transversale; pour voir ce qu'elles deviennent dans le sens de leur longueur, il faut les étudier en plan, en suivant leur trace sur le terrain.

Etcde des failles en plan. — Il convient d'étudier séparément les failles simples et les groupements de failles.

Failles simples, — Une faille se traduit souvent sur le terrain par une dénivellation, le compartiment resté en place formant un

Fig. 97. — Intersection de trois fnillcs avec une surface topographique.

F F, faille dont le plan est incliné vers l'amont des vallées ; F' F', faille dont le plan est vertical ; F'F', faille dont le plan est incliné vers Taval.

plateau qui domine le compartiment affaissé d'une hauteur égale précisément au rejet. L'abrupt qui délimite le plateau se confond primitivement avec l'emplacement de la faille. On a appelé regard de cette faille le côté de l'horizon auquel l'escarpement fait face. Ainsi, dans le Jura, où l'affaissement a lieu assez généralement vers l'ouest ou le nord-ouest, on dit que les failles ont le « regard français ».

On doit bien se garder de voir une faille partout où un plateau se termine par un abrupt; les voyageurs ont souvent, par un abus de langage, correspondant du reste à une idée fausse, appelé failles des escarpements qui sont dus à l'action des agents atmosphériques ou des eaux courantes et ne correspondent à aucune dislocation des couches.

D'ailleurs l'abrupt ne coïncide avec le passage de la faille que dans le cas où la dénivellation primitive n'a pas été masquée ultérieure-

Hauo, Traité de Géologie. 16

ment par des phénomènes de dénudation. Souvent le passage d'une faille ne se traduit dans la topographie par aucun accident dans la pente, sa présence n'apparaît que grâce au contact brutal de deux couches d'âge différent. C'est en suivant pas à pas sur le terrain la limite de ces deux couches que le géologue est à même de tracer la faille sur la carte.

Lorsque ce tracé est parfaitement rectiligne, quelque accidenté que soit le terrain, on est en droit de conclure que le plan de la faille est vertical (fig. 97, FF). Mais il arrive fréquemment que le tracé décrit

Fig. 98. — Faille ramifiée (d'après E. de Margerib et A. Hbim).

des courbes sur les croupes et des angles à la traversée des vallées. L'inclinaison de la faille et le sens de cette inclinaison peuvent être facilement déduits du côté où les angles sont ouverts (fig. 97, FF, PF').

Il existe aussi des failles qui, même verticales, ont un tracé curviligne; elles correspondent alors réellement à une surface courbe et leur trace sur un plan horizontal serait figurée par une ligne courbe.

Par rapport à la direction des couches les failles peuvent occuper les positions les plus diverses. Lorsqu'une faille est parallèle à la

Fig. i)0. — a, horst; 6, fossé (coupes schématiques).

direction des couches, ou, ce qui revient au même, perpendiculaire à leur plongement, elle est (i\id\\^\é^ à^ faille longitudinale', lorsqu'elle est oblique à la direction des couches, c'est une faille diagonale-, enfin, lorsqu'elle est perpendiculaire à la direction des couches, c'est une faille transversale [XIV, 6].

Groupements de failles, — Les failles en escalier et les failles à rejet compensateur, dont il a été question plus haut, peuvent cheminer parallèlement sur de grandes longueurs, jusqu'au point où, leur rejet devenant nul, elles cessent d'exister; mais elles peuvent aussi se rapprocher deux k deux et se rencontrer, de manière à se

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Spessari

confondre en une faille unique; ou bien une faille peut se ramifier, se décomposer en branches secondaires (fig. 98). Lorsque plusieurs failles viennent à converger en un même point, on parle d*un faisceau de failles.

On désigne sous le nom de fossé (« Graben ») une bande de terrain affaissé, située entre deux zones non affaissées et limitées par deux failles parallèles, ou par deux systèmes de failles en escalier qui se

font face (fig. 99, b). Vu Taunus * ^ogelsberg

exemple classique de fossé est fourni par la vallée du Rhin, entre Bâle et Mayence, qui n'est autre chose qu'une large bande affaissée entre les deux massifs surélevés des Vosges, à l'ouest, et de la Forêt-Noire, à l'est, et délimitée par deux failles parallèles, dont le rejet est très considérable, mais qui sont remplacées en plusieurs endroits par des failles en escalier (fig. 100, 101).

Les deux Limagnes, Limagne d'Allier et Limagne de Loire, sont, de même, des bandes affaissées, qui pénètrent profondément dans l'intérieur du Plateau Central.

