TECTONIQUE DES PLAQUES

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TECTONIQUE DES PLAQUES

ZAHOURG.

E-mail: gh__zahour@yahoo.fr

1 - Introduction:

Théorie de la Dérive des continents Théorie de la Tectonique des plaques Phénomènes géologiques associés à la tectonique des plaques

*Séismes

*Volcans

*Déformations tectoniaues

La terre est constituée de plaques rigides lithosphériques qui glissent sur du matériel plastique asthénosphérique. L'étude du mouvement des plaques lithosphériques fait l'objet de la théorie de la tectonique des plaques. Celle ci qui permet d'expliquer les grands phénomènes géologiques internes comme les séismes, les volcans et les déformations tectoniques.

Cependant, avant la formulation de cette théorie, il y a eu une thé 'orie de la dér·ve des continents . .

Modélisation de la dérive des continents

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Il - Un peu d'histoire:

Théorie de la dérive des Continents :

La dérive des continents est une théorie proposée au dé but du siècle ( 1912) par le physicien-météorologue Alfred Wegener.

Ce dernier avait observé la similitude des lignes côtières entre l'Amérique du Sud et l'Afrique, et il a conclu l'idée qu'autrefois l'Afrique et l'Amérique ne formaient qu'un seul et même bloc qui se serait fragmenté. en deux parties lesquelles se seraient ensuite éloignées l'une de l'autre.

C'est la théorie de la dérive des continents.

11-1 - Les preuves de Wegener pour appuyer la théorie deladérivedescontinen~

1. Le parallélisme des côtes de l'Océan Atlantique.

La ligne côtière Est du continent américain d'une part et la ligne côtière Ouest des continents africain et eurasiatique d'autre part, sont parallèles, ce qui suggère que ces deux ensembles constituaient autrefois deux parties d'un même bloc et d'un même continent

1apoelé oar Wegener: Pangée A: Afrique Posfüon 11ct1,1e le dès contt~nt. EA: Eurasie

AN: Amérique du Nord AS: Amérique du Sud Au: Australie

An: Antarctique

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Pangée de Wegener: Toutes les terres émergées actuellement étaient regroupées jusqu'à la fin de l'Ere primaire (250Ma) en un super-continent: la Pangee. Les continents actuels proviendraient de la fracturation de la Pangée.

Pangée de Wegener

Il ya 200 Ma (Ere: secondaire, Système: Trias), la Pangée de Wegener se subdivise en deux grands continents séparés par un océan (appelé Téthys): Laurasia au Nord et Gondwana au Sud, avant d'évoluer vers la configuration actuelle.

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Jurassique 135 Ma Crétacé 60 Ma

Reconstitution de la terre vers 200 Ma (Trias)

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Reconstitution de la terre depuis la fin de l'Ere primaire (Pennien) jusqu'à l'actuel

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2. La répartition des fossiles.

Wegener retrouve sur les continents actuels, notamment de part et d'autre de l'Océan Atlantique, des fossiles de plantes et d'animaux terrestres datant de 240 à 260 Ma.

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;: '♦ L4eSO.Saurus: petit reptile de lacs d'eau douce, il y a 260 Me

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Mesosaurus ( '

Lvstrasaurus . Cvnogoathus

Question: Comment ces orgamsmes terrestres ont-ils pu C-oloniser ctes contienents continents éloignés les uns des autres, de part et d'autre de l'océan atlantique?.

La réponse de Wegener est simple: autrefois entre 240 et 260 Ma, ces espèces terrestres vivaient sur un seul continent qui est la Pangée. Selon cette reconstitution, ces animaux· prés~!Jl¼îJJ

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Pangée

♦ McaoHun.i~: petit roptila de !AN d'oau dcuoo, 1 7 • 2i0 ,_.a

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. es anciennes g ac1a ions.

Sur certains continents actuels (cas de !.'Amérique du Sud, de l'Afrique, de l'Inde, de l'Antarctique et l'Australie), on observe des dépôts glaciaires datant d'il y a 250 millions d'années, indiquant que ces continents ont été recouverts par des glaciations.

Question: Comment ces glaciations ont-elles pu couvrir des continents se trouvant dans les zones tropicales (sud de l'Afrique, Inde, Australie? Amérique de Sud)?. Cette répartition actuelle des glaciations n'est donc pas

h , ·- seno d'écoulement de la glace

co erente.

