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6.3 : Structures géologiques - Géosciences

6.3 : Structures géologiques - Géosciences


Les roches sédimentaires sont importantes pour déchiffrer l'histoire géologique d'une région car elles suivent certaines règles. Souvent, on dirait qu'ils s'enfoncent dans la terre.

Vous pouvez retracer la déformation qu'une roche a subie en voyant en quoi elle diffère de sa position horizontale d'origine, la plus ancienne sur le fond. Cette déformation produit des structures géologiques telles que des plis, des joints et des failles causées par des contraintes.

Plis

Les roches se déformant plastiquement sous les contraintes de compression s'effondrent en plis. Ils ne reprennent pas leur forme initiale. Si les roches subissent plus de contraintes, elles peuvent subir davantage de plis ou même de fractures. Il existe trois grands types de plis rocheux : les monoclinaux, les synclinaux et les anticlinaux. UNE monoclinique est un simple pli dans les couches rocheuses pour qu'elles ne soient plus horizontales. Anticlinaux sont des roches plissées qui se courbent vers le haut et s'éloignent du centre du pli. Les roches les plus anciennes sont au centre d'un anticlinal et les plus jeunes s'y drapent. Lorsque les roches se courbent vers le haut pour former une structure circulaire, cette structure est appelée un adome. UNE synclinal est un pli qui se penche vers le bas, ce qui fait que les roches les plus jeunes doivent être au centre et les plus anciennes sont à l'extérieur. Lorsque les roches se courbent vers le bas dans une structure circulaire, cette structure est appelée Un bassin. Si les roches sont exposées en surface, où se trouvent les roches les plus anciennes ?

Défauts

Une roche soumise à une contrainte suffisante finira par se fracturer. S'il n'y a pas de mouvement de part et d'autre d'une fracture, la fracture est appelée un découper. Mais si les blocs de roche d'un ou des deux côtés d'une fracture bougent, la fracture est appelée faille. Des mouvements soudains le long des failles provoquent la rupture et le déplacement soudain des roches, libérant l'énergie de contrainte accumulée pour créer un tremblement de terre.A glisser est la distance à laquelle les roches se déplacent le long d'une faille et peuvent se trouver en haut ou en bas du plan de faille. Le glissement est relatif, car il n'y a généralement aucun moyen de savoir si les deux côtés ont bougé ou un seul. Les failles se situent à un angle par rapport à la surface horizontale de la Terre. Cet angle est appelé le défaut tremper. Le creux définit lequel des deux types de base est un défaut. Si le pendage de la faille est incliné par rapport à l'horizontale, la faille est une faille à glissement-pendage. Il existe deux types de failles de glissement. Dans défauts normaux, le mur suspendu s'abaisse par rapport au mur inférieur. Les failles normales peuvent être énormes et sont souvent responsables de l'élévation des chaînes de montagnes dans les régions soumises à un stress de tension. défauts inverses, le mur inférieur s'abaisse par rapport au mur suspendu. Un type de faille inverse est une faille chevauchante, dans laquelle l'angle du plan de faille est presque horizontal. Les roches peuvent glisser sur plusieurs kilomètres le long des failles de chevauchement.A faille de décrochement est une faille pendage-glissement dans laquelle le pendage du plan de faille est vertical et résulte de contraintes de cisaillement. La faille de San Andreas en Californie est la faille décrochante la plus célèbre au monde. Il s'agit d'une faille décrochante latérale droite.

Stress et montagne

C'est la puissance de cisaillement et la force de deux ou plusieurs plaques continentales convergentes qui se brisent vers le haut qui créent des chaînes de montagnes. Les contraintes de ce soulèvement provoquent des plis, des failles inversées et des failles de chevauchement, qui permettent à la croûte de s'élever vers le haut. La subduction de la lithosphère océanique aux limites des plaques convergentes construit également des chaînes de montagnes.

Lorsque les contraintes de tension séparent la croûte, elle se brise en blocs qui glissent vers le haut et vers le bas le long des failles normales. Le résultat est une alternance de montagnes et de vallées, connue sous le nom de bassin-et-plage.


