!~:; ~-:' . ;.~ "; "." .. 1:,

• :', '1. " : ~ .-~ I ' ; <.' .' ,:.: ::-'.

I,i!) PUBL'~:Y"ES SOCIEDADE GEOLOGICA DE PORTUGAL

ES8AI D'ETUDE EXPERIMENTALE SUR lES PHENOMENES "TIPHONIQUES"

PAa

GEORGES ZBYSZEWSKI

PORTO IMPRENSA PORTUGUESA

1 9 4 7

/1' ./0.

ESSAI D'EIDDE EXPERIMENTALE SUR

LES' PHENOMENES "TlPHONIQUES"

r~i'i:~~. i .:::~"f::. c."" r:' ,""'\ ,..-' :':- ~.- I r, !.' ~-1 ~::: H ,"-.

GEORGES ZBYSZEWSKI Geologue des Services Geologique. du Portugel

(SSAI O'(TUOE EXPERIMENTALE SUR LES PHENOMENES "TIPHONI~UES"

PORTO IMPRENSA PORTUGlJESA

194 7

ESSAI D'ETUDE EXPER IMENTALE SUR LES PHENOMENES « TIPHONIQUE"S»

Les c valIees tiphoniques ~ sont revenues a l'ordre du jour 8. la suite des recherches recentes da sel-gemme et de sels de potasse~ dans les environs de Leiria et de Caldas da' Rainha. Les etudes geologiques qui furent faites en cette occasion,nous ont fonrni des donnees nouvelles pour la! resolution du probleme de leur origine et nous ont incite '8. realiser une serie d'experiences en.laboratoire, destinees, sinon it expliquer definitivemen't ce type d'acci­dents, tout au moins a verifier et mettre en evidence Ie role des principaux facteurs qui sont intervenus dans leur formation.

Nous rappellerons .tout d'abord que Ie terme de Uphon vient de la mythologi~ ancienne. C'est.Ie nom du fils de Saturne et de Ia Terre, qui pour sortir du,sein de sa mere dechira les fiancs de cette derniere. . .,: En 'geologie tout ce qui est tiphonique implique done l'idee d'une sortie violente de roches eruptives ou bien simplement de mat8riaux plastiques tels que les marnes et les argiles saliferes et gypsiferes dn Trias et de l'IIifralias.

Ces phenomenes entrainent toujours la deformation des couches de 13 couverture qui 'se' presentent alors rompues et souvent red res sees 8. la verticale au' contact du noyau remonte jusqu'a la surface.

Ce terme de vallees tiphoniques' a ete applique par P. Chofl'at (1) pour designer dese vallees limitees par des series de failles et done le fond aurait ete souleve r),' travers des terrains plus recents au contact desquels il 8e trouve actuellement sur le pourtour ";

'.'j

(1) Note preliminaire sur les vallees ·tiphoniques et les eruptions d'ophite. .et de teschenite au Portugal. B. S. G; F., t. x, pp. 267-288, 1881-1882.

6

Le meme auteur ajoute plus loin, qu'il s'agit de c val­lees anticlinales bordees presque toujours par des collines appartenant au Jurassique superieur, dont les couches pIon gent vers I'extei.'ieur avec une' inclinaisonplusou moins forte ~. ..

- «Ellee se distinguent des valIees de rupture ou de soulevement en ce qu'elles ne presentent pas la serie des strates normalement intercalIees entre celles qui se trou­vent a la base de leurs fiancs et celles qui forment Ie sol de la vallee. ~

«En -outre les fiancs ne paraissent pas se diriger vers un thalweg commun, vu 18 grande largeur que presente toujours la vallee, ce qui lui donne l'aspect d'une plaine limitee par des colJines de peu de hauteur. ~

Toujours d 'apres Choffat, «les chaines. de montagne comme Ie Montejunto, la chaine rasee de Leiria et d'au­tres, montrent sur une certaine longueur, une voute anticlinale plus on moins irreguliere dont l'arc est forme par des' strates d'age variant du Lias au' J arassique supe­rieur. Mais sur les points OU cette voute a ete enlevee, jusqu'a, faire apparaitre l'Infralias ou Ie Trias, on voit un accident de constitution speciale: l' ai1"e tiphonique",

«Ces aires tiphoniques seraient en generallimitees sur leurs bords par des failles plus ou moins verticales. Les massifs calcaires laMraux ,qe semient ae ce fait enfonces verticalement en provoquarit un mouvement ascensionnel au massif facilement deformable au complexe Trias-lnfralias ~ (1).

Par contre Choffat signale qu'en d'autres endroits c l'lnfralias semble passer sous Ies calcaires et que Ie massif compact semblerait avoir glisse horizontale'ment par aessus Ie massif argileux~. Ce serait Ie cas notamment des points OU 1'0D voit des lambeaax de Jurassique superieurreposer directement sur I'Infl'alias du milieu de l'aire •.

