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2. La néorupture : la courbe de rupture intrinsèque de la roche permet de lier la

taille du cercle de Mohr principal à une position donnée sur l'axe des contraintes normales.

Dans le diagramme de Mohr, le grand cercle (3, 1) correspondant à un état de contraintes

donné tangente cette courbe pour les fractures néoformées si elles existent. La similitude des

tenseurs reconstitués par l'analyse des failles et des macles (au moins en ce qui concerne les

axes principaux car le rapport  n‘est pas contraint pour des failles néoformées) suggére qu'il

s'agit de tenseurs "contemporains" à l'échelle des temps géologiques, c'est-à-dire liés au même

épisode tectonique. De plus, la magnitude de la contrainte différentielle estimée à l'aide des

macles correspond au pic de contrainte de l'événement parce que l‘on incorpore le maximum

de plans maclés dans le tenseur, donc très probablement à la contrainte différentielle qui a

prévalu juste avant (et donc provoqué) la néorupture. Dans ces conditions, l'ajustement du

cercle de Mohr (3, 1) obtenu par les macles avec la courbe intrinsèque de rupture se justifie

théoriquement et permet de fixer les valeurs de 1, 2 et 3 au moment de la rupture.

3. La friction : la courbe de friction permet de préciser les grandeurs des

contraintes principales en fixant, par exemple, la position des cercles de Mohr le long de l'axe

des contraintes normales, de telle sorte que les failles réactivées se projettent au-dessus de la

courbe de friction.

Cette approche combinée macles-mécanique des roches exigeant la connaissance des

propriétés du matériau rocheux, les courbes intrinsèques à la fissuration et à la rupture du

matériau sont déterminées à partir d'essais mécaniques.

1.4 Calcul du tenseur de déformation selon la méthode

d'analyse de Groshong

1.4.1 Principe

La technique de calcul du tenseur de déformation utilisée par la méthode de Groshong

est décrite en détail dans Groshong (1972 ; 1974) et Evans et Groshong (1994). Elle se base

sur le calcul du taux de cisaillement cumulé pour chaque famille de macles. Handin et Griggs

(1951), Turner (1953), Friedman (1964), et Barber et Wenk (1979) ont donné plus de détails

concernant ce traitement.

1.4.2 Acquisition des données

Les échantillons sur lesquels les mesures sont effectuées sont orientés dans l‘espace

comme pour la méthode d'Etchecopar. Les lames sont également taillées de façon similaire,

sauf que pour la méthode de Groshong, on est limité pour le nombre de plans de macles

mesurés (un maximum de 25 familles de plans de macles par lame), et aussi pour le choix de

ces plans là, car leur pendage vis-à-vis de la platine doit être supérieur à 60° pour chiffrer le

nombre des plans et mesurer leurs épaisseurs et celle du cristal dans la direction

perpendiculaire aux plans de macles. On considère les directions et le pendage des plans

maclés pour chaque famille, avec les angles de rotation pour chacune des lames pour la

remettre dans le repère géographique. Ce logiciel détermine le tenseur de déformation finie

correspondant, et donne le pourcentage de déformation selon chacun des axes principaux du

tenseur.

1.4.3 Traitement des données : détermination du tenseur de

déformation finie

L'analyse des macles de la calcite par la méthode de Groshong (1972; 1974) permet la

détermination de l'ellipsoïde de déformation. L'épaisseur des macles, et donc la "grandeur" de

la déformation, dépendent de plusieurs facteurs comme la lithologie, la taille des grains et la

porosité. Les travaux de Groshong et al. (1984) et d'Evans et Dunne (1991) ont démontré que

cette méthode permet de mesurer d'une manière précise les orientations des principaux axes

de déformation, et cela jusqu'à une déformation de l‘ordre de 17%.

À la différence de la méthode d'Etchecopar, la méthode de Groshong prend en compte

l'épaisseur et le nombre des plans de macles pour chacune des familles de macles, mais aussi

l'épaisseur du grain de calcite dans la direction perpendiculaire à cette famille de macles et

enfin l'orientation de l'axe optique C du grain. Généralement, on mesure séparément les

macles épaisses et fines.

Les axes principaux de déformation finie 

i

(i= 1; 2 et 3) sont représentés en

pourcentage (allongement ou raccourcissement).

L'analyse des macles de la calcite selon Groshong prend aussi en compte les PEV et

NEV (respectivement les Positive and Negative Expected Values) pour les macles de chacun

.

des échantillons étudiés. Les NEV correspondent aux plans de macles qui sont incompatibles

avec le tenseur de déformation calculé. Un grand pourcentage du NEV (>40%) signifie

logiquement l'existence d'un deuxième événement non coaxial à celui déjà mesuré.

Cette méthode se base sur le calcul du taux de cisaillement cumulé pour chaque

famille de macles selon la formule:

n i

ti

W

eg

1

347

.