6.3 : Structures géologiques - Géosciences

Les structures géologiques telles que les failles et les plis sont l'architecture de la croûte terrestre. Les structures géologiques influencent la forme du paysage, déterminent le degré de risque de glissement de terrain, ramènent de vieilles roches à la surface, enfouissent de jeunes roches, piègent le pétrole et le gaz naturel, se déplacent pendant les tremblements de terre et canalisent les fluides qui créent des dépôts économiques de métaux tels que l'or et argent.

Les plis, les failles et d'autres structures géologiques supportent des forces importantes telles que le stress des plaques tectoniques se bousculant les unes contre les autres, et des forces plus petites telles que le stress de la gravité tirant sur un flanc de montagne escarpé. Une compréhension des structures qui façonnent la croûte terrestre peut vous aider à voir quand et où la croûte a été soumise à une poussée ou à une traction, à une accrétion de terrane ou à un rifting de la croûte.


Chapitre 2 : Section 6 - Interpréter l'histoire géologique de votre communauté

Dans cette section, vous trouverez des documents qui soutiennent la mise en œuvre de EarthComm, Section 6 : Interpréter l'histoire géologique de votre communauté.

Résultats d'apprentissage

  • Utiliser des modèles et des coupes transversales qui expliquent les principes géologiques de base pour la datation relative des couches et des structures rocheuses.
  • Analyser et interpréter les données sur une coupe géologique d'une zone pour décrire son histoire géologique.

En savoir plus

  1. Pour en savoir plus sur la datation radiométrique, visitez le site Web suivant :

Décroissance radioactive et temps géologique : modèles simples, Collège Carlton
Comment le pop-corn peut-il être utilisé pour modéliser les atomes parents et filles ? Découvrez comment les géoscientifiques décident quel matériau à ce jour.

Ressources

Pour en savoir plus sur ce sujet, visitez les sites Web suivants :

Interpréter l'histoire géologique

Échelle de temps relative, USGS
Décrit le développement des principes géologiques de base et comment ils sont utilisés pour déterminer l'âge des couches rocheuses.

Comment les géologues savent-ils quel âge a une roche ?, Commission géologique de l'Utah
Descriptions des principes géologiques de base et comment ils peuvent être utilisés pour déterminer l'âge d'un groupe de roches.

Lois de superposition et relations transversales, USGS
Comment savoir si un seuil est plus ancien ou plus jeune que les couches environnantes ? Découvrez ici.

Le Grand Age des Roches : les âges numériques des roches exposées dans le Grand Canyon, NPS
Description détaillée de l'histoire géologique du Grand Canyon. Comprend des photos de plusieurs discordances observées dans le Grand Canyon.

Les âges relatifs des roches, Berkeley
Découvrez les âges relatifs des unités rocheuses dans une autre coupe transversale difficile.

Échelle de temps géologique Web, Université de Californie, Berkeley
Utilisez les liens sur l'échelle de temps pour en savoir plus sur les différentes périodes de l'histoire de la Terre, d'il y a 4,5 milliards d'années à nos jours.


Défauts

Une faille est une surface plane à l'intérieur de la terre, le long de laquelle des roches se sont brisées et ont glissé. Les défauts sont causés par une contrainte élastique qui aboutit à une rupture fragile. Les roches de chaque côté d'une faille se sont déplacées dans des directions opposées, appelées directions décalées. Si une faille n'est pas verticale, il y a des roches au-dessus de la faille et des roches sous la faille.

  • Les roches au-dessus d'une faille sont appelées mur suspendu.
  • Les roches sous une faille sont appelées muraille.

Défauts normaux et de détachement

Dans une faille normale, l'éponte supérieure s'est déplacée vers le bas par rapport à l'éponte inférieure.

Une faille de détachement est un type particulier de faille normale qui plonge généralement à un angle faible. Il sépare les roches profondes dans la croûte et ductiles (granite et gneiss) des roches de la croûte supérieure (sédimentaires ou volcaniques) qui étaient cassantes. Des failles de détachement se produisent le long des limites des complexes de noyaux métamorphiques (voir ci-dessous).

Des failles normales et de détachement se forment dans les sections de la croûte qui subissent des tensions, là où la croûte s'étire. Une limite de plaque divergente est une zone de grandes failles normales. Des failles normales se produisent également dans d'autres zones de tension crustale, comme dans la région du paysage du bassin et de la chaîne de l'ouest des États-Unis.