'D'ane fa~on generale, la constitution des valees tiphoni­ques est la suivante:

A-Au centre, un noyau anticlinal en occupe tout Ie f,ond. nest represente par un, complexe hettangienqui comprend:

1.0 - Des marnes et des argiles saliferes et gypsiferes rouges, parfois macuIees de bleu, de vert et de noir,

:(1) - Les recherches de petrole de I' Estremadura portugaise. «,Rev. Obr. Publ. e Minas •. T. XLIV, 1913-14. :

7

auxquelles on a donne Ie nom de «marnes de Dagorda». 'Oes marnes sont intensement plissees au centre des vallees tiphoniques. Elles'semblent l'etre moins sur les bords ou elles' plongent en pseudo-concordance sous les couches de la couverture jurassique.

2.° - Des calcaires, plus ou moins dolomitiques suivant les cas, noirs ou gris-jaunatres, generalement compacts et souvent accompagnes par des breches et par des cargneules. ,Cas calcaires se presentent generalement en bancs regu­liers minces, sou vent feuilletes, parfois argileux ,et presque toujours affectes par de tres fortes inclinaisons qui se rapprochent de la verticale. '

,IIs constituent des alignements de c cabe«;os» ou mon­ticules rocheux souvent tres abrupts, plus ou moins paral­leles auxfl.ancs des vallees. Quand ils sont a proxiriliM de ces derniers, leurs couches pIon gent presque toujours dans Ie meme sens que celles de la bordure jurassique.

Le complexe hettangien precedent, est fortement ravine etrecouvert par une couverture de terrains detritiques pliocenes et quaternaires. II est en outre traverse parde nombreuses v,enues de roches doleritiques, Ie plus souvent alterees, qui se presentent en domes et en filons.

B - Tandis' que Ie centre des valles tiphoniques est forme par les marnes tres plissees et disloquees de l'In­fralias, les bords en sont constitues par des calcaires et par des gres jurassiques ou cretaces, tres fortement redres­ses' dans la zone de contact avec les marnes hettangiennes et beaucoup moins quand on s'en eloigne.

Dans Ie cas de la vallee de Oaldas da Rainha, l'Infra­lias est, suivant les pointe, en contact direct avec Ie Batho­nien, Ie Lusitanien et Ie Kimeridgien. II manque done ici, toute la serie comprise entre Ie Lias moyen et Ie Batho­,nien sans qu'il s'agisse d'une Iacune sedimentaire.

De place en place des accidents transversaux coupent les vallees tiphoniques, leur passage etant alors tres sou­vent jalonne par des sources saIees et par des sources sulfureuses, ces dernieres etant, surtout localisees aux points d'intersection de ces accidents avec les «contacts­~limites» des valIees, tiphoniques. Selon l'oppinion de P. Ohoffat,les vallees tiphoniques se seraient formees a par­tir d'une crevasse qui se semit ouverte dans la couverture primitive. Les levres de cette crevasse se seraient ensuite eCQ1"tees, ce qui aurait permis aux'terrains inferieurs plas­tiques de remonter jusqu' a la surface.

8

D'apres Ie meme·· auteur, les roches eruptives, it l'ex­ception toutefois du cas special de Sesimbra, n'auraient 'pas eu, de part active dans Ie phenomene. Elles auraient seulement profite des crevasses produites pour s'y injecter et remonter ainsi jusqu'it la surface.

Pendant Ie soulevement de l'anticlinal tiphonique, les couches de la couverture auraient ete froissees sur les bords de la vallee. En effet elles sont fortement redressees et parfois ren versees parallelement aux couches soulevees.

Les hypotheses de Ohoffat relatives it la formation des valIees tiphoniques ont ete discutees par l'Ingenieur O. Freire de Andrade (1) qui a montreque tres souvent les c failles limite» y inclinaient dans Ie me me sens, sur les deux bords des vallees, ce qui serait done en desaccord avec l'idee des failles verticales de Ohoffat. Oe serait Ie cas notamment des accidents de Serro Ventoso, Vimeiro et Oucos. Selon Ie meme auteur, certaines valIees tiphoniques auraient ete formees par des mouvements orogeniques et non pas epirogeniques. Les pressions laterales, horizon­tales ou obliques, qui les auraient provoques, se seraient exercees d'Ouest en Est. De cette fac;on il y aurait quel­ques vallees tiphoniques derivees de la formation de sys­temes de failles plus ou moins complexes et de la rupture d'anticlinaux, avec chevauchements des bords occidentaux sur les b~rds orientaux, accompagnes par des injections de marnes hettangiennes, qui auraient servi de lubrifiant pour faciliter ces dislocations. Oette hypothese plus plausible it certains egards, que celIe de Ohoffat, serait verifiee notam­ment par la forme lenticulaire des affieurements hettan­giens; par l'inclusion 'de blocs calcaires jurassiques au milieu des marnes; par l'inclinaison des couches sur les bords orientaux et occidentaux at en fin par la similitude des structures d'un grand nombre de valIees tiphoniques.