La mer Rouge est également un fossé, une bande effondrée entre l'Egypte et l'Arabie, et les traînées de grands lacs de l'Afrique orientale ont été interprétées comme des fossés compris entre deux grandes failles parallèles.

Il existe inversement des bandes surélevées, situées entre deux zones affaissées et délimitées par deux failles parallèles ou par deux systèmes de failles, dont la chute se produit de part et d'autre en sens inverse (fig. 99, a). On donne quelquefois le nom de môles à ces massifs surélevés, mais le terme de horst, introduit par Suess, a prévalu, même en français, dans le langage géologique.

A l'une ou à l'autre de ses deux extrémités un horst peut se

Jura

Fig. lOi. — Cnrte schéinalique du fossé de la vallée du Rhin, bande effondrée traversant les deux dômes Hardi -Odenwald et Vosges -Forêt Noire, dont la surface structurale est représentée par des courbes de niveau (d'après E. Schumacher).

/", failles principales ; S, dépression de Saverne.

MOUVEMENTS VERTIGA.UX DE L'ÉGORGE TERRESTRE 2i5

terminer par la réduction graduelle à zéro du rejet des deux failles principales qui le délimitent; ou bien ces deux failles peuvent converger, donnant ainsi naissance à un massif en coin (pi. XVI, 2); ou encore et plus fréquemment peut-être, il arrivera que des failles transversales ou diagonales couperont les failles principales. L'intersection de deux systèmes de failles conjuguées (fig. 102) produit une véritable marqueterie, tout un système de petits losanges, les uns surélevés, les autres affaissés.

Le Morvan est un excellent exemple de horst, surélevé entre la Limagne à l'ouest et la vallée du Rhône à Test, et séparé de ces deux zones d'affaissement par des failles parallèles, dirigées N.-S., qui forment des abrupts assez marqués dans la topographie. Au nord, par contre, le Morvan se termine en pente douce, car le rejet des deux failles méridiennes se réduit ici k zéro. Les Vosges et la Forêt-Noire sont deux grands horsts dissymétriques, qui se font face de part et d'autre de la vallée du Rhin (fig. 100, 101). Le Thûringer Wald (fig. 103) est lui aussi un horst, formant éperon, à la manière du Morvan, dans une région effondrée.

Le Sinaï est un horst en forme de Fig. 102. — Failles conjuguées. coin, situé entre les deux fossés du golfe

de Suez et du golfe d'Akaba. Ce dernier se prolonge au nord par le fossé syrien ou dépression de la mer Morte.

Certains horsts et certains fossés, au lieu d'être délimités par des failles, le sont par des flexures, de sorte qu'ici l'affaissement a eu lieu sans rupture. On en connaît plusieurs exemples dans le centre des Etats-Unis.

En ce qui concerne les régions effondrées, il arrive aussi qu'elles sont inscrites, non dans des systèmes de failles parallèles, mais dans un cercle de failles périphériques. Dans ce cas, on observe généralement un système conjugué de failles radiales (fig. 104). Il existe de ces aires d'effondrement circulaires qui sont comme coupées à l'emporte-pièce et il est fort probable que maint golfe en demi-cercle doit son origine à un pareil accident qui a entamé la région littorale.

Relations des fractures avec les zones de plissement. — Les effondrements qui entraînent la formation de horsts et de fossés se pro-

duisent le plus souvent après qu'une région plissée a été envahie par une transgression marine et qu'une série sédimentaire appartenant à un nouveau cycle s'est déposée en discordance sur la série plissée du cycle précédent. Les failles morcellent le pays en une série de blocs, constitués par des couches horizontales, mais où apparaissent.

Fig. 103. — Le horst du Thiïringerwaîd et ses failles bordières (d'après R. Lepsius et C, Regelmanm, in E. Suess, la Face de la Terre, t. II).

1, granité; 2, gneiss et schistes cristallins; 3, Cambrion; 4, Permien et roches porphyriqaes; 5, Trias; 6, Jurassique; 7, basaltes tertiaires; 8, failles (l'épaisseur du trait est proportionnelle à l'importance de la dénivellation ; les crans indiquent la lèvre abaissée) ; 9, synclinaux ; 10, anticlinaux. — Échelle de 1 : 1 000 000.

surtout dans les horsts, les terrains anciens mis à nu par les agents atmosphériques. U architecture tabulaire est le trait caractéristique d'une pareille région ; mais on aurait tort de considérer la présence de failles comme essentiellement liée à ce type géomorphogénique, car on peut rencontrer tout aussi fréquemment des failles dans une région de plissements, qui n'a pas été le théâtre d'une nouvelle invasion marine et où, par conséquent, ce sont les plis qui

MOUVEMENTS VERTICAUX DE L'EGORCE TERRESTRE

Fifr. 104. — Failles périphériques (p) et Tailles radiales (r) d'un eiTondrement circulaire (diaprés E. dis Margerib et A. Heim).

impriment î\ la topographie son caractère particulier. Ces failles ont cependant des allures spéciales et offrent avec les plissements des relations définies qu'il importe de préciser.