Défauts d'inversion et de poussée

Dans une faille inversée ou chevauchante, le mur suspendu s'est déplacé vers le haut par rapport au mur du pied. La différence entre une faille inverse et une faille chevauchante est qu'une faille inverse a un pendage plus prononcé, supérieur à 30°.


Des failles inverses et chevauchantes se forment dans les sections de la croûte qui subissent une compression. Une limite de plaque convergente est une zone de failles inverses et de chevauchement majeures. En fait, les zones de subduction sont parfois appelées failles de méga-poussée. Des failles inverses et chevauchantes se produisent également dans d'autres contextes où la croûte est comprimée, comme les chaînes de montagnes transversales, juste au nord de Los Angeles.

Défauts de glissement

Les failles de décrochement sont des failles abruptes ou verticales le long desquelles les roches de chaque côté se sont déplacées horizontalement dans des directions opposées.

Une frontière de plaque transformée est une zone de grandes failles décrochantes. La faille de San Andreas est un exemple de faille décroissante majeure à une limite de transformation. Des failles de décrochement se produisent également dans d'autres contextes.


6.3 Milieux de dépôt et bassins sédimentaires

Les sédiments s'accumulent dans une grande variété de milieux, tant sur les continents que dans les océans. Certains des plus importants de ces environnements sont illustrés à la figure 6.17.

Figure 6.17 Certains des environnements de dépôt importants pour les sédiments et les roches sédimentaires

Le tableau 6.3 présente un résumé des processus et des types de sédiments qui se rapportent aux divers environnements de dépôt illustrés à la figure 6.17. Nous examinerons de plus près les types de sédiments qui s'accumulent dans ces milieux dans la dernière section de ce chapitre. Les caractéristiques de ces divers environnements et les processus qui s'y déroulent sont également abordés dans les chapitres ultérieurs sur la glaciation, le gaspillage de masse, les cours d'eau, les côtes et le fond marin.

Tableau 6.3 Les importants milieux de dépôt terrestres et marins et leurs caractéristiques
Environnement Processus de transport importants Environnements de dépôt Types de sédiments typiques
Environnements terrestres
Glacial gravité, glace en mouvement, eau en mouvement vallées, plaines, ruisseaux, lacs till glaciaire, gravier, sable, limon et argile
Colluvial la gravité vallées encaissées fragments angulaires grossiers
Fluvial eau en mouvement ruisseaux gravier, sable, limon et MO*
Éolienne vent déserts et régions côtières sable, limon
lacustre eau en mouvement des lacs sable, limon, argile et MO*
Évaporite eau en mouvement lacs dans les régions arides sels, argile
Environnements marins
Deltaique eau en mouvement deltas sable, limon, argile et MO*
plage vagues, courants côtiers plages, flèches, bancs de sable gravier, sable
Marée courants de marée vasières limon, argile
Récifs vagues et courants de marée récifs et bassins adjacents carbonates
Marine en eau peu profonde vagues et courants de marée plateaux et pentes, lagunes carbonates (dans les climats tropicaux) sable/limon/argile (ailleurs)
Lagonal peu de transport fond de lagon carbonates (dans les climats tropicaux)
Ventilateur sous-marin écoulements gravitaires talus continentaux et plaines abyssales gravier, sable, boue
Marine d'eau profonde courants océaniques plaines abyssales profondes argile, boue carbonatée, boue de silice

* La MO (matière organique) ne s'accumule que dans les parties marécageuses de ces environnements.

La plupart des sédiments que vous pourriez voir autour de vous, y compris les talus sur les pentes abruptes, les bancs de sable dans les ruisseaux ou le gravier dans les tranchées de route, ne deviendront jamais des roches sédimentaires car ils n'ont été déposés que relativement récemment - peut-être il y a quelques siècles ou millénaires - et seront ré-érodés avant d'être enfouis assez profondément sous d'autres sédiments pour être lithifiés. Pour que les sédiments soient conservés assez longtemps pour être transformés en roche, un processus qui prend des millions ou des dizaines de millions d'années, ils doivent avoir été déposés dans un bassin qui durera aussi longtemps. La plupart de ces bassins sont formés par des processus de tectonique des plaques, et certains des exemples les plus importants sont illustrés à la figure 6.18.

