Recherche des axes principaux de la déformationRecherche des axes principaux de la déformation

- Schistosité et LinéationsS/ L; - Schistosité et LinéationsS/ L;

- Bandes de cisaillement; - Bandes de cisaillement;

- Plissement et boudinage;- Plissement et boudinage;

- Les zones abritées.- Les zones abritées.

RECHERCHEDESAXESPRINCIPAUX DELA DÉFORMATION

Une roche étant un agrégat polyminéral. A des Une roche étant un agrégat polyminéral. A des condition P/T données, certains minéraux vont :- se déformer plastiquement- se déformer plastiquement- d autres vont être réorientés- d autres vont disparaître- d autres vont disparaître- enfin, les néoformésvont apparaître (métamorphisme)

La transformation de la roche sera non seulementLa transformation de la roche sera non seulementgéométrique mais aussi physico-chimique. Lobservationen lames minces des roches métamorphiques montre queen lames minces des roches métamorphiques montre quela disposition des minéraux (réorientés et néoformés) sefait selon des plans d anisotropie ou de fabrique appelés:fait selon des plans d anisotropie ou de fabrique appelés:la schistosité :

La schistosité correspond à un débit planaire acquisLa schistosité correspond à un débit planaire acquispar les roches lorsque l intensité de la déformation finieest grande. les plans de schistosité matérialisent le planprincipal de déformation finie 1 2 cest la seuleprincipal de déformation finie 1 2 cest la seulestructure mésoscopique qui caractérise un plan dedéformation finie ( plan d aplatissement de la roche).déformation finie ( plan d aplatissement de la roche).

Généralement le plan de S1 est considérée comme un plan passif,mais il sest avéré que ces plans d anisotropie peuvent se révéleractifs, notamment dans des régimes en cisaillement, on parleactifs, notamment dans des régimes en cisaillement, on parlealorsde plansde mouvement ou plan de glissement.

Dans le casdun aplatissement pur: Les plans de schistosité sontDans le casdun aplatissement pur: Les plans de schistosité sontpassifs.Les plans se forment perpendiculairement à la directionLes plans se forment perpendiculairement à la directionmaximale. Ce sont donc des plans d aplatissement fini quicorrespondent au plan 1 2 de l ellipsoïde de déformation.

Dansle casde cisaillement simple: le plan S1s initie à environ 45°du cisaillement général et perpendiculairement à 3

Cas du cisaillement simple : Au fur et à mesure de l intensification de ladéformation, cet angle diminue et S1 subit une rotation plus rapide que 1 (S1 devientoblique par rapport à 1) et on assiste à un glissement suivant le plan de schistosité.La rotation du plan de S1 est plus rapide que celle des plans :La rotation du plan de S1 est plus rapide que celle des plans 1 2:

Combinaison simultanée des deux régimes cisaillement pur et simple. La rotation de S1 est encore plus rapide que dans le premier casrotation de S1 est encore plus rapide que dans le premier cas

Combinaison d un cisaillement simple suivi d un cisaillement purLa rotation de S1 est moins rapide que celle de 1 2. La réactivation des plans de S1 dépend du régime ou de la combinaison dans le temps des régimes.

RECHERCHEDESAXESPRINCIPAUX DELA DÉFORMATION

Linéations (L): La linéation minérale (linéation d étirement)Linéations (L): La linéation minérale (linéation d étirement)lorsqu elle existe est portée par le plan de schistosité et matérialisela direction de 1 (X). Cette linéation n est pas toujoursobservable,la direction de 1 (X). Cette linéation n est pas toujoursobservable,il le sera d autant plus que la déformation est de type constrictiveet que le rapport 1/ 2est grand en déformation plane ou enaplatissement.aplatissement.

Estimationde l ellipsoïde de déformationIl existe une relation évidente entre l intensité de la déformation etIl existe une relation évidente entre l intensité de la déformation etl orientationpréférentielle des minéraux. En partant du principe que toutepréférentielle des minéraux. En partant du principe que toutetectonite peut être décomposée en élément linéaire (L) (linéationd étirement), planaire (S) et linéo-planaire (L,S, avec L Sou L S).Ces derniers, sont définis par les micas par exemple qui définissentCes derniers, sont définis par les micas par exemple qui définissentdesélément ni linéairesni planaires.