- Selon Ie professeur J. Oarrington da Oosta, 1es phe­nomenes tiphoniques devraient etre mnges dans la categorie des., phenomenes diapiriques, du fait qu'ils seraient en rap­potts avec l'existence du gypse et du sel gemme dans les mar-nes hettangiennes. Oe fait serait suffisant, selon lui, pour expliquer la presence au milieu des marnes, d'inclu-

(1) 0 Hetangiano de Santa Cruz, do Vimeiro, dos Oucos e de Serr,o Ventoso e algumas consideragoes sabre' os vales tifonicos. BoI. n.O 2 do «Museu de Mineralogia e Geologia daUniversidade de Lis­bou, 1933.

9

sions, de ·blocs et de lambeaux de roches d'ages divers y compris des roohes eruptives. La tectonique locale meme (plisdysharmoniques, dislocations, etc.) pourrait etre expli-quee de cette fa9on. .

D'apres Ie Professeur CarringtolJ, il y aurait cependant une distinction a faire entre Ie tiphonisme s. s. et les vallees tipkoniques. Ces dernieres sont les produits conjugues des phenomenes tectoniques et du travail de l'erosion. Elles seraient non seulement dues au fait que lesaccidents tectoni­ques ont pu guider l'erosion en localisant ses effets sur uue zone determinee, mais 'aussi au fait que l'erosion s'est exercee sur des terrains tendres, representes par des,mar­nes hettangiennes, infiniment moins resistentes que les cal­caires et les gres de la couverture jurassique ou cretacee.

Le Professeur Carrington (1) distingue deux types de diapirisme :

a) Undiapil"isme «isostatique~ dans· les regions peu atteintes par les mouvements tangentiels. Dans ce cas il y aurait concentration des sels en des points determines, puis ten dance it l'ascension de la masse saline, ainsi cons­tituee, en raison de sa faible densiM.

b) Un diapirisme tectonique dans les regions on les pressions tengentielles se sont fortement exercees, comme par exemple en Roumanie. Le complexe salifere aurait alors jouele role de lubrifiant et c'est ainsi que 1'0n observe des intrusions, chevauchements, glissements des cuvettes synclinales et entrainement de lames saliferes.

II s'agit, comme on Ie voit, de tectonique essentielle~ ment plastique, mais Ie Professeur Carrington fait remar­quer que la valeur de la plasticite et de la permeabilite varie beaucoupen fonction meme de la' constitution des roches et de la nature des liquides qui les impregnent . .c'est ainsi .qu'en presence de solutions it fort pourcentage de NaCl, Ie! roches argileuses acquierent une plastiCiM plus grande. Les argiles formees . en milieu marin sont naturellement sodi­ques. Elles sont permeables en presence de solutions sali­nes mais ne Ie sontpas en presence d'eau douce.

Les argiles sodiques de I'Infralias portugais ont une

(1) Um caso de asfaltital,(ao e os desdobramentos desarm6nicos. ,« Bol. .Soe. GeoLdeO:Portugah, voL I, fase. I, .1941.

-: Vales tif6nicos, diapirismo ealgum-as consideral,(oes s{Jbre a ocor­rencia dos sais de pot4ssio. «PubL do Museu e ·Labpr. Miner. e GeoL da Fae.· de Cieneias do Porto >, n.O XXXVIII, 2;a serie, 1944.

10

densite inferienre a celIe des formations plus receilte.s qui leur sOIit superposees (calcaires marneux oudolomitiques) ce qui a du faciliter leur remontee, Mais celle-ci, aurait ete surtout la consequence des pressions laterales plus ou moins J,lorizontales, qui.auraient produit des deplacements en bloc de la serie superieure, avec plissement et fractura-tion de cette derniere. '

Les sedimEmts plastiquesetant remonMs vers Ie, sominet des anticlinaux, leur progression at leur apparition en sur­face ont du etre facilitees par les fractures axiales et par l'erosion qui' s'est exercee ulterieurement sur Ie sommet des pIis. SelOIile Professeur Carrington, contrairement, a ce que 1'0n a pense jusqu'ici, beaucoup de ces aires tipho­niques ne se'l"a~ent pa~ limitees par des failles. Les contacts anormaux qui existent quelquefois, seraient Ie resultat d'une faille originelle unique ou d'une fracture dont, les leV-res auraient ete ecartees par une injection de marnes.