Répartition des dépôts glaciaires fini-paléozoïques

La réponse de Wegener: Le rassemblement des masses continentales permet d'expliquer la répartition des dépôts glaciaires datant d'il y a 250 Ma, ainsi qu'aux directions d'écoulement de la glace, mises en évidence sur plusieurs portions de continents.

Le pôle sud de la Pangée était recouvert, pendant la même période géologique il y a 250 Ma, d'une glaciation et que l'écoulement de la glace se faisait en périphérie de la calotte glaciaire. ^1-4 eoll!fioi'I de Wegener

Reconstitution des dépôts glaciaires il ya 250 Ma

20/04/201 )

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4. La correspondance des structures géologiques.

La présence des blocs continentaux précambriens (boucliers) d'âge supérieur ou égale à 2 000 Millions d' Années (2 Milliard d'année) aussi bien en Afrique qu'en Amérique du Sud témoignent d'une correspondance des structures géologiques entre ces deux continents, et appuie l'argument de Wegener de l'existence du mé acontinent qui est la Pangée.

Bloc de Sao Luis

Bloc de Salvador

Le rapprochement des continents africain et amencain (carte ci-après) montre que les deux petits -blocs de Sao Luis et de Salvador se rattachent respectivement aux boucliers ouest-africain et angolais. La correspondance _ de ces structures géologiques appelés boucliers appuient l'hypothèse de la dérive des continents.

Bloc de Salvado/4:w ,

...

Remarque: La correspondance des structures géologiques paléozoïques (âge compris entre 4 70 et 350 Ma) entre l'Amérique du Nord (chaîne des Appalaches) et l'Europe 0a chaîne calédonienne) appuie la théorie de Wegener de l'existence d'un seul continent à cette époque.

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5 - Conclusion: Wegener a démontré, en tenant compte sur des arguments d'ordres géologiques et morphologiques, que les continents actuels ne formaient autrefois qu'un seul mégacontinent vers 240 MA: Pangée. Il a proposé l'hypothèse de la dérive des continents selon laquelle les continents ont dérivé les uns des autres vers 200 MA (Trias) sans qu'il puisse déterminer avec précision le mécanisme de cette dérive à l'époque.

Mais la théorie de Wegener est mise de côté par les scientifiques de l'époque, car il lui manquait de preuves quant au «moteur» de la dérive des continents. Wegener est mort en 1930 pendant qu'il explorait le Groenland et sa théorie est tombée dans l'oubli.

Ill - TECTONIQUE DES PLAQUES

La théorie synthétique de la tectonique des plaques a été énoncée en 1967 par l'américain William Jason Morgan, le britannique Dan McKenzie et le français Xavier Le Pichon, tout en se basant sur des nouvelles données, provenant de l'étude des fonds océaniques.

D'abord rappelons que la tectonique est une Science de la géologie qui étudie la nature et les causes des déformations des roches.

La tectonique des plaques est une théorie scientifique planétaire qui propose le découpage de la lithosphère (couche externe de la ·terre) en un certain nombre de plaques rigides (7 grandes plaques + d'autres microplaques) qui glissent sur l'asthénosphère, plus ductile.

Ill -1 Plaques tectoniques

Il y a en gros 7 grandes piaques tectoniques (plus d'autres microplaques)

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Carte montrant les grandes plaques tectoniques

Carte des plaques et des microplaques tectoniques

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PACIFIQUE 10 cm/an

EURASIATIQUE; 1 cm/an

AFRICAINE 2 cm/an

ANTARCTIQUE -

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AMERIQUE DU NORD 1 cm/an AMERIQUE DU SUD 1 cm/an

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PHILIPPINE ARABIE

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CARAIBE

Plaques et microplaques tectoniques

Ill -2 Frontières des plaques

Les mouvements des plaques définissent trois types de frontières (limites) de plaques:

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Rift océ.aniqn

Différentes frontières de plaques

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111-2-1- Les frontières divergentes : Ce sont des frontières à partir desquelles il ya un éloignement de deux plaques l'une de l'autre. Elles correspondent à des

Les dorsales désignent des chaînes sous-marines rencontrées dans tous les bassins océaniques et localisées à la limite de deux plaques lithosphériques divergentes. C'est le cas de la dorsale média-atlantique, la dorsale est- pacifique··· L'axe de la dorsale est le lieu de formation d'une croûte océanique. La croûte océanique est formée de basahe issu dè la fusion artielle des roches du manteau supérieur.

