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Des plis dans les roches

Dossier - Paysages et roches : l'épiderme de notre planète
DossierClassé sous :géologie , roche , strate

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Où que nous soyons, notre regard « foule » le paysage ! Paysage fugace qui défile par la fenêtre du train ou de la voiture. Paysage mosaïque qui se dessine depuis le hublot de l’avion. Paysage environnant qui se déroule tout au long d’une randonnée. Paysage panoramique que l’on scrute depuis un belvédère.

  
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Le Jura, les Alpes, les Pyrénées, mais aussi les massifs anciens montrent souvent des roches plisséesLes plis constituent les signatures que la nature inscrit dans les paysages pour signifier de façon lisible les contraintes quelle subit lors de la formation d'une chaîne de montagne.

Rocher de la Baume, Sisteron. © Jean-Christophe Benoist, CC BY-SA 3.0

À la fin du XVIIIe siècle, le savant genevois Horace Bénédicte de Saussure (1740 - 1799), passant au pied de la paroi d'Arpennaz entre Cluses et Sallanches, sur la route qui le menait à Chamonix, en décrit le pli en « S » majuscule. Il émit l'hypothèse que les plis s'étaient formés en même temps que les montagnes et que leur présence en attestait la surrection : une idée révolutionnaire à une époque où beaucoup pensaient encore que tout était fixé depuis la création du monde.

Formation des plis de roche

Un pli est une déformation souple des roches qui se traduit par une ondulation constituée d'une alternance de parties creuses, les synclinaux, et de parties bombées, les anticlinaux. En fonction des déformations subies et de la position de l'axe du pli, on peut distinguer différents types de plis : plis droits, plis couchés, plis étirés et plis faillés quand les matériaux n'ont pas résisté au plissement et se sont rompus. On observe des plis à toutes les échelles, du centimètre au kilomètre.

Les plis peuvent affecter pratiquement toutes les catégories de roches. Or celles-ci sont généralement rigides. Quand on les soumet à des contraintes de flexion, elles ne plient pas mais cassent !

Étude des plis de roche

La connaissance d'un fait va nous aider à réfléchir. Lors d'un sondage effectué à 400 mètres de profondeur dans des quartzites, roches dures et cassantes, un trépan et son train de tige de 6 tonnes sont tombés d'une dizaine de mètres de haut sur le fond du forage.

Pli de Cernaise. © François Michel

Lorsque l'on sortit la carotte suivante, elle portait l'empreinte du trépan ! La roche s'était comportée de façon plastique, comme si elle était molle. On constate également que des plaques de marbre, roche dure et cassante, entreposées en porte-à-faux chez un marbrier, se déforment et acquièrent une courbure avec le temps, alors qu'elles cassent si on cherche à les déformer rapidement ! Ceci nous permet de penser, et force est de l'observer dans la nature, que des roches dures et cassantes à l'air libre peuvent se comporter différemment avec le temps et sous une charge importante en profondeur.

Pour réaliser des plis avec un tissu, mieux vaut raccourcir sa longueur que soulever son centre ! Les plis sont principalement le résultat de contraintes latérales de raccourcissement. Celles-ci entrent en jeu quand les compartiments rocheux subissent des contraintes de convergence dans les zones de subduction et dans les zones de collision. Les roches situées en surface ont tendance à casser alors que celles situées plus en profondeur vont en partie se plisser. Quand l'ensemble se soulève, l'érosion décape les reliefs, faisant apparaître les terrains plissés sous-jacents.