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1 Université Paris XI, UMR 7072, Bât. 504, 91405 Orsay cedex, France. soliva{at}mines.unr.edu; Antonio.Benedicto{at}geol.u-psud.fr; vergely{at}geol.u-psud.fr
2 Total E & P, Pau, France. thierry.rives{at}total.com
Ce travail est destiné à montrer l’importance d’une alternance lithologique sur la morphologie (forme, déplacement, ouverture), la croissance (loi déplacement-longueur) et la réactivation des failles normales. Nous étudions une population de failles normales contenues au sein d’une série formée de calcaires marneux alternants avec des niveaux argileux. L’analyse d’affleurements en section ainsi que de nombreux escarpements de failles sur une même surface structurale indique que les niveaux argileux constituent des barrières plastiques à la propagation verticale des failles (restriction verticale). Nous observons que seules les failles longues, i.e. verticalement restreintes par deux niveaux argileux sont ultérieurement reactivées en mouvement oblique et décrochants, et montrent des déplacements extensionel-cisaillants (composante en ouverture). La capacité de ces failles à être réactivées est favorisée par leur dimension, mais probablement aussi par la faible résistance à la déformation plastique des niveaux argileux. Nous discutons les origines possibles au mode extensionnel-cisaillant au regard du contexte structural, de la réactivation ainsi que de la rigidité des calcaires marneux.
L’analyse des profils de déplacements des failles isolées non reactivées permet de distinguer les failles dont la croissance est affectée par les discontinuités lithologiques de celles qui sont entièrement contenues dans une même unité lithologique. Les observations de terrain ainsi que les données déplacement-longueur nous permettent d’estimer leur rapport de forme. La loi d’échelle 3-D intégrant la mécanique de la rupture se produisant après le début de la déformation plastique généralisée, permet de s’affranchir de l’effet des variations du rapport de forme et donc d’évaluer le rôle des propriétés élastiques des carbonates de cette unité. Cette analyse ainsi que la comparaison de nos données avec les quantités déplacement-longueur observées sur les failles normales, montre l’importance de la faible rigidité des carbonates étudiés sur le déplacement des failles contenues au sein d’une même unité lithologique. Nous discutons la dépendance scalaire de la variabilité naturelle des valeurs déplacement-longueur au regard de la diversité des contrastes rhéologiques possible dans les roches (constantes élastiques, résistance à l’endommagement, résistance frictionnelle et contrainte motrice).
L’ensemble de notre analyse montre que : (i) la forme des failles, (ii) leur capacité de réactivation, (iii) leur mode de cisaillement, et (iv) les valeurs déplacement-longueur, sont très sensibles aux contrastes lithologiques, et sont donc dépendants de la dimension des failles par rapport à l’épaisseur des corps sédimentaires. Par conséquent, même en dépit de la diversité naturelle des processus d’initiation, notre analyse confirme que la morphologie et la croissance des failles n’est pas auto-semblable en milieu stratifié hétérogène depuis l’échelle centimétrique jusqu’à l’échelle kilométrique.
Key Words: Faille normale • Roches stratifiées • Loi d’échelle • Propriétés mécaniques • Réactivation • Extensionnel-cisaillant
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