ANALYSE DE LA DÉFORMATION FINIE

L’analyse de la déformation finie a été réalisée sur certains échantillons récoltés dans et en dehors des grands accidents tectoniques du secteur d’étude. L’objectif de cette étude est de caractériser l’état de la déformation finie des roches au sein et en dehors des zones majeures de cisaillement.

La déformation des ensembles rocheux est identifiable et mesurable dès lors qu’on dispose d’objets géologiques déformés, dont la forme initiale est connue individuellement et statiquement. Ces objets sont considérés comme des marqueurs de la déformation. L’analyse de la déformation finie est une base de départ pour la détermination des mécanismes de la déformation. Elle s’effectue par la détermination des rapports des axes (X, Y, Z) de l’ellipsoïde de déformation. De nombreuses méthodes ont été mises au point (Ramsay et Hubert, 1983 ; Chouchroune, 1971) pour reconstituer l’ellipsoïde de la déformation finie à partir de la mesure des objets déformés. Parmi elles, nous utiliserons les méthodes graphiques et du calcul des rapports axiaux. Nous avons choisi comme matériel les quartzites, grès, grauwackes et albitites dont la forme des grains de quartz peut être étudiée au microscope. Les mesures ont été effectuées à partir de photos de lames minces orientées dans les sections XZ et YZ. Les échantillons présentant un taux de matrice et/ou de recristallisation importante ont été écartés.

2.1- Principe des méthodes utilisées 2.1.1- Calcul des rapports axiaux

Pour la méthode du calcul des rapports axiaux (Ramsay et Hubert, 1983), on mesure directement les axes principaux des marqueurs sur chaque ellipsoïde dans les plans proches des plans principaux de l’ellipsoïde de déformation. En calculant la moyenne arithmétique des rapports axiaux sur deux plans (XZ et YZ), on peut en déduire la valeur moyenne des axes X et Y en considérant que Z=1. Les rapports axiaux moyens mesurés sur une population de marqueurs, fournissent une estimation qualitative de la déformation finie.

2.1.2- La méthode des pentes

Il s’agit d’une autre méthode d’estimation de la valeur moyenne des rapports axiaux, établie par Ramsay (1969). Sur des graphiques d’ordonnées X et d’abscisses Z ou Y, on reporte pour chaque ellipse la valeur de l’axe long (X) en fonction de l’axe court (Y ou Z). La pente de la droite moyenne de ces points passant par l’origine représente la valeur moyenne des rapports

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axiaux. Lorsque la déformation est homogène, les points présentent une bonne répartition le long de cette droite.

Pour ces deux méthodes, on reporte la valeur des rapports axiaux (X/Y et Y/Z) sur le diagramme (figure 3.5a) de Flinn (1962), et on lit à partir du tableau ci-dessous (tableau 3), les caractéristiques de l’ellipsoïde de la déformation en fonction du paramètre K= (Rxy-1)/ (Ryz-1).

Tableau 3 : Les caractéristiques de l’ellipsoïde de la déformation en fonction du paramètre K.

2.2- Résultats

K=0 aplatissement uniaxial ellipsoïde de révolution aplati X=Y>1

1>K>0 aplatissement triaxial ellipsoïde aplati (galette) X>Y>1

K=1 déformation biaxiale déformation plane Y=1

1<K< ∞ constriction triaxiale ellipsoïde allongé (cigare) 1>Y>Z

K= ∞ constriction uniaxiale ellipsoïde de révolution allongé 1>Y=Z

Figure 3.5 :

(a) Diagramme de Flinn (1962) présentant les diverses formes d'ellipsoïdes de la déformation finie en fonction des valeurs de rapports axiaux X/Y et Y/Z. (b) Résultats obtenus sur les échantillons étudiés.