Dorsale médio- atlantique

indienne

Laves basaltiques en coussins

Plaque américaine Plaque africaine

~:;;;~::") des fonds

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Les 1Î:e-; en coussin, en anglais pillow la~as, se fom1~nt sou·s l'eau ..

Ce sont le plus souvent des basaltes.

Elles se forment princ1palement au niveau des dorsales océaniques, mais on peut aussi en voir à l'intérieur d'une plaque océanique (points chauds comme dans l'île Hawaii) lorsqu'une coulée de lave chaude et fluide avance sous l'océan à partir d'une éruption sur l'île.

20/04/2016 ·

DOR~lt OC~NKXŒ

Eruption volcanique en Islande en 2011

O~HIOllîf~

Pillow lavas basaltiques

Dykes basiques (Dolériles)

Gabbros Moho

Péridotites du manteau supérieur

Les ophiolites peuvent être définies comme étant un fragment d'une·. lithosphère océanique ou encore une association de roches basiques (basaltes, gabbros) et ultrabasique (péridotites).

La présence des ophiolites, piégés par le phénomène d'abduction, dans des terrains anciens, témoignent d'une océanisation à l'époque.

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Cas 1: Ophiolites

précambriennes de Bou-Azzer

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Dyke basique de Ait Ahmane-Bou- Azzer

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Mine cobalto-nickélifère de Bou Azzer (minéralisations associées aux terrains précambriens (Ouarzazate)

NORD

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SUD

Skuttérudite

(Co,Ni)As₃.x

1-0céanisation (800 Ma)

2-0bduction (700Ma)

Fig.: Modèle de formation des ophiolitesprécambriennes -de Bou-Azzer (Ouarzazate)

1-Océanisation 2-Obduction

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Cas 2: Ophiolites d'Oman

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Ophiolites d'Oman

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Coupe simplifiée dans !'ophiolite-d'Oman

gumen s en aveur e

l'expansion océanique et de la tectonique des plaques

Les différents prélèvements de la · croûte océanique ont montré que : , ·

Celle-ci est composée de basaltes;

Pillow lavas basaltiques Dykes

basiques( dolérites)

Gabbros Moho

Péridotites du manteau supérieur

- Les basaltes deviennent de plus en plus jeunes en s'approchant de la dorsale (figure ci-après);

;_ L'âge des basaltes du plancher 10 s

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océanique ne dépasse pas · 200 axede'~nde

*

Ma. L'ouverture de l'océan Age de /a croûte océanique

atlantique est donc postérieur à departetd'autredelaride

l'époque triasique. médio-atlantique

- La température lié au flux de chaleur est plus élevée au niveau des dorsales et diminue progressivement en s'éloignant de ces dorsales.

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Océan de 1'1'e Alla nllque

Premier plancher •céanique. Stade mer rouge

Différents stades de formation d'un océan:

Donc l'ouverture océanique commence par un bombement lithosphérique, suivit par la formation d'un rift qui évolue

Soltdan

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Cartes de localisation des lacs, rifts et volcans actifs Est Africains

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: L'ouverture d'une fissure géante (Rift) dans la croûte terrestre en Ethiopie marque le début de

la formation d'un océan

Le phénomène, apparu en 2005, s'étend sur 60km de long : la profondeur est comprise entre 2 et 12 km.

Dallol (Volcan acide de l'Ethiopie très riche en soufre)

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111-2-2 Les frontières convergentes : Ce sont des frontières où il ya rapprochement de deux plaques l'une de l'autre, compensant ainsi·

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- Des zones (chaines)de Subduction. Il s'agit des zones où une plaque lithosphérique plonge sous une autre. On distingue deux types de subductions

actives).

Microplaque de Nazca

ontmema1e ~zones ae marges C'est un phénomène qui correspond à la convergence entre une plaque océanique et une plaque continentale. Dans ce type de subduction, la plaque océanique plus dense s'enfonce sous la plaque continentale.

