Faille

Étymologie : du sens ancien de faillir, manquer, car lorsqu'il rencontre une faille, le mineur ne retrouve plus le filon ou la couche qu'il avait jusqu'alors exploité(e), puisqu'il a été décalé.

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Définition : Une faille est une cassure de terrain planaire avec déplacement relatif des compartiments ainsi séparés.
Sur le terrain, un géologue désigne par ce terme un accident vertical ou à pendage fort n'impliquant pas de recouvrement important, distinguant ainsi la faille d'un charriage ou d'un chevauchement. Elle ne doit pas être confondue avec la diaclase, ou joint, qui désigne une cassure sans déplacement relatif des compartiments.
Les failles ont des dimensions pouvant aller de quelques millimètres (ex.: failles de Riedel) jusqu’à des centaines de kilomètres (systèmes de failles à l’échelle des plaques tectoniques) (Voir : plaque tectonique).

Faille à Bédarieux, Hérault

Sur les cartes géologiques, les failles importantes sont marquées par des traits:

Les traits noirs un peu épais d'orientation nord nord-ouest sud sud-est sont des failles.

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Terminologie : les différents éléments d'une faille ont tous une appellation définie.
- Les deux blocs séparés par la faille sont appelés compartiments.
- Les surfaces de contact engendrées par la cassure sur chaque compartiment sont appelées lèvres. Elles peuvent êtres polies par les frottements pour donner un miroir de faille, couramment strié. Ces stries matérialisent la direction du mouvement.

Stries sur miroir de faille. Ariège. (photo Kayou).

- L'ampleur du déplacement entre les deux compartiments est le rejet. Il est la somme vectorielle des trois composantes orthogonales ; on distingue donc le rejet horizontal longitudinal situé dans le plan de faille, du rejet horizontal transversal perpendiculaire au premier, et du rejet vertical perpendiculaire aux deux autres (voir figures).
- Le regard est le côté vers lequel plonge la lèvre du compartiment soulevé.
- Les crochons de faille sont des courbures brusques (rebroussements) des couches géologiques à l'approche d'une faille.
- La core zone, littéralement le cœur de faille, est le volume compris entre les deux lèvres.
Cette zone est le plus souvent occupée par de la roche broyée ; ce broyat peut être classifié selon sa granulométrie et compétence en brèche de faille (éléments anguleux >2mm, incohésifs entre eux), cataclasite (éléments anguleux pris dans une matrice à grain plus fin, cohésif) et gouge de faille (grains <2μm, incohésif).
La core zone peut aussi être remplie par des minéralisations secondaires (calcite, quartz, chlorites, etc) mises en place à la faveur de circulations hydrothermales le long du plan de faille.

Bloc diagramme simplifié d'une zone de faille.

Bloc diagramme avec représentation des différentes composantes du rejet, d'après A. Foucault et J-F. Raoult.

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La rupture des roches est due à l’action de contraintes. Lorsque les capacités de résistance des roches atteignent leur limite, les roches se fracturent. Selon l’orientation des contraintes, les ruptures des roches qui en résultent font apparaître trois types de fractures : faille normale, faille inverse et faille de décrochement.

• Failles normales : elles sont le plus souvent dues à un mouvement d’extension (étirement) de la roche. Un des compartiments s’abaisse par rapport à l’autre pour combler horizontalement l’espace créé par l’extension.

Si les blocs fracturés comportent des couches, on voit bien le décalage entre les couches à gauche et à droite de la faille. La partie gauche est abaissée par rapport à la partie droite.

Faille normale. Ile de Rhodes.

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• Failles inverses : elles sont dues à des mouvements de compression (rapprochement) des roches. Un des compartiments va se soulever par rapport à l’autre pour permettre la réduction de l’espace crée par la compression.
  

On observe bien un décalage entre les couches (soulevées) à gauche de la faille par rapport à la partie droite.

Ceci s'observe bien sur cet échantillon de roche fracturé :

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• Faille de décrochement : elles sont dues à des mouvements de cisaillement de la roche. Le plan de rupture (plan de faille) reste vertical et les deux blocs issus de la fracture vont glisser l’un contre l’autre pour réajuster le sous-sol soumis à ces contraintes.
  

Il n'y a pas de décalage vertical mais simplement un glissement latéral d'un bloc par rapport à l'autre.

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La zone rocheuse mis à jour lors du mouvement des blocs rocheux est appelé miroir de faille. Et le décalage réalisé lors du mouvement est le rejet.

Miroir de faille : El Outaya, Algérie

La partie située au-dessus du plan de faille est nommé le toit ; la partie située en dessous est nommé le mur.

La lecture des miroirs de faille est utile lorsque l'on veut, dans une galerie de mine en cours de creusement, suivre un filon qui est décalé par un faille justement.

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Les failles dans les roches peuvent être à l'origine de l'existence ultérieure de filons qui profitent de l'espace crée par la fracture pour s'installer.

Filon. Les Sables d'Olonne, Vendée

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Une faille est susceptible de rejouer à nouveau ultérieurement si les contraintes persistent. Ces failles actives sont responsables de la majorité des séismes. Ceux ci sont dus au glissement rapide (quelques secondes à quelques dizaines de secondes) sur le plan de faille, des deux blocs rocheux, après une période de tension de durée variable.

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