Figure 6.18 Certains des types les plus importants de bassins produits tectoniquement : (a) bassin de tranchée, (b) bassin d'avant-arc, (c) bassin d'avant-pays et (d) bassin de rift

Des bassins de tranchées se forment là où une plaque océanique en subduction plonge sous la croûte continentale ou océanique dominante. Ils peuvent atteindre plusieurs kilomètres de profondeur et, dans de nombreux cas, abriter d'épaisses séquences de sédiments provenant de l'érosion des montagnes côtières. Il y a un bassin de tranchées bien développé au large de la côte ouest de l'île de Vancouver. Un bassin d'avant-arc se situe entre la zone de subduction et l'arc volcanique, et peut être formé en partie par frottement entre la plaque de subduction et la plaque supérieure, qui tire une partie de la plaque supérieure vers le bas. Le détroit de Georgia est un bassin d'avant-arc. Un bassin d'avant-pays est causé par la masse de la chaîne volcanique qui abaisse la croûte de chaque côté. Les bassins d'avant-pays ne sont pas seulement liés aux chaînes volcaniques, mais peuvent se former à côté de montagnes plissées comme les Rocheuses canadiennes. Un bassin de rift se forme là où la croûte continentale est déchirée et la croûte des deux côtés du rift s'affaisse. Au fur et à mesure que le rifting se poursuit, cela finit par devenir une mer étroite, puis un bassin océanique. Le bassin du rift est-africain représente une première étape de ce processus.


Description du livre

Les géologues doivent être capables de « lire » une carte géologique. Il s'agit d'interpréter la dimension verticale à travers la vue 2D représentée sur la carte et à différentes échelles. L'objectif principal de ce livre est d'aider les étudiants pendant ce processus d'apprentissage difficile. S'appuyant sur une iconographie abondante (photos de terrain, cartes, coupes) et sur des bases de mathématiques et de mécanique, l'ouvrage décortique la géométrie de structures et d'objets géologiques emblématiques afin de construire des modèles 3D, imprimables en 3D. L'ouvrage est consacré à la géologie structurale avec un accent particulier sur la cinématique des failles et plissements et sur la tectonique du sel (chapitres III, IV et V). L'origine des grandes discordances continentales et des discordances de débâcle océanique est également discutée (chapitre II).
Le public du livre est large et comprend des étudiants (de premier cycle) en sciences de la Terre, des professeurs de sciences naturelles et des géologues professionnels ou amateurs.


Sondage électromagnétique des zones géothermiques

Viacheslav V. Spichak , Olga K. Zakharova , dans Géothermométrie électromagnétique , 2015

1.4.3 Modèles de résistivité 3-D des zones géothermiques

La structure géologique des zones géothermiques est souvent très compliquée en raison de la circulation et de l'altération hydrothermales. Pour cette raison, les interprétations 1D et 2D des données EM peuvent entraîner des conclusions erronées concernant l'emplacement et les limites du réservoir géothermique (en particulier dans les parties profondes). De plus, seuls les modèles 3D des zones géothermiques permettent de guider les meilleurs emplacements pour les futurs forages. Les outils de modélisation, d'imagerie et d'inversion 3D actuellement disponibles permettent de reconstruire les structures géoélectriques les plus adéquates des zones géothermiques, qui, à leur tour, pourraient être utilisées pour estimer l'énergie du volcan ( Mogi et Nakama, 1993 ), délimiter la calotte d'argile conductrice ( Spichak, 2002 ) ( Figure 1.8 ) et les réservoirs géothermiques ( Uchida, 2005 Uchida et al., 2005 ) ( Figure 1.9 ). En comparant les distributions de résistivité avec les distributions de température basées sur des calculs d'écoulement de fluide en régime permanent, la validité de l'emplacement et des dimensions des réservoirs estimés a pu être confirmée ( Asaue et al., 2006 ).

Graphique 1.8. Capot hautement conducteur (résistivité &lt6 Ωm) dans la zone géothermique de Minamikayabe (d'après Spichak, 2002 ).

Graphique 1.9. Vue 3D du modèle de résistivité de la zone géothermique d'Ogiri, Japon, depuis le sud. Des blocs peu profonds jusqu'à une profondeur de 200 m sont enlevés et les emplacements approximatifs de trois failles sont superposés (d'après Uchida, 2005 ).

