Reconstitution en laboratoire de plissements de terrains. L’expérience est réalisée avec de la semoule de blé colorée, répartie en plusieurs couches de couleurs différentes dans une cuve en plexiglass. Un moteur actionne une crémaillère qui pousse un panneau vertical dans la cuve, compressant ainsi les couches de semoule, et reproduisant rapidement un lent processus géologique de déformation. On peut y ajouter d’autres matériaux comme des grains de riz ou de la farine, suivant les expériences que l’on veut réaliser et les propriétés des roches que l’on veut modéliser.
Dans la réalité et un passé lointain, les couches de roches sédimentaires se sont déposées horizontalement, puis après leur consolidation, des forces extérieures (tectoniques) appliquées pendant des millions d’années, ont produit diverses déformations en fonction de la nature des sédiments. Les matériaux granulaires, comme le sable Sédiment détritique meuble formé de grains dont la majorité ont une taille comprise entre 2 mm et 63 µm. ou ici la semoule permettent de reproduire le comportement de ces roches à faibles profondeurs (moins de 10 km). Le frottement des grains entre eux et avec la base de la cuve donne une résistance à l’ensemble qui mime bien la résistance des roches près de la surface de la Terre.
Photographe : Sathiyan Sachchithananthan.
Source : Institut des Sciences de la Terre de Paris (ISTeP), Sorbonne Université, campus Pierre et Marie Curie, Paris, France.
11 : modélisation en vitesse lente à gauche, en vitesse plus rapide à droite. Les structures obtenues sont semblables. En effet la déformation des matériaux granulaires ne dépend pas de la vitesse de déformation. Dans la nature aussi, le style de la déformation des roches proches de la surface ne dépend pas du temps. C’est son interaction avec d’autres phénomènes qui dépendent du temps (comme l’érosion par exemple) qui peut modifier la géométrie finale.
01 : déroulement séquentielle d’une expérience analogique. Le panneau latéral à gauche est translaté à vitesse constante. Les marqueurs colorés horizontaux permettent de visualiser les zones de forte déformation qui miment des failles inverses dans la nature. Des plis se forment à l’aplomb de ces failles. Plis et failles inverses accommodent le raccourcissement horizontal imposé par un épaississement vertical. Cette expérience n’est pas dimensionnée (l’épaisseur de semoule initiale n’a pas été calculée pour rendre compte d’une épaisseur de roches réaliste). Ici phase 1.
02 : progression, phase 2.
03 : progression, phase 3.
04 : progression, phase 4.
05 : progression, phase 5.
06 : progression, phase 6.
07 : progression, phase 7.
08 : progression, phase 8.
09 : : vue d’ensemble de la séquence complète, images de 01 à 08.
10 : vue du dessus du modèle à l’étape 4, la surface montre des pentes abruptes à l’aplomb des « failles inverses » et des zones planes entre ces failles. La structure Du latin strutura : Arrangement. Arrangement à l'échelle microscopique de minéraux dans une roche. varie latéralement dans le bac, elle n’est pas cylindrique. On peut compter 4 failles à droite du modèle, mais seulement 2 sur la gauche. Des structures différentes peuvent donc accommoder le même raccourcissement.