Les fractures transversales sont celles qui coupent à angle droit ou sous un angle assez ouvert la direction des zones de plissement. Elles rappellent par leur position les décrochements, mais elles ne correspondent pas à un déplacement horizontal de Taxe des plis.

Elles constituent souvent tout un système de failles parallèles, mais ne donnent lieu en général ni à des horsts ni à des fossés.

La faille connue sous le nom de « ligne des thermes », qui se dirige de Vienne vers le sud et coupe net les plis des Alpes calcaires septentrionales, est un exemple classique de ces failles transversales. La faille de Schio, en Vénétie, joue, dans les Alpes calcaires méridionales, un rôle analogue, quoique beaucoup moins grandiose. La fj^rande faille du Forez coupe de même obliquement presque tous les plis du Plateau Central.

Les fractures longitudinales suivent, par contre, la direction générale des plissements; on est, pour cette raison, exposé à les confondre facilement avec des plis-failles.

La faille de Rouen est une des plus importantes dislocations du bassin de Paris, on la suit depuis Maromme jusqu'à Versailles, sur une longueur de plus de 120 km. Elle est sensiblement parallèle à la direction générale des plis qui, dans la région, ont affecté les terrains crétacés et tertiaires, c'est-à-dire N. W.-S. E.

Dans le Jura, les failles longitudinales jouent un nMe très important, on particulier dans la partie franc-comtoy>e de la chaîne, où elles délimitent plusieurs grands plateaux intercalés entre les divers faisceaux de plis.-

Les grandes cassures longitudinales ne sont pas moins fréquentes dans les Alpes orientales, dans l'Himalaya, dans la Cordillère des Andes, etc., mais leurs relations avec les plissements ne sont pas partout nettement établies.

Les angles de rebroussement où s'opère la jonction des faisceaux i^ plis en guirlandes (v. plus haut, p. 207) sont manifestement des

zones de faiblesse dans les régions plissées, car elles constituent un lieu d'élection pour les fractures simples et les fossés, dont la situation coïncide souvent presque rigoureusement avec les arêtes de rebroussement.

Dans le Plateau Central, les fossés de la Limagne se trouvent dans le voisinage immédiat de la jonction des plis armoricains et varisques. De même le fossé de Christiania est situé dans un angle de rebroussement des plissements antécambriens du massif Scandinave. Au Japon, la « grande fosse » est un large fossé dont remplacement correspond exactement à la jonction de deux guirlandes de plis, dans le centre de la grande île de Hondo. D'autres exemples, peutêtre plus frappants encore, seront énumérés lorsque nous étudierons les relations des volcans avec les fractures. Nous réservons de même pour un chapitre ultérieur l'étude des lois qui président à la répartition géographique des grandes cassures de la lithosphère et nous verrons alors comment les effondrements ont donné lieu au morcellement des anciennes aires continentales.

Phénomènes accompagnant la production des failles. — L'affaissement d'un voussoir de l'écorce terrestre le long d'une faille est accompagné généralement d'un frottement très intense des deux lèvres l'une contre l'autre. Il en résulte alors un burinage de l'une des lèvres par les aspérités de l'autre et quelquefois un polissage si parfait que l'on a appelé miroirs de faille (pi. XIV, 2) les surfaces ainsi polies. Des cannelures parallèles subsistent pourtant presque toujours et leur direction indique le sens dans lequel s'est produite la friction. Elles sont verticales dans le cas des failles proprement dites et horizontales lorsqu'il s'agit d'un décrochement; elles fournissent donc une précieuse indication sur le sens et la nature du mouvement.

Comme les effondrements résultent de la rémission des forces tangentielles et conmie la production de failles normales correspond à une augmentation de surface des couches disloquées, il est naturel que l'on observe fréquemment des failles béanleSy appelées aussi failles ouvertes ou failles disjonctives, par opposition aux failles fermées, qui présentent des phénomènes de friction.

Souvent des paquets de couches sont tombés dans la fente et présentent alors des allures extrêmement disloquées. Mais les brèches que l'on observe souvent le long des failles sont le résultat de la trituration des débris arrachés aux lèvres par le frottement, c'est ce que l'on a appelé des brèches de friction ou brèches de dislocation. Les plis-failles peuvent présenter exactement le même phénomène.