Diagramme de Flinn (1965) avec cinq types de fabriques : L, L S,L=S, L S, et S. Le diagramme montre les relationsentre les fabriquesL-Set l ellipsoide de déformation. Lesstéréosmontrent la répartitionL-Set l ellipsoide de déformation. Lesstéréosmontrent la répartitiondes pôles des minéraux planaires représentés sur les blocsdiagrammes.diagrammes.

Régime de déformation- Lanalyse de la fabrique des roches déformées permet dobtenir, aprèsune étude de terrain et de lame mince, une estimation de la forme deune étude de terrain et de lame mince, une estimation de la forme del ellipsoïde de déformation finie. En l absence de toute structuresignificative de la déformation non coaxiale, il est difficile de mettre enévidence le régime de déformation par l examen des orientationsévidence le régime de déformation par l examen des orientationspréférentiellesde forme.

Modèle de réorientationModèle de réorientationpassive des minérauxplanaires en déformationcoaxiale: la tendance est àcoaxiale: la tendance est àl orientation des minérauxdans le plan XY en régimecoaxial (a) ou non coaxialcoaxial (a) ou non coaxial(b). (Daprès Ildefonse etFernandez1988).Fernandez1988).

RECHERCHEDESAXESPRINCIPAUX DELA DÉFORMATION

Bandes de cisaillementBandes de cisaillement

Ce sont des structures nées dans des domaines déformésductilement apparaissant comme des perturbations parductilement apparaissant comme des perturbations parrapport à l ensemble du champ global.Elles sont caractérisées par la présence d un gradient deElles sont caractérisées par la présence d un gradient dedéformation perpendiculaire à leur direction.

Bandes de cisaillement

Exemple de bande de cisaillement dans un matériel initialement isotrope (granite).isotrope (granite).

Noter la géométrie sigmoïde des plans de schistosité 1 2 et la formede l enclave qui est impliquée dans le gradient de déformation.Exemple parfait de déformation par cisaillement simple hétérogèneExemple parfait de déformation par cisaillement simple hétérogène

Ce sont desréseaux anastomosésqui limitent desdomaines

Bandes de cisaillement

Ce sont desréseaux anastomosésqui limitent desdomainesmoinsou pasdéformés, de largeur millimétrique à métrique.La direction de cisaillement est marquée par l étirement desLa direction de cisaillement est marquée par l étirement desminéraux plastiquement et l orientation de minérauxnéoformés.Ce sont de très bon marqueurs cinématiques lorsque leCe sont de très bon marqueurs cinématiques lorsque lematériel déformé est initialement isotrope (granite).

- déformation hétérogène des bords vers le centre de la- déformation hétérogène des bords vers le centre de labande- déplacement augmente progressivement du bord vers lecentre- déplacement augmente progressivement du bord vers lecentrele gradient de déformation lié au gradient de déplacementest marqué par un changement progressif de la directionest marqué par un changement progressif de la directiondu plan 1 2 qui aura une allure sigmoïdale.

Les Z. C. sont reconnaissables par le développement dans unmatériel d une nouvelle foliation résultante de :matériel d une nouvelle foliation résultante de :

l étirement et l orientation des éléments du matériel isotropedans le plan de cisaillement.dans le plan de cisaillement.

La courbure et la déviation de la foliation par déformationprogressive dans le matériel déjà folié.

Généralement, une zone de cisaillement correspond à un cisaillement simple hétérogène à déformation variable et progressive

B

simple hétérogène à déformation variable et progressive

A

C

A: cube initial non déformé. B: cube déformé par cisaillement simple homogène C : le même cube déformé par cisaillement simple hétérogène :C : le même cube déformé par cisaillement simple hétérogène :la valeur du taux de cisaillement varie ( 3> 2> 1).

CARACTÉRISTIQUESDESZONESDECISAILLEMENTS

Les principales caractéristiques des zones de cisaillementsont:

- Gradient d intensité de déformation vers le c ur de lazone de cisaillement (marqueursde plusen plusétirés).zone de cisaillement (marqueursde plusen plusétirés).

