Foliation et linéation

Les roches déformées (en domaine ductile) présentent deux types d’éléments structuraux :

 des plans (par exemple une foliation) ;
 des lignes (par exemple une linéation).

Une foliation est un élément planaire. C’est une surface, et on peut la visualiser avec un livre ou un carnet de terrain, avec la main ouverte, etc.

Une linéation est un élément linéaire. On la visualise avec un crayon, un doigt, etc.

Applatissement et étirement

Imaginez-vous déformant une boule de pâte à modeller. Vous pouvez envisager deux types extrêmes de déformation :

 Vous écrasez la pâte à modeler entre vos deux mains posées à plat. La boule est applatie et devient une sorte de crêpe ; la déformation peut se décrire avec une direction de racourcissement (perapndicualire au plan de vos mains) et deux directions d’allongement (les deux autres dimensions de l’espace). Vous avez crée une foliation (un élément planaire dans l’espace), et vous pouvez maintenant utiliser cette foliation pour déduire la direction de racourcissement imposée à la pâte à modeler.

 Vous étirez la boule en la tenant entre les doigts de chaque main, et en tirant [1]. La boule est éturée pour former un cigare ; la déformation se décrit comme un axe d’allongement principal (celui le long duquel vous avez tiré) et deux axes de racourcissement (les deux autres). Vous avez crée une linéation, et de la même façon vous pouvez utiliser cette linéation pour déduire la direction de l’allongement imposé.

Si vous disposez de quatre mains [2], vous pouvez faire les deux choses en même temps : étirer dans une direction, applatir dans une autre, et laisser la troisième se débrouiller comme elle veut. Dans ce cas, votre boule va se déformer en une sorte d’ellipsoïde applati et allongé ; vous allez former, simultanément, une foliation et une linéation. Vous pouvez, là encore, utiliser la foliation et la linéation pour replacer les directions principales de déformation dans l’espace.

Vous voyez donc que pour décrire la déformation ductile des roches, il faut discuter de deux éléments :

 La forme de la déformation (de l’ellipsoïde de déformation) : a-t-on plutôt un cigare ou une crêpe, ou une forme intermédiaire entre les deux ? On va parler de constriction (cigare) ou d’applatissement (crêpe). Dans le premier cas, on va observer surtout des éléments linéaires (linéation), et pas ou peu d’éléments planaires ; dans le second cas les éléments planaires vont dominer. Dans les cas intermédiaires, on verra les deux ;

Foliation, linéation

Blocs diagrammes représentant les deux types d’éléments structuraux et les style de fabriques qu’ils définissent (Mercier et Vergely, 1992 ; p. 126).

 L’orientation de l’ellipsoïde de déformation : dans quelle direction de l’espace se trouvent les trois axes d’allongement, de raccourcissement, et intermédiaire ? L’axe d’allongement est parallèle à la linéation, l’axe de racourcissement est perpandiculaire à la foliation (pensez à la pâte à modeler).

Quelques exemples de roches déformées

Les quelques exemples suivants visent à montrer comment « lire » cet ellipsoïde de déformation dans les roches :

Gneiss de la zone de Kapuskasing, Abitibi – fabrique planaire

Affleurement de gneiss dans la zone de Kapuskasing, Abitibi.

On a ici des gneiss Archéens qui montrent une foliation horizontale très prononcée. Si on regarde de près (ce qui n’est pas possible sur la photo), on ne trouve pas de linéation : on est dans le cas d’un applatissement pur (crêpe). Le racourcissement est vertical, les deux axes horizontaux sont des directions d’allongement ou neutres.

Affleurement de gneiss dans la zone de Kapuskasing, Abitibi.

Noter la foliation bien dévellopée, légèrement onduleuse.

Affleurement de gneiss dans la zone de Kapuskasing, Abitibi.

Vue rapprochée montrant la foliation. On ne voit pas les plans de foliation eux-même, il est ici difficile de voir l’absence de linéation.

Affleurement de gneiss dans la zone de Kapuskasing, Abitibi.

