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Université de Kasdi Merbah Ouargla Faculté des Hydrocarbures, des Energies Reno

Université de Kasdi Merbah Ouargla Faculté des Hydrocarbures, des Energies Renouvelables, des sciences de la Terre et de l’Univers Module de : Géologie Pétrolière Rapport d’exposé Le Thème Préparé par(G12 ): Encadré par : • Bouattia Salah Remita A.Raouf • Boukhoutta Salem • Bouchenafa Abdelkader • Benmansour Abdelkader • Bouammara Fatima L’année universitaire : 2019/2020 Déformations des roches INTRODUCTION : La tectonique correspond aux phénomènes qui sont responsables des déformations des roches après leur formation. Ces phénomènes font intervenir des forces physiques importantes de compression, cisaillement, écartement. Le volcanisme et les tremblements de terre sont les deux principales manifestations de la tectonique à l'échelle humaine. La déformation des roches est une conséquence à plus long terme de ces manifestations. La tectonique est l'étude des déformations de la croûte terrestre et des structures qui en sont l'expression. En résumé, les matériaux de l'écorce terrestre se déforment, parfois sous nos yeux. Par exemple, à l'occasion de grands tremblements de terre, on observe couramment l'apparition de fractures qui tranchent les terrains. Le plus souvent, les déformations ne sont visibles ni à l’œil nu, ni à l’échelle humaine. Elles se déroulent sur des millions d’années, à une échelle géologique. I. Définition de la tectonique : La tectonique, ou géologie structurale, est une discipline des Sciences de la Terre qui étudie les structures, les déformations et les mouvements qui affectent les terrains géologiques ainsi que les mécanismes qui en sont responsables. II. Définition de la déformation : On appelle déformation tout changement de la taille, la forme ou le volume d'un matériau ou d'une roche. II. 1.Types de déformation : Lorsqu'une roche est soumise à des contraintes de plus en plus élevées, elle passe par trois domaines de déformation (fig. 2) caractérisés chacun par un comportement différent de la roche : • Déformation élastique : où la roche reprend sa forme initiale lorsque la contrainte cesse. La déformation est réversible. • Déformation plastique : où la roche conserve la forme acquise quand la contrainte cesse. La déformation est irréversible. • Rupture : la roche se casse. La déformation est irréversible. Les matériaux ou roches sont divisés en deux classes selon l'amplitude des deux premiers domaines (fig. 3) : • Les roches ou matériaux à comportement fragile, montrent un domaine de déformation élastique limité ou étendu et un domaine de déformation plastique très limité avant la rupture. • Les roches ou matériaux à comportement ductile, montrent un domaine de déformation élastique limité et un domaine de déformation plastique étendu avant la rupture. Ces roches subissent de grandes modifications de forme sans se rompre. Plusieurs facteurs déterminent si une roche réagira à une contrainte par une déformation élastique ou plastique : • La composition des matériaux ou roches : certains minéraux, comme le quartz, les feldspaths ou l'olivine, sont très fragiles. D'autres, comme les minéraux argileux, les micas, et la calcite sont plus ductiles. Ainsi, la composition minéralogique de la roche est un facteur important qui détermine le comportement de déformation de la roche. Un autre facteur est la présence ou l'absence d'eau. L'eau aura tendance à affaiblir les liaisons chimiques et forme de minces films autour des grains de minéraux le long desquels des glissements peuvent avoir lieu. Ainsi, une roche humide aura tendance à se comporter de manière ductile, tandis que les roches sèches ont tendance à se comporter de manière fragile. • La température : le domaine de la ductilité des roches augmente avec la température. Plus la température est élevée, plus la roche aura tendance à se comporter de manière ductile. A basse température, les matériaux ont un comportement fragile. • La pression de confinement : à haute pression de confinement, les matériaux sont moins susceptibles de se fracturer parce que la pression environnante a tendance à empêcher la formation de fractures. A faible contrainte de confinement, les matériaux auront un comportement fragile et auront tendances à se fracturer plus tôt. Les hautes pressions de confinement favorisent donc le comportement plastique. Au cours de l'enfouissement, la température et la pression augmentent. Ces deux facteurs favorisent une déformation plastique, et ainsi, les roches profondément enfouies ont une plus grande tendance à se plier et à se débiter que les roches peu profondes. • La vitesse de déformation : les contraintes appliquée sur de longues périodes favorisent le comportement plastique. Les domaines d'élasticité et de