MOUVBMEf^TS VERTICAUX DE L EGORGE TERRESTRE

Les fissures béantes que laissent les failles ouvertes sont souvent remplies ultérieurement de bas en haut par des produits d'origine volcanique, qui forment alors des dykes. Nous aurons Toccasion d'y revenir. De même les sources thermales, dont la sortie est souvent liée à la présence des failles, déposent, sur les parois des cassures, des substances minérales cristallisées, et ce remplissage, que nous étudierons plus loin, constitue ce qu'on appelle des filons.

Sexs absolu des mouvements verticaux de l'écorce terrestre. — Dans tout ce chapitre, nous avons constamment supposé, pour fixer

Fig. 103. — Formation de la vallée du Rhin (d*après A. Andrée),

les idées, que les failles sont dues à un affaissement d'une des lèvres, la lèvre opposée conservant son altitude primitive; mais il est évident que, dans la plupart des cas, on peut affirmer seulement qu'il s'est produit un mouvement relatif des deux lèvres, l'une d'elles s'étant rapprochée davantage du centre de la Terre que l'autre. Il est même des cas où rien n'indique un mouvement de descente, où, par contre, on doit admettre que c'est un mouvement de surélévation qui s'est produit après rupture, d'un côté de la faille, tandis que l'autre côté restait en place. C'est évidemment de cette manière qu'il convient d'interpréter la formation des dômes entamés sur l'un de leurs côtés par une faille. Dans ces accidents, très fréquents par exemple en Tunisie [5], le mouvement de surrectîon a été accompagné d'une rupture suivant le plan de symétrie, de sorte que l'une des moitiés du dôme n'a pas suivi le mouvement ascensionnel de l'autre moitié. De même, dans TArdèche, la bordure sud-est du Plateau Central est marquée, entre la Voulte et les Vans, par la présence d'une faille, qui par places est très oblique et qui est due à la surrection du massif ancien, tandis que les terrains secondaires de la bordure n'ont été que localement entraînés dans le mouvement de surélévation [6]. On a fait souvent la remarque que la formation d'un fossé était précédée d'un soulèvement en dôme ou en voûte, dans l'axe duquel des voussoirs se sont effondrés. C'est l'explication que, depuis Élie de Beaumont, on donne de la formation du fossé de la vallée du

Rhin, entre les Vosges et la Forêt Noire, massifs constituant les flancs d'une voûte unique dont la clé s'est affaissée. Et cet effondrement axial a été attribué par A. Andreœ [3, 4] à la formation d'une série de failles normales à plongements opposés, qui se seraient produites d'abord sur les bords de la voûte, pour gagner ensuite les parties médianes. Le voussoir axial (R) n'étant plus soutenu latéralement se serait effondré entre deux failles inverses (fig. 105).

Enfin, on peut aussi concevoir qu'un coin, compris entre deux

Fig. 106. — Coins surélevé (a) et abaissé (6) par refoulement latéral (d'après E. de Marobrie ot A. Heim).

failles dont les plans convergent vers le bas, soit soulevé par la pression latérale qu'exerceront, dans leur mouvement de descente, les compartiments situés de part et d'autre des deux failles (fig. 106).

1. — JOHANNES Walther. Ucber den Bau der Flexuren an den Grenzen der Kontinente. Jenaische Zeilschr. f, Naturw., XX, p. 243-278, pi. X-Xïl, 188ô.

2. — Fr. Leslie Hansome. The Directions of Movement and the nomenclature of Faults. Economie Geology^ I, p. 777-787, fig. 62-65, 1906.

3. — A. André.*:. Eine theoretische Reflexion uber die Richtung der Rheinthalspalte und Versuch einer Erklârung, warum die Reinthalebene als schmaler Graben in der Mille des Schwarzwald-Vogesenhorstes éinbrach. Verh. d, Naturhist.-Med. Ver. zu Heidelberg, N. F., ÏV, p. 16-25, 6 fig., 1887.

4. — Id. Beilrâge zur Kenntniss des Rheinthalspaltensyslemes. Ibid., 9 p., 5 fig.,

5. — É&fiLE Haug. Sur quelques points théoriques relatifs à la Géologie de la Tunisie. A. F. A, S. C. R. 26« session. St-Étienne, 1897, p. 366-376, 5 fig., 1898.

6. — Id. Sur les dislocations de la bordure du Plateau Central, entre la Voulte et les Vans. C. R. An. Se. CXLIII, p. 705-708, 1906.