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La déformation finie a été étudiée à plusieurs endroits du secteur d’étude (figure 3.8). Les méthodes d’analyse utilisées ainsi que le nombre d’échantillons traités sont fonction de la disponibilité du support. La figure 3.5 montre la position sur le digramme de Flinn des différents échantillons étudiés. Les valeurs X, Y, Z et K de l’ellipsoïde de la déformation finie, obtenues suivant les différentes méthodes utilisées, sont consignées dans le tableau 4 (en annexe). Les valeurs (X, Y, et K) sont assez proches pour un même échantillon quelque soit la méthode utilisée. D’une manière générale, les coefficients de corrélation (C) sont moyennement supérieurs à 0,5. Pour les coefficients de corrélation C< 0,5 ; les valeurs de K, X et Y obtenues par la méthodes des pentes sont proches voire similaires à celles obtenues par la méthodes du calcul des rapport axiaux. Il apparaît que la plupart de nos échantillons sont affectés par une déformation finie en aplatissement triaxial (figures 3.5 ; 3.6 ; 3.7 ; 3.8). Les échantillons D34 et K19, montrant une déformation en aplatissement proche de la déformation plane (biaxial), ont été prélevés respectivement dans les grauwackes gréseux de Moussala et du Sud de Foukhola, caractérisés par des structures tangentielles (figure 3.2a). Le seul échantillon affecté par une déformation finie en constriction triaxiale (D54) a été prélevé dans les sédiments gréseux de Kolia (figure 3.8) qui montrent également des structures tangentielles.

La comparaison des différents résultats obtenus (figures 3.5 ; 3.6 ; 3.7 ; 3.8), permet de constater une hétérogénéité de la déformation selon qu’on soit à l’intérieur ou en dehors des accidents tectoniques. Dans les accidents tectoniques, les ellipsoïdes (aplatissement ou constriction) montrent un axe d’allongement maximum (X) horizontal tandis qu’en dehors des accidents tectoniques les ellipsoïdes (aplatissement triaxial) présentent un axe d’allongement maximum (X) sub-vertical. Dans ce dernier cas, la déformation finie correspond à un aplatissement triaxial dont l’axe d’allongement maximum (X) est sub-vertical et l’axe intermédiaire (Y) subhorizontal (figure 3.8).

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Figure 3. 6: Détermination graphique des rapports axiaux X/Z et Y/Z de l’ellipsoïde de la déformation finie

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Figure 3.7 : Détermination graphique des rapports axiaux X/Z et Y/Z de l’ellipsoïde de la déformation finie dans

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En outre, dans les accidents tectoniques les valeurs des paramètres de l’ellipsoïde de la déformation finie varient entre les zones de cisaillement simple (zone de cisaillement) et les zones de chevauchement. Dans les zones de cisaillement simple, la déformation finie correspond à un aplatissement triaxial avec un axe d’allongement maximum (X) horizontal et un axe intermédiaire (Y) vertical. Dans les zones de chevauchement, la déformation finie correspond à une constriction triaxiale ou un aplatissement proche de la déformation plane, avec un allongement maximum horizontal.

Les ellipsoïdes de déformation en constriction et en aplatissement, proche de la déformation plane, obtenus dans les sédiments quartzeux de Moussala, Kolia et Sud Foukhola, seraient liés à l’effet d’une tectonique tangentielle dont les traces sont bien exprimées dans ces secteurs (cf.paragraphe 4.2.2.6).

2.3- Conclusion préliminaire

Le secteur d’étude est généralement caractérisé par une déformation finie en aplatissement triaxial. Celui-ci est localement combiné à une déformation finie en constriction parfois proche de la déformation plane dans les zones de chevauchement. Ainsi, le comportement de l’ellipsoïde de la déformation finie varie selon que l’on soit dans un bloc rocheux, une zone de cisaillement ou une zone de chevauchement. Ces différents résultats soulignent le caractère hétérogène du style de la déformation éburnéenne dans le secteur d’étude.

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Figure 3.8 : Carte structurale montrant les caractéristiques de l’ellipsoïde de la déformation finie au sein et en

dehors des accidents tectoniques ainsi que la position des échantillons étudiés. Les numéros des échantillons étudiés sont inclus dans les cercles contenant l’ellipsoïde virtuel. K : paramètre de Flinn, axes d’allongement maximum (X), intermédiaire (Y) et minimum (Z), 1 : Zones de cisaillement supposées, 2: Zones de cisaillement, 3: Chevauchement, 4: Zones de cisaillement remobilisées, 5: localisation des échantillons étudiés.

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III- ÉTUDE DES LINÉAMENTS