Exemple de faille normale, attestant d’un comportement cassant. © Luka Adikashvili, imaggeo.egu.eu
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Faille

DéfinitionClassé sous :Géologie , tectonique des plaques , tremblement de terre

Une faille est une cassure se propageant au sein d'un milieu rigide. Elle s'accompagne d'un déplacement relatif des deux compartiments ainsi créés. On distingue plusieurs types de failles en fonction de la contrainte tectonique (compressive ou extensive) et du mouvement des blocs.

Les différents types de failles

Le mouvement le long d'une faille peut être vertical, oblique ou horizontal. On parle alors de failles verticales, obliques ou cisaillantes (décrochantes), respectivement. Dans la nature, les failles verticales sont rares et l'on observe plus communément des failles obliques et cisaillantes.

Dans le cas des failles obliques, on distingue :

  • Les failles normales, résultat de contraintes tectoniques extensives. On observe donc un allongement de la structure, avec un affaissement d'un bloc par rapport à l'autre le long du plan de faille ;
  • Les failles inverses, résultat de contraintes tectoniques compressives. Dans ce cas, il y a raccourcissement de la structure, l'un des blocs étant poussé légèrement au-dessus de l'autre le long du plan de faille.

Dans le cas des failles cisaillantes ou décrochantes (les deux termes sont équivalents), le mouvement des blocs se fait dans le plan horizontal. On parle de décrochement dextre lorsque l'un des blocs se déplace vers la droite par rapport à l'autre, et de décrochement sénestre lorsque l'un des blocs se déplace vers la gauche par rapport à l'autre.

Fonctionnement d’une faille normale soumise à une contrainte extensive. © Wikipédia, CC by-sa 3.0
Faille inverse. © RobinL, CC by-sa 3.0, Wikimedia Commons
Faille décrochante sénestre. © RobinL, Wikimedia Commons

Les failles transformantes font partie de la famille des failles décrochantes mais elles sont plus complexes et associées à des environnements tectoniques particuliers. Elles permettent notamment la transformation, ou l'accommodation, du mouvement entre les plaques tectoniques. Elles représentent des structures tectoniques majeures et d'importance dans le schéma global de la tectonique des plaques

Une faille peut également avoir à la fois une composante normale ou inverse et une composante décrochante. On parlera alors de faille normale décrochante ou inverse décrochante.

Terminologie

Une faille, quelle qu'elle soit, se caractérise par :

  • son rejet, qui correspond à la valeur du déplacement vertical relatif entre les deux blocs ;
  • son pendage, qui correspond à l'angle que fait le plan de faille avec le plan horizontal. Il faut préciser le sens d'inclinaison par une indication (nord, sud, est, ouest, nord-est...) ;
  • l'azimut de sa direction horizontale, qui correspond à l'angle entre le Nord magnétique et une ligne tracée parallèlement au plan de faille.

Certains termes sont souvent utilisés pour décrire une faille et les compartiments rocheux qui la jouxtent.

  • Le plan de faille représente la surface de glissement. Cette surface porte souvent des éléments caractéristiques résultant du frottement entre les deux blocs rocheux. Elle peut être polie, marquée par des stries et/ou enduite de calcite, ou bien être encombrée de débris de roches brisées ou broyées par l'action mécanique (brèches de failles si les éléments sont grossiers, gouge si les éléments sont très fins). Sur le terrain, l'orientation des stries sur le plan de faille peut permettre de déterminer le sens, voire la direction du déplacement.
  • Les deux compartiments localisés de part et d'autre de la faille sont habituellement nommés mur (hanging wall) et toit (footwall). Le mur est défini comme le compartiment se situant sous le plan de faille et le toit comme le compartiment se situant au-dessus du plan de faille.

Les failles dans l’environnement

Les failles sont l'expression du rééquilibrage des tensions auxquelles est soumise la lithosphère. Les forces tectoniques créent en effet des contraintes considérables (en tension ou en compression) dans la croûte terrestre. Ces contraintes sont libérées régulièrement par la rupture des roches et la création de failles. Cette libération d'énergie est à l'origine des tremblements de terre.

Lors de la rupture, il est fréquent que plusieurs failles soient créées dans la zone soumise aux contraintes tectoniques. On parle alors de champ de fractures ou de champ de failles. L'organisation entre les failles peut être complexe. Elles peuvent s'organiser de manière parallèle, menant à la création de géométries particulières. On parle de « horst » lorsqu'un compartiment se retrouve surélevé entre deux autres compartiments, c'est le cas du Morvan par exemple. À l'inverse, on parle de « graben » lorsque le compartiment central se retrouve abaissé, c'est le cas du fossé Rhénan en Alsace. Les failles peuvent également s'organiser en échelon, créant des relais de failles extensifs ou compressifs. Dans le cas des relais extensifs on peut voir la formation de séries de petits bassins en « pull apart ».

Failles conjuguées formant un petit graben au centre. © Babak Hejrani, imaggeo.egu.eu

Il est rare que les failles traversent toute la lithosphère en condition normale. La plupart du temps, elles s'enracinent en profondeur sur un niveau de décollement ou de découplage dont les propriétés rhéologiques permettent d'absorber le mouvement de la faille sans se rompre (niveau ductile).

L'étude des failles et de leur expression fait partie du domaine de la géologie structurale.

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