Exemple: La chaine des Andes de l'Amérique du Sud qui résulte de la subduction de la plaque pacifique et de Nazca à

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Le Laima (3 125 m)

C'est l'un des principaux volcans les plus actifs du Chili . Il est recouvert en permanence de neige et de glace. Ce Volcan du Chili est lié à la zone de subduction de la plaque de Nazca sous la plaque sud-américaine

1 Plaque padlique

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Fo)lli!rS du séismes 0 Superliçiels

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t Profonds

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-300 km

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Elle résulte de la convergence entre deux plaques océaniques. Dans ce genre de subduction, une des deux plaques océaniques (la plus dense) s'enfonce sous l'autre.

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Sakurajima

Le Sakurajima est l'un volcan du Japon situé dans le sud de l'île de Kyüshü. C'est un des volcans les plus actifs du Japon. Il résulté de la subduction de la plaque pacifique sous la plaque eurasiatique.

Dernière éruption: 2014 Altitude: 1 117 m

- Zones (chaines) de collision

Il s'agit d'une zone où deux plaques se confrontent. C'est le Cas notamment de la chaîne de !'Himalaya, à la frontière entre la plaque indo-australienne et la plaque eurasiatique.

lithosphère continentale

Espace océanique se refermant au fur et à mesure du rapprochement de deux plaques continentales

Chaina de montagnes

Fonnation d'une chaîne de montagne de collision

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INDE

- Des zones(chaines) d'abduction: Ce sont des zones où une lithosphère océanique chevauche un continent.

Modèle d'6bduction

Remarque: le fragment de la lithosphère océanique obductée sur le continent est appelé: ophiolite. Cas des ophiolites d'Oman et des o hiolites récambriennes de Bou Azz.er Ouarzazate .

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1-Océanisation (800 Ma)

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Fig.: Modèle de formation des ophiolites précambriennes de Bou-Azzer (Ouarzazate)

1-Océanisation 2-Obduction

111-2-3 Les frontières transformantes: Une faille transformante

Les figures ci-dessous illustrent bien le déplacement horizontal de la ride média-atlantique (qui limite la plaque africaine et la plaque américaine) par des failles transformantes. Beaucoup des séismes se produisent au niveau de ces frontières.

Faille transformante

Dorsale médio-océanlque

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* Étude de cas des plaques: Africaine, américaine et pacifique

Remarque: Les plaques peuvent être océaniques (pacifique, nazca) ou mixte (américaine, africaine, eurasiatique, indo- australienne et antarctique)

111-2-4 Moteur de la tectonique des plaques

Le moteur est constitué par des courants de convection dans le manteau résultant du flux de chaleur qui va du centre vers l'extérieur de la terre, un flux de chaleur qui est relié à la décomposition des éléments radioactifs contenus dans les minéraux constitutifs du manteau. Ces courants cause une fusion partielle du manteau supérieur et la formation de magmas qui alimente en permanence la lithosphère océanique au niveau de la dorsale et l'élargissement progressif de l'océan. En contrepartie, puisque le globe terrestre n'est pas en expansion mais son volume est constant, il faut imaginer la destruction de la lithosphère dans le.s zones de subduction. ^dorsale

Courants de convection: moteur de l'expansion océanique

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IV - Phénomènes géologiques associés à la tectonique des plaques

IV-1 Les tremblements de terre ou séismes 1-1 Origine

Un séisme est un phénomène naturel lié à la rupture brutale de roches en profondeur et qui provoque des trembleme_nts de terre. La repture aura lieu en un point appelé foyer sismique ou hypocentre qui correspond à l'endroit où se produit la première secousse sismique. L'hypocentre se situe entre 0 et 700 km de profondeur. L'épicentre est situé à la verticale du foyer, à la surface de la terre. Il correspond à l'endroit de la surface terrestre où l'intensité du séisme est maximale. Le sismomètre est l'appareil qui permet d'enregistrer le mouvement du sol en fonction du temps.

Les séismes sont classés en fonction de leur intensité suivant deux échelles :

- L'échelle de Mercalli qm est fondée sur l'importance des dégâts causés;

-L'échelle de Richter qui exprime la magnitude du séisme (quantité d'énergie libérée par le séisme).

1-2 Localisation et répartition des séismes

Si l'on confronte la carte de répartition des séismes et la carte de tectonique des plaques, on constate que les séismes se localisent préférentiellement au niveau des frontières des plaques, ce qui, témoignent que les tremblements de terre sont manifestement liés aux mouvements des plaques.