0

tan

2

1

avec eg étant la déformation par cisaillement de la famille de macle dont l'axe

cristallographique est le e[01 12 normale au plan de macle et l'axe de glissement est g

[01 12:10 11] correspondant à l'intersection des plans e et r (figure 35),  l'angle du

cisaillement, w est l'épaisseur du grain selon la direction perpendiculaire au plan de macle, et

n i

ti

1

est l'épaisseur totale des plans de macles de la même famille.

La valeur de eg représente la déformation en cisaillement dans une orientation

spécifique, et elle est calculée pour chaque famille de macles (NB : dans le cas de macles

ultrafines il faut noté que l‘erreur sur le t

i

est importante). Les données sont traitées

ensemble et le logiciel prend en compte le maximum de données pour aboutir à un tenseur de

déformation finie. Les directions principales des axes de déformation et leurs magnitudes sont

calculées en utilisant une analyse standard des vecteurs propres et des valeurs propres. Cette

technique a fourni de bons résultats lors de son application dans les chaînes plissées et les

bassins d'avant-pays (Harris et Van Der Pluijm, 1998; Craddock et Van Der Pluijm, 1999;

Gonzalez-Casado et Garcia-Cuevas, 1999 ; 2002 ; Hnat et al., 2008 et Amrouch et al. 2010a).

Bien que l'on ne puisse pas déterminer les contraintes directement à partir des mesures

de déformation (Groshong, 1988), l'analyse dynamique originale de Spang (1972) a été

formulée en termes de contraintes calculant l‘axe de compression (C) et de raccourcissement

(T) de Turner. Dans le but de comparer les résultats, le programme (Evans et Groshong, 1994)

calcule donc aussi les axes de contraintes compressives et extensives de Turner pour chaque

famille de macle, et donne les résultats de l'analyse numérique en terme de contraintes

optimales (le rapport  n‘est pas pris en compte) pour toutes les données de l'échantillon. La

méthode d'Etchecopar pour l‘analyse des macles de la calcite reste la plus précise pour la

détermination de l'état des contraintes dans une roche.

Figure 35: Déformation cisaillante dans un grain de calcite, les valeurs de t1, t2 et t4 correspondent à

l'épaisseur des plans de macles grossières, et t3 et t5 à celle des plans de macles fines. w est l'épaisseur

du grain selon la direction perpendiculaire au plan de macle, et

l'angle du cisaillement du au

maclage.

Les parties qui suivent abordent les propriétés physiques et mécaniques des roches.

Ces dernières sont fréquemment anisotropes à cause de la forme, des caractéristiques

intrinsèques et de l'arrangement spatial de leurs constituants, y compris les pores. Quand la

roche est déformée, cette anisotropie change en forme et en intensité. D'où l'intérêt de tenter

de caractériser les différents facteurs liés à cette anisotropie, tels que la texture des grains, de

la matrice, des pores, leur disposition et leur connectivité, les microfractures, les stylolites

etc…

2 L'analyse de la Susceptibilité Magnétique

Nous commençons cette partie du mémoire en exposant les bases essentielles pour

bien comprendre le magnétisme et son utilité dans une étude structurale. Plusieurs techniques

sont utilisées afin de mesurer l‘anisotropie magnétique des roches. Elles diffèrent les unes des

autres par la nature induite ou rémanente de l'aimantation mesurée :

· L'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique (ASM) en champ faible est la méthode la

plus utilisée pour mesurer la fabrique magnétique des roches (Hrouda, 1982 ; Borradaile,

1988 ; Rochette et al., 1992 ; Borradaile et Henry, 1997).

.

· L'Anisotropie de la Rémanence est obtenue à partir de la mesure de l'Aimantation

Rémanente Isotherme ou de l'Aimantation Rémanente Anhystérétique (AARA), et même

l‘anisotropie liée à la fraction ferromagnétique de la roche.

Ces deux techniques présentent de grandes potentialités d‘applications géologiques,

notamment dans les zones externes des chaînes de montagnes (Jackson, 1991 ; Aubourg et

Robion, 2002 ; Souque et al., 2002). Par ailleurs elles nécessitent d'être accompagnées de

mesures de minéralogie magnétique qui ont pour but d'identifier les principaux porteurs du

signal magnétique. Car cette méthode présente quelques limites pour l'interprétation des

résultats, et des fabriques magnétiques. Hrouda (1982), Borradaile (1987 a et b), Borradaile

(1988), Jackson et Tauxe (1991), Rochette et al. (1992), Tarling et Hrouda (1993) puis

Borradaile et Henry (1997) ont tous essayé "en vain" de montrer une relation directe entre les

fabriques d'ASM et la déformation des roches. "En vain" car il y a quatre obstacles qui vont à

l'encontre de cette comparaison directe :

 l‘hétérogénéité de la déformation à l'échelle du grain,

 la fabrique d'anisotropie avant la déformation (état initial) est généralement inconnue,

 la difficulté à établir la relation entre la fabrique finale et les différents événements de

déformation que la roche a subis,

 le fait que l'anisotropie des roches est fonction des minéraux dia- et paramagnétiques se

trouvant dans la matrice des roches en plus de la disposition des grains

ferromagnétiques à forte susceptibilité.