plasticité diminuent lorsque la vitesse de déformation augmente, la roche devient plus fragile et casse plus facilement. Au cours des phénomènes géologiques où les vitesses de déformation sont lentes, les déformations ductiles sont prédominantes. II. 2.Comportement de la lithosphère : Près de la surface de la Terre, les roches ont un comportement fragile. En considérant que le quartz et les feldspaths sont représentatifs de la croûte, que l'olivine est représentative du manteau, le comportement général de la lithosphère est le suivant (fig. 4) : près de la surface de la Terre, le comportement des roches est cassant et leur résistance augmente avec la profondeur (les roches suivent la loi de Beyrlee). A environ 15 km de profondeur, on atteint un point appelé zone de transition fragile-ductile. Au dessous de cette profondeur, le résistance des roches diminue car les fractures auront tendance à se refermer à cause de la pression de confinement. Combiné à une augmentation de la température, le comportement des roches devient ductile (loi de fluage). A la base de la croûte (MOHO), il y a changement de la nature des roches. On passe à une péridotite riche en olivine. Comme l'olivine présente une résistance plus forte que les minéraux qui composent les roches de la croûte, la partie supérieure du manteau présente à nouveau un comportement fragile et cassant. Au fur et à mesure qu'on descend en profondeur, et avec l'augmentation de la température, on atteint à nouveau un point de transition fragile-ductile. Ce point se situe à environ 40 km de profondeur. Au dessous de ce point, les roches se comportent de manière de plus en plus ductile. A la base de la lithosphère, on atteint un état de très faible résistance du manteau : c'est la zone de découplage lithosphère-asthénosphère. II. 3.Preuves de déformations anciennes des roches : Les preuves de déformations anciennes ayant affectés les roches terrestres sont faciles à mettre en évidence. Dans la stratigraphie, il y a "le principe d’horizontalité primaire" qui stipule que les couches sédimentaires se sont déposées horizontalement, parallèlement à la surface de la Terre. Une couche sédimentaire actuelle inclinée ou plissée a été déformée postérieurement à son dépôt. Pour étudier les déformations des couches, on défini les deux termes suivants qui sont en relation avec la géométrie des couches : la direction et le pendage (fig. 5). • La direction d'une couche est une ligne située sur le plan de cette couche et perpendiculaire à son plongement. Elle est déterminée par l'angle que fait avec le nord cette ligne. • Le pendage d'une couche est l'angle entre le plan horizontal et la ligne de plus grande pente. Il se mesure dans un sens perpendiculaire à la direction. Pour représenter la direction et le pendage sur une carte géologique, on utilise un symbole qui comporte une ligne orientée parallèlement à la direction et qui représente la direction de la couche. Un trait court placé au centre de la ligne de direction et orienté du coté du plongement de la couche inclinée représente la direction du pendage (fig. 5). L'angle de pendage est inscrit à coté du symbole de la direction et du pendage. Pour une couche redressée à la verticale (angle de pendage de 90°), le trait court est aussi dessiné au milieu de la ligne de direction et la recoupe. Pour les couches horizontales, on utilise un cercle avec une croix à l'intérieur (fig. 6). III. Déformation cassante : les joints et failles Les roches à comportement fragile ont tendance à se fracturer et se casser lorsqu'ils sont soumis à des contraintes importantes. Deux grands types de fractures peuvent se former et qui sont caractéristique de la déformation cassante : les joints et les failles. III. 1.Les joints : Les joints sont des fractures dans la roche sans déplacement ou glissement le long de la fracture. Ils se forment en réponse à des contraintes de tension (extensive) appliquées à des roches de comportement fragile. De telles contraintes peuvent être induites par le refroidissement de la roche (le volume de la roche diminue à mesure que la température baisse) ou par diminution de pression lorsqu'une roche se débarrasse du poids sus-jacent par érosion. Lorsque les joints sont perpendiculaires aux couches sédimentaires on parle de diaclases (fig. 7). Les discontinuités qui séparent deux strates son appelées : joints de stratification (fig.7). Les joints fournissent des voies pour la circulation des eaux et donc sont les endroits où l'altération chimique des roches débute. Le taux d'altération ou d'érosion est généralement plus élevé le long des joints et peut conduire à une érosion différentielle de la roche. Si de nouveaux minéraux précipitent dans l'eau qui circule dans les joints, il se formera une uploads/Geographie/ rapport-d-x27-expose.pdf