- Virgation de schistosité et trajectoiressigmoïdales;- Virgation de schistosité et trajectoiressigmoïdales;

- lesaxes 1 3 subissent une rotation autour de 2;

- pasd élongation suivant 2 (déformation plane).

Les bandes C/S ont été décrites pour la première

LES BANDES DE CISAILLEMENT (C/ S)

Les bandes C/S ont été décrites pour la premièrefoisdans lesgraniteshercyniensdu massif armoricain(Bretagne, France) (Berthé, 1979) et retrouvé par la(Bretagne, France) (Berthé, 1979) et retrouvé par lasuite dans des contextes comparables. Le contexte leplus favorable au développement de structures C/Splus favorable au développement de structures C/Ssont lesgranites syntectoniques.

SYMÉTRIEDU RÉSEAUX DESBANDEDECISAILLEMENT C/ S

Globalement, en régime coaxial, les bandes C/Sdélimitent des lentilles de forme globalementdélimitent des lentilles de forme globalementsymétrique par rapport aux axes principaux de ladéformation.déformation.

En revanche, en régime non coaxial (cisaillementsimple), seule les C/S parallèles à la direction du

En revanche, en régime non coaxial (cisaillementsimple), seule les C/S parallèles à la direction ducisaillement vont pouvoir naître et se développer, cequi va se traduire par une répartition trèsqui va se traduire par une répartition trèsasymétrique par rapport aux axes principaux dedéformation finie.déformation finie.

ESTIMATION DELELLIPSOÏDEDEDÉFORMATION

Les lentilles peu ou pas déformées limitées par les bandes C/Ssont :aplaties à la fois dans les plans principaux 1 3 et 2 3 enaplaties à la fois dans les plans principaux 1 3 et 2 3 endéformation par aplatissement. moins allongées dans le plan 2 3que dans le plan 1 3 ou elles ont une forme plus losangique endéformation plane. si la déformation est constrictive, les lentillesdéformation plane. si la déformation est constrictive, les lentillessont très allongées dans le plan 1 3 par rapport à la forme pluscirculaire dans le plan 2 3

EVOLUTION DE LANGLE ENTRE C ET S1- Langle entre C (cisaillement) et S (schistosité)- Langle entre C (cisaillement) et S (schistosité)diminue en fonction de l intensité de ladéformation.déformation.

- Lespacement entre les bandes C diminue avec- Lespacement entre les bandes C diminue avecl augmentation de l intensité de déformation,jusqu au parallélisme total au stade mylonitique.jusqu au parallélisme total au stade mylonitique.

- A ce stade se développent d autres bandes de- A ce stade se développent d autres bandes decisaillement(C) qui font un angle constant de 30°avec la foliation mylonitique et de même sens deavec la foliation mylonitique et de même sens decisaillement.

Au cours de l augmentation de la déformation, Au cours de l augmentation de la déformation, on note:

- Augmentation de la densité des plans C; - Augmentation de la densité des plans C; - Diminution de l angle entre C et S; - Apparition des plans C.- Apparition des plans C.

DEFORMATION DES VEINES

Soit deux bandes orthogonales de matériel moins déformable queSoit deux bandes orthogonales de matériel moins déformable queleur matrice. la bande parallèle à 3 va être raccourcie parplissement. la bande parallèle à 1 va être boudinée, suivant l axeprincipal d allongement 1.principal d allongement 1.-Remarque : la périodicité et l amplitude de ces plissement etboudinage dépend de :-Lintensité de la déformation.-Lintensité de la déformation.-Desparamètresmécaniques(différence de viscosité, épaisseur, ).- La répartition de ces éléments va nous permettre de reconnaître- La répartition de ces éléments va nous permettre de reconnaîtrerapidement la direction des axes principaux de déformation etd estimer lesvariationsde longueur.