Ainsi, les résultats discutés ci-dessus démontrent clairement le potentiel de la méthode MT dans la cartographie spatiale des zones géothermiques. L'interprétation 2-D des données MT dans des zones aussi complexes que les zones géothermiques est souvent insuffisante. Les méthodes modernes d'inversion 3-D fournissent des outils plus appropriés pour une reconstruction adéquate de la résistivité et, ainsi, pour une estimation plus fiable du potentiel énergétique du réservoir et des emplacements de guidage pour les futurs forages.


George Davis | Géologie structurale

Mon domaine d'intérêt et d'expertise est la géologie structurale orientée sur le terrain, en mettant l'accent sur l'étude des failles, des plis, des zones de cisaillement et des systèmes de fractures dans les ceintures de montagnes et les provinces du plateau. Je m'intéresse aussi vivement à la formation des structures géologiques aujourd'hui dans le cadre de la tectonique active des plaques.

Mes principales régions d'enquête ont été les provinces tectoniques du plateau et du bassin du Colorado et de la chaîne du sud-ouest américain. Tout au long de ma carrière, j'ai trouvé utile de travailler à l'interface de la géologie structurale et de la tectonique régionale, à la fois dans la formulation des problèmes et dans la création des stratégies de recherche. Cela a été vrai pour le travail que j'ai fait et que je fais sur les complexes de noyaux métamorphiques et les failles de détachement, ainsi que pour les enquêtes sur le plateau du Colorado.

Comme tant d'autres collègues, je trouve que la recherche est indissociable de l'enseignement. Une partie de l'extension de mon enseignement est le manuel Structural Geology of Rocks and Regions, publié par John Wiley and Sons. La première édition était 1984. La deuxième édition, avec Steve Reynolds, était 1996. La troisième édition, avec Steve Reynolds et le regretté Chuck Kluth, était 2012. La 3 e édition se termine par le concept d'évaluation des milieux tectoniques actifs en tant que « laboratoires naturels » dans lesquels des structures géologiques se forment « sous nos yeux » et dans des conditions mesurables. Les paramètres tectoniques historiquement actifs ont été examinés pour mieux comprendre la tectonique des plaques, la tectonique régionale et les dangers. Pourtant, il existe de nombreuses opportunités pour extraire des informations « géologiques structurelles » détaillées à partir de régions qui se déforment activement.


Portée du camp de terrain

L'objectif principal de notre camp de terrain est la cartographie géologique. Les projets de cartographie dans l'intérieur de l'Alaska, la chaîne de l'Alaska et les montagnes Talkeetna permettent aux étudiants de développer, par étapes, des compétences avancées en lecture de cartes topographiques, observation géologique, construction de cartes géologiques et interprétation de cartes. Les compétences que vous avez acquises vous aideront à comprendre l'histoire géologique de la région cartographiée, à développer un modèle tectonique ou, tout simplement, à comprendre l'ensemble de la situation géologique. Cela a enfin (plus) de sens !

GEOS F454 est un cours intensif en rédaction, donc l'accent sera mis sur la rédaction efficace de rapports, y compris l'organisation, une rédaction claire, concise et grammaticalement correcte.

Résultats d'apprentissage des élèves
  1. Collecter des données lithologiques et structurelles et les documenter avec des outils analogiques et numériques
  2. Faire des cartes géologiques sur le terrain dans une variété de différents types et structures de roches
  3. Transformer une carte géologique de terrain en une carte géologique finale de qualité professionnelle
  4. Rédaction de rapports géologiques courts et détaillés de qualité quasi professionnelle
  5. Travailler avec d'autres dans un environnement de terrain (parfois défavorable)
  6. Concevoir et exécuter des cheminements quotidiens sur le terrain conçus pour créer le plus efficacement possible une carte géologique
  7. Gestion des projets de terrain
  8. Intégration de certaines données géophysiques dans votre cartographie géologique.
  9. Croquis de la géologie à distance
  10. Pratiquer la sécurité sur le terrain
  11. Comprendre la situation géologique dans son ensemble : développer un modèle géologique et tectonique
Programme GEOS F454 2021
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Voir la vidéo: Partie 02: la carte géologique avec un exercice intégré sur lanalyse de la carte géologique