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95% des séismes se produisent à la frontière des plaques:

dorsales médio-océaniques, failles transformantes, zones de subduction ou dans les zones de collision continentale.

Les 5 % qui restent se manifestent à l'intérieur des plaques. A l'échelle de la planète terre, les zones les plus exposées aux

- le domaine de convergence Afrique-Eurasie-Inde,

correspondant à la fermeture de l'ancienne Thétys et englobant le pourtour de la Méditerranée, la région Iran-Pakistan-

Afghanistan, l'Asie Centrale, le nord de l'Inde et la Chine. Le Maroc se situe à la frontière de la plaque eurasiatique et africaine et par conséquent le nord du Maroc est exposé à des risques sismiques 0e séisme de Hoceima de 2004 a provoqué plus de 600 morts et beaucoup de dégâts matériels.)

- les domaines de subduction du Pacifique «le cercle du feu du pacifique » englobant l'Amérique, le Japon, le Taïwan, les Philippine et l'Indonésie.

1-3 Prévention des séismes

A défaut de prévoir la date et le lieu des séismes, les seuls moyens de leur prévention

se limitent: ·

*Aux constructions adaptées à des règles parasismiques;

•A la cartographie des zones à hauts risques (zones à failles actives) et en tenir compte dans les plans d'aménagement.

• Education et sensibilisation aux risques (mesures pour se protéger contre les

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IV-2 Les magmas

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75• 60'

7

2-1 Introduction Actuellement, on compte plus de 500 volcans plus ou moins actifs. L'examen des cartes de répartition des volcans actuels et de tectonique des plaques montre que plus que 60 % des volcans se répartissent le long des côtes de l'océan pacifique ( Japon, Philippines, Nouvelle Zélande, côte ouest du continent Américain .. .). C'est ce qu'on appelle le cercle de feu du Pacifique qui correspond à des zones de subduction.

L'activité volcanique est donc généralement liée aux mouvements des plaques

lithosphériques.

Cartes de distribution des volcans dans le monde ..

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2.2 Magmas et environnement géodynamique

.

Magmas des Magmas des dorsales océaniques

• marges actives

Magmas -Volcanisme basaltique -Magmatisme différencie de la

inter-plaques ◄ des dorsales (atlantique, chaîne des Andes (Pérou, Chili oacifiaue .. )

IMagmasl/

• ^-Magmatisme différencié des îles

du Japon et de la Nouvelle

\ ^,

Magmas des rifts continentaux Magmas - Volcans basaltiques du Rift Est Africain

intra-plaques _◄ Magmas des

îles océaniques: magmatisme des points chauds (hot spot),

-Volcans basaltiques des îles du Hawaii, Cap vert,

"

Point chaud ou « Hot spot »

Chaînon de volcans

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volcan I• plus vieux

Les vole.ans des points chauds « Hot spot » sont des volcans intraplaques océaniques. Ils sont fixes par rapport aux plaques mobiles et au cours des temps géologiques se forment des îles volcaniques océaniques comme l'île Hawaii au Pacifique, les îles de Canari et de Cap vert en Atlantique.

20/04/2016

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IV-3 Les Déformations tectoniques

3-1 Déformations dues à l'écartement des plaques: failles normales et zones de distension

Lorsque la lithosphère est soumise à un amincissement crustal appelé encore une distension, on a création des fossés appelés rifts continentaux (plus de 100 km de long sur plus de 10 km de large). Les rifts constituent le premier stade d'un processus de divergence qui

aboutit à la formation d'un nouvel océan.

Ils sont caractérisés par une zone centrale affaissée (fossé ou graben).

Le fossé central est occupé souvent oar des lacs et/ou des laves volcaniques (rift Est-Africain)

Graben : Structure géologique limitée des deux côtés par des failles normales (failles qui résultent d'une distension)

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3-2 Déformations dues aux rapprochement des plaques:

failles inverses et zones de compression

Horst: Structure géologique limitée des deux côtés par des failles inverses (failles qui résultent d'une compression)

3-3 Déformations dues au coulissage des plaques: failles décrochantes « Décrochement »

Décrochement: Déplacement horizontal des blocs

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Faille inverse

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Plis anticlinal

Décrochement senestre