ESTIMATION DELELLIPSOÏDEDEDÉFORMATIONDans les roches déformées, la dispositions des veines est aléatoirepar rapport aux axesprincipaux de la déformation.par rapport aux axesprincipaux de la déformation.Le comportement de chacune est fonction donc de son-orientation initiale. tout plan de veine situé dans le plan de-orientation initiale. tout plan de veine situé dans le plan deraccourcissement va être plissé et toute veine située dans le pland allongement va être boudinée. Les observations de terrainconduisent à une estimation rapide du type de l ellipsoïde deconduisent à une estimation rapide du type de l ellipsoïde dedéformation, en repérant le plan d aplatissement 1 2(schistosité)

1) Casde veinesparallèlesau plan de schistosité :-Déformation plane : boudinage selon une seule direction 1.-Déformation plane : boudinage selon une seule direction 1.- Déformation par aplatissement : boudinage selon deuxdirections( 1 et 2).- Déformation par constriction : boudinage selon 1 et- Déformation par constriction : boudinage selon 1 etplissement selon 2

Cas de veines parallèles au plan de S1X X

Y

Z

Y

ZZ Z

X

Déformation plane :boudinage selon une seuledirection 1. Déformation

X

Y

direction 1. Déformationpar aplatissement :boudinage selon deuxdirections

Z

directions( 1 et 2). Déformation parconstriction :boudinage selon 1 etboudinage selon 1 etplissementselon 2

Cas de veines à direction orthogonales à S1 (ll au plan 2 3)

Y

X

Y

X

YZ

Z

Déformation plane: veine plissées perpendiculairement à Z.Déformation par aplatissement: veines plissées perpendiculairement à Déformation par aplatissement: veines plissées perpendiculairement à Z et boudinées suivant Y. Déformation par constriction: veines plissées perpendiculairement à Z et Y

Lorientation et la forme de la ZA vont dépendre des directions principales de la

FORMEDESZONESABRITÉES

Lorientation et la forme de la ZA vont dépendre des directions principales de ladéformation et du type de l ellipsoïde de déformation. Le développement de ceszones se fera dans le sens de l allongement de la matrice 1 et éventuellement2 dans le domaine d aplatissement.2 dans le domaine d aplatissement.

LESZONESABRITÉESLa forme des ZA renseigne sur le type de l ellipsoïde de déformation

finie,finie,lescristallisationspeuvent tracer l histoire et l évolution du minéral

(régimede déformation).Déformation coaxiale : ZAsymétriquesDéformation coaxiale : ZAsymétriquesDéformation non coaxiale : ZAdissymétriques.Les néoformations métamorphiques vont croître à partir de la surface-

éponte de l objet anté-tectonique. Donc les cristallisations les pluséponte de l objet anté-tectonique. Donc les cristallisations les plusanciennes seront celles les plus éloignées de l objet. (croissance anti-axiale).

Cas des minéraux automorphes, la croissance des minéraux néoformésCas des minéraux automorphes, la croissance des minéraux néoformésse fait perpendiculairement aux épontesdu minéral anté-tectonique.

- Lesfibresde quartzde déposent orthogonalement aux épontes- Lesclivagesde micasse déposent parallèlement aux épontes.- Lesclivagesde micasse déposent parallèlement aux épontes.

MINÉRAUX SYNMÉTAMORPHIQUES

Ils présentent généralement des inclusionsrotationnelles. Il sagit de cristaux (le plus souvent durotationnelles. Il sagit de cristaux (le plus souvent dugrenat) qui possèdent des inclusions disposées enspirale et qui se rattachent en continuité à l extérieurdu cristal à la foliation. En même temps que le cristal

.

du cristal à la foliation. En même temps que le cristalcroit, il subit une rotation. Le minéral en globe la S1 etest moulé par la même S1est moulé par la même S1

Ombres de pression Ombres de pression dissymétriques

Porphyroclaste fracturéfracturé

Cube de pyrite Cube de pyrite rotationnel avec des ompbres de

pression sigmoidespression sigmoides

1 21 2

3 4

la rotation desminéraux sycinématiquesest donc lerésultat d une déformation cisaillanterésultat d une déformation cisaillanteet le sens de rotation donne le sens de cisaillement.Ces minéraux permettent en outre de chiffrerCes minéraux permettent en outre de chiffrerl intensité de la déformation cisaillanteminimale.minimale.