1.5 • Le comportement mécanique de la lithosphère
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
où se concentre et se localise la déformation, probablement aidée en cela
par une circulation localisée de fluides. La température et les contraintes
augmentant, c’est le milieu tout entier qui peut être affecté par la déformation ductile, alors associée à un important métamorphisme (chap. V,
§ 5.5). Ainsi naît la «foliation» des gneiss et des micaschistes par exemple.
Les tremblements de terre ou séismes ont lieu quand la rupture des
terrains suit une importante accumulation d’énergie sous la forme d’une
déformation élastique, et libère ainsi brutalement cette énergie. En principe, les séismes se produisent donc dans les terrains fragiles, et non dans
les terrains à comportement ductile. Toutefois une certaine déformation
élastique précède la déformation plastique des terrains ductiles (fig. 1.9 B),
de sorte que leur rupture peut aussi donner naissance à des secousses sismiques, mais de faible énergie.
Trois facteurs principaux contrôlent la résistance mécanique des roches
constituant la lithosphère: leur composition, la pression et la température.
a) La croûte continentale est constituée principalement de roches
riches en silice (chap. II, § 2.3), c’est-à-dire en quartz et en feldspath
(alumino-silicates potassiques ou calco-sodiques). En première approximation, on peut admettre que son comportement mécanique est proche
de celui des minéraux qui la constituent. Pour se faire une idée de ce qui
se passe en profondeur, on a donc provoqué la déformation du quartz et
du feldspath dans des enceintes soumises à des pressions et des températures croissantes. Les résultats ont montré que, dans une croûte continentale «normale» (épaisseur: 35 km; continent géologiquement
stable), le quartz perd son élasticité et se déforme de façon exclusivement
plastique à partir d’une pression et d’une température correspondant à
une profondeur de 10 à 15 km, le feldspath un peu plus profondément.
Ce résultat est en bon accord avec les observations des sismologues, qui
placent les foyers des séismes, quand ils existent, dans la moitié supérieure de la croûte continentale, entre la surface et une quinzaine de kilomètres de profondeur. On peut donc définir une croûte continentale
supérieure fragile et une croûte continentale inférieure ductile (fig. 1.10).
Tout ceci, répétons-le, pour un continent où l’épaisseur crustale et la
distribution des températures en profondeur sont normales. Sinon,
l’épaisseur des niveaux fragiles peut changer, diminuant si la température
augmente ou s’accroissant en cas contraire.
b) Pour ce qui est des péridotites du manteau, c’est l’olivine (le péridot)
qui est le minéral représentatif sur lequel ont porté les expériences de
déformation à haute pression et haute température. De ces expériences,
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
où se concentre et se localise la déformation, probablement aidée en cela
par une circulation localisée de fluides. La température et les contraintes
augmentant, c’est le milieu tout entier qui peut être affecté par la déformation ductile, alors associée à un important métamorphisme (chap. V,
§ 5.5). Ainsi naît la «foliation» des gneiss et des micaschistes par exemple.
Les tremblements de terre ou séismes ont lieu quand la rupture des
terrains suit une importante accumulation d’énergie sous la forme d’une
déformation élastique, et libère ainsi brutalement cette énergie. En principe, les séismes se produisent donc dans les terrains fragiles, et non dans
les terrains à comportement ductile. Toutefois une certaine déformation
élastique précède la déformation plastique des terrains ductiles (fig. 1.9 B),
de sorte que leur rupture peut aussi donner naissance à des secousses sismiques, mais de faible énergie.
Trois facteurs principaux contrôlent la résistance mécanique des roches
constituant la lithosphère: leur composition, la pression et la température.
a) La croûte continentale est constituée principalement de roches
riches en silice (chap. II, § 2.3), c’est-à-dire en quartz et en feldspath
(alumino-silicates potassiques ou calco-sodiques). En première approximation, on peut admettre que son comportement mécanique est proche
de celui des minéraux qui la constituent. Pour se faire une idée de ce qui
se passe en profondeur, on a donc provoqué la déformation du quartz et
du feldspath dans des enceintes soumises à des pressions et des températures croissantes. Les résultats ont montré que, dans une croûte continentale «normale» (épaisseur: 35 km; continent géologiquement
stable), le quartz perd son élasticité et se déforme de façon exclusivement
plastique à partir d’une pression et d’une température correspondant à
une profondeur de 10 à 15 km, le feldspath un peu plus profondément.
Ce résultat est en bon accord avec les observations des sismologues, qui
placent les foyers des séismes, quand ils existent, dans la moitié supérieure de la croûte continentale, entre la surface et une quinzaine de kilomètres de profondeur. On peut donc définir une croûte continentale
supérieure fragile et une croûte continentale inférieure ductile (fig. 1.10).
Tout ceci, répétons-le, pour un continent où l’épaisseur crustale et la
distribution des températures en profondeur sont normales. Sinon,
l’épaisseur des niveaux fragiles peut changer, diminuant si la température
augmente ou s’accroissant en cas contraire.
b) Pour ce qui est des péridotites du manteau, c’est l’olivine (le péridot)
qui est le minéral représentatif sur lequel ont porté les expériences de
déformation à haute pression et haute température. De ces expériences,