Géologie des failles

Faille, en géologie, une fracture plane ou légèrement incurvée dans les roches de la croûte terrestre, où les forces de compression ou de tension provoquent un déplacement relatif des roches sur les côtés opposés de la fracture. La longueur des failles varie de quelques centimètres à plusieurs centaines de kilomètres, et le déplacement peut également varier de moins d'un centimètre à plusieurs centaines de kilomètres le long de la surface de fracture (le plan de la faille). Dans certains cas, le mouvement est réparti sur une zone de faille composée de nombreuses failles individuelles qui occupent une ceinture de plusieurs centaines de mètres de large. La répartition géographique des failles varie; certaines grandes zones n'en ont presque pas, d'autres sont coupées par d'innombrables failles.

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Les défauts peuvent être verticaux, horizontaux ou inclinés à n'importe quel angle. Bien que l'angle d'inclinaison d'un plan de faille spécifique ait tendance à être relativement uniforme, il peut varier considérablement d'un endroit à l'autre sur sa longueur. Lorsque les roches se glissent les unes dans les autres lors de la faille, le bloc supérieur ou sus-jacent le long du plan de faille est appelé le mur suspendu, ou mur de tête; le bloc ci-dessous est appelé le mur de pied. La frappe de faille est la direction de la ligne d'intersection entre le plan de faille et la surface de la Terre. Le pendage d'un plan de faille est son angle d'inclinaison mesuré par rapport à l'horizontale.

Les défauts sont classés en fonction de leur angle de pendage et de leur déplacement relatif. Les failles de glissement par immersion normales sont produites par compression verticale à mesure que la croûte terrestre s'allonge. Le mur suspendu glisse vers le bas par rapport au mur du pied. Les défauts normaux sont courants; ils ont lié de nombreuses chaînes de montagnes du monde et de nombreuses vallées de rift trouvées le long des marges de propagation des plaques tectoniques. Les vallées du Rift sont formées par le glissement des murs suspendus vers le bas sur plusieurs milliers de mètres, où elles deviennent alors les fonds de vallée.

Un bloc qui a chuté relativement vers le bas entre deux failles normales qui s'inclinent l'une vers l'autre est appelé graben. Un bloc qui a été relativement élevé entre deux défauts normaux qui s'éloignent l'un de l'autre s'appelle un horst. Un bloc incliné qui se situe entre deux défauts normaux plongeant dans la même direction est un bloc de défauts incliné.

Les défauts de glissement inversé résultent de forces de compression horizontales causées par un raccourcissement ou une contraction de la croûte terrestre. Le mur suspendu se déplace vers le haut et au-dessus du mur de pied. Les défauts de poussée sont des défauts inverses qui plongent à moins de 45 °. Les défauts de poussée avec un très faible angle de pendage et un très grand déplacement total sont appelés renversements ou détachements; on les trouve souvent dans les ceintures de montagne intensément déformées. De grandes failles de poussée sont caractéristiques des limites des plaques tectoniques compressives, comme celles qui ont créé l'Himalaya et les zones de subduction le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud.

Les défauts de glissement (également appelés transcourants, à clé ou latéraux) sont également causés par la compression horizontale, mais ils libèrent leur énergie par le déplacement de la roche dans une direction horizontale presque parallèle à la force de compression. Le plan de faille est essentiellement vertical et le glissement relatif est latéral le long du plan. Ces défauts sont très répandus. Beaucoup se trouvent à la frontière entre les plaques tectoniques océaniques et continentales convergentes en oblique. Des exemples terrestres bien connus incluent la faille de San Andreas, qui, lors du tremblement de terre de San Francisco de 1906, a eu un mouvement maximum de 6 mètres (20 pieds), et la faille anatolienne, qui, pendant le tremblement de terre d'Izmit de 1999, s'est déplacée de plus de 2,5 mètres (8,1 pieds).

Les failles à glissement oblique ont un déplacement simultané vers le haut ou vers le bas du pendage et le long de la frappe. Le déplacement des blocs sur les côtés opposés du plan de faille est généralement mesuré par rapport aux strates sédimentaires ou à d'autres marqueurs stratigraphiques, tels que les veines et les digues. Le mouvement le long d'un défaut peut être rotatif, les blocs décalés tournant l'un par rapport à l'autre.

Le glissement de faille peut polir lisser les parois du plan de faille, en les marquant avec des stries appelées slickensides, ou il peut les écraser en une substance argileuse à grain fin connue sous le nom de faille gouge; lorsque la roche concassée est à grain relativement grossier, elle est appelée brèche de faille. Parfois, les lits adjacents au plan de la faille se plient ou se plient car ils résistent au glissement en raison de la friction. Les zones de couverture rocheuse sédimentaire profonde ne montrent souvent aucune indication de surface des failles en dessous.

Le mouvement de la roche le long d'une faille peut se produire sous la forme d'un fluage continu ou d'une série de sauts spasmodiques de quelques mètres pendant quelques secondes. Ces sauts sont séparés par des intervalles pendant lesquels la contrainte s'accumule jusqu'à ce qu'elle surmonte les forces de friction le long du plan de faille et provoque un autre glissement. La plupart, sinon la totalité, des tremblements de terre sont causés par un glissement rapide le long des failles.