Vue rapprochée.

Conglomérat de Granada (Timiskaming ass.), faille de Cadillac-Larder Lake, Abitibi – S > L

Ces conglomérats présentent une foliation évidente sur l’affleurement. Mais si on regarde sur le plan de foliation (pas évident sur ces photos), on voit aussi que les galets ont été étirés dans une direction préférentielle. On a une foliation et une linéation, mais ici la première est plus marquée que la seconde.

Conglomérats déformés sur la faille de Cadillac - Larder Lake, Abitibi.

Vue d’ensemble. On observe clairement une foliation, et si on cherche les plans de foliation isolés par l’érosion on peut voir (ou deviner, dans cette photo) une linéation.

Conglomérats déformés sur la faille de Cadillac - Larder Lake, Abitibi.

Vue rapprochée. L’étirement des galets définit le plan de foliation. Sur le plan de foliation, on pourrait aussi voir un étiurement préférentiel de ces galets définissant une linéation. Ici, on voit aussi que les galets sont cassés par des failles qui délimitent des "dominos", ce qui donne un sens de mouvement (sommet vers la droite).

Déformation S-L et plis en fourreaux, Pointe de la Garde, Bretagne Nord

Les métasédiments panafricains (cadomiens) du complexe de Saint-Malo sont ici déformés dans une importante zone de cisaillement (cisaillement de Saint-Cast). Ces roches montrent nettement une foliation et une linéation. Si vous regardez un plan perpandiculaire à la linéation (vous regardez dans le sens de la linéation), vous pouvez voir des structures fermées : ce sont des plis "en fourreau" (Sheath folds), dont l’axe est parallèle à la linéation.

Pli en fourreau. Zone de cisaillement de Saint-Cast, Bretagne Nord.

On distingue clairement la foliation et (sur les plans de foliation) la linéation. Si on regarde un plan perpendiculaire à la linéation, on observe des structures fermées qui sont les traces de plis en fourreaux, coupés prpendiculairmeent à leur axe (cf. schéma interprétatif).

Plis en fourreau : schéma d’interprétation.

Conglomérat de Borden Lake, Abitibi – L > S

On a ici des conglomérats déformés. Les galets qui forment ces conglomérats sont très allongés dans une direction (qui plonge d’environ 45°). Dans le plan perpandicualire, on constate que les galets sont (un peu) applatis dans une des directions restantes, même si l’affleurement apparaît comme assez peu déformé ! On a donc un allongement préférentiel (très net), un racourcissement et un axe neutre. Clairement ici l’allongement est très marqué, l’éément linéaire de la fabrique domine sur l’élément planaire (L > S)

Conglomérats de Borden Lake, Abitibi.

Plan perpendiculaire à la linéation : les galets semblent peu déformés, on peut distinguer une faible foliation.

Conglomérats de Borden Lake, Abitibi.

Plan contenant la linéation (perpendiculaire à la foliation ici) : on voit l’étirement important des galets.

Conglomérats de Borden Lake, Abitibi.

Vue sur deux plans perpendiculaires pour mettre en évidence la déformation essentiellement en étirement (constriction).

Conglomérats de Borden Lake, Abitibi.

Vue sur deux plans perpendiculaires pour mettre en évidence la déformation essentiellement en étirement (constriction).

Conglomérats de Borden Lake, Abitibi.

Vue sur deux plans perpendiculaires pour mettre en évidence la déformation essentiellement en étirement (constriction).

Sédiments dans le synclinal de Warawoona , Pilbara – fabrique linéaire

Ce vieux tronc d’arbre n’est pas un tronc… mais bien un affleurement ! Ici, les roches ont été très étirées dans la direction verticale, avec deux directions horizontales « neutres ».

Cherts étirés

Forte fabrique linéaire verticale dans le coeur du synclinal de Warrawoona

Notes :

[1] ça ne marche pas avec toutes les marques de pâte à modeler, beaucoup vont casser avant !

[2] je sais, ce n’est pas donné à tout le monde