Géométrie des failles normales et stratigraphie mécanique
Abstract
La déformation extensive et la géométrie des failles normales
dans les bassins sédimentaires sont influencées par la stratigraphie
mécanique. Les roches compétentes accommodent la déformation
de façon fragile, tandis que les roches incompétentes accommodent
la déformation de façon plus ductile. En contexte extensif à
faible quantité de déformation, la géométrie d’une faille normale
est alors contrôlée par la rhéologie des roches de la pile stratigraphique
qu’elle affecte. L’impact de la stratigraphie mécanique
sur le développement/dimensionnement des failles a jusqu’alors
été peu étudié.
Afin d’apporter de nouvelles contraintes sur ce thème, cette étude
se base sur une approche multi- échelle comprenant 1/ des données
acquises lors d’une campagne de terrain en Espagne, 2/
l’interprétation de deux blocs de sismique 3D (Angola, Nigéria)
et 3/ des résultats d’expériences de modélisation analogique. La
synthèse des données sur un diagramme log/log amène à proposer
une loi de dimensionnement selon laquelle la longueur du plat (Lp)
est sensiblement égale à l’épaisseur de la formation incompétente
(Ed) dans laquelle elle se met en place (Lp=kEd). Le facteur k
représente alors les paramètres mécaniques et contextuels faisant
varier le rapport Lp/Ed (compaction, pression fluide, taux de déformation,
...). De plus, sur la base de cartes de rejet, cette étude
démontre l’implication de la présence des plats sur la distribution
latérale et verticale du rejet le long du plan de faille. Il apparait
que le rejet d’un segment de faille compris entre deux plats est
systématiquement moins fort. Enfin, cette relation directe entre
rejet et plat engendre la formation de structures comme des plis
et/ou des failles antithétiques. L’observation de ces géométries,
n’étant pas caractéristiques d’un domaine extensif, peut alors
mener à de fausses interprétations quant à la nature des failles
qui les engendrent - failles inverses ou décrochantes - ou sur la
nature de la déformation - décrochement ou inversion.
Au final, cette étude propose un modèle de croissance de failles
dans un volume de roches dominé par des alternances rhéologiques
fragile/ductile avec Lp/Ed =1. Le diagramme log/log présente
plusieurs domaines : l’un à déformation purement fragile (Lp/Ed
< > 1), avec formation de plats