Le meme auteur a fait remarquer qu'il est naturelde penser que les mouvements de subsidence qui ont exisM dans la region, ont pu donner par eux memes des plis et meme des fractures qui auraient permis un commencement de remontee des materiaux plastiques en profondeur, pen­dant meme que d'autres sediments se deposaient tranquil­lement en surface.

Selon l'opinion des divers ~uteurs qui se sont occupes de la tectonique salifere et notamment de Cizancourt, les materiaux les plus mobiles seraient constitues non par Ie sel, mais par les argiles saliferes qui existent en milieu salin concentre.

Leur mise en mouvement serait en general due aux mouvements d'ordre tangentiel, mais s'il n'y a pas d'actions deformantes de cat ordre, alors les formations de ce type ne pourraient remonter diapiriqiIement vers 1a surface i]iu.e lorsqu'elles sont tres epaisses et qu'alles se trouvent it, uue profondeur relativement grande. C'est seulement decette maniere que l'ascension pourrait etre auxiliee par la pres· sion des couches superposees. ,

Si nous retenons cettederniere affirmation formuIee par de Cizancourt, nous constatons que ces conditions se trou­vent parfaitement remplies dans Ie cas des aires tiphoni­ques de I'Estremadura littorale.

Les sondages executes pour Ie sel dans la region d'Obi­dosont montre dernierement'que l'epaisseur vraie du seul complexe salifere depassait 400 m. L'epaisseur totale du

11

complexehettangien est beaucoup plus grande quand on y inclut les series des gypses, anhydrites et calcairesdolomi­tiques qui sont intercaHes it sa partie superieure.

La' puissance approximative des formations superposees it l'Hettangien aete donnee par Choffat pour la region au Nord de Leiria et notamment celIe de Buarcos. Leurensem­ble atteint une epaisseurde 1180 it 1745 m. J.Jedetaiidela serie est Ie suivant, en commenc;ant par Ie haut-:

Kimeridgien-Gres rougeatres ou verda- . tres et marnes

Lusitanien - Calcaires marins avec it leur base des depots saumatres it lignites.

Callovien - Calcaires marneux Bajocien at B!J.thonien - Oalcairesblancs

du Sic6et de PataiaR' et noirs de Buarcos

Lias moyen et superieur- Oalcaires,gris plus ou moins argileux de S. Pedro de Muel .

Lias inferieur -.,. Calcaires Qolomitiques, it '10; base gris tras durs,noirs ou jaunMtes .

Total

160m it 450m

70m

100m it 125~

A la suite de, cet ensemble Ohoffat indiquait:comme ,epaisseur d'Infralias: . 100m it 125m pour les argiles it-gypse favec'plaquettes calcaires it fossilessaumatres; 'et 300m a 400m pour Ie «Trias., represente par des grasplus oumoins 'argileux rougeset blancs connus dans la region de Ooimbra.

. Il est evident que l'epaisseur deces formations peut ;-varier beaucoup d'un point it l'autre par suite des irregu­lluites du substratum etaussi par ·le fait 'quenousnous trouvons dans une zone littorale oil la sedimentation est en,relations avec les apports du continent· at aussi avec las; divers mouvements qui .. ont pu affecter ce dernier, ainsi ;q ue' les -fonds marins voisins. " : !i1H ,fin-trei;narquer que Ohoffatn'a 'doniteque '!1epais­'senr',relativedu complexe juraseique. Maispour avoirla puissance totale des sediments de la couverture~superpo­see ,.ala masse ,plastique hettangienne,il fantyajouter i}'epaissaur des depots cretaces ettertiaires, 'dootunepar-tie a ete detruite par erosion. .

12

Nousvoyons par<?e qui precede,que la simple,pres­sion des sediments superposes au complexe plastique het~ tangien, a ete tres certainement 8uffisante pour provoquer les phenomenes de tiphonisme. Mais comme l'a tres bien dit l'ingenieur C. Freire de Andrade, certains deceux-ci ont du ~tJ:e accompagnes ou meme produits par des pres­sions tangentielles. Ii devient done necessaire de distill;' guer entre les deux, cas en essayant de definir leurs parts respectives: quand est-ce que les accidents tiphonigues sont dus aux pressions verticales et quand sontils dus a ux pressions tan gen tielles ?

Com me nous Ie savons, la tectonique portugaise est essentiellement une tectonique de c horsts> et de c gra­bens». Ii est donc impossible de concevoir l'intervention dans la formation des accidents ctiphoniques"», de 'mou­vements tangentiels de l'ampleur de (,eux qui se sont fait sentir en Roumanie ou en Afrique du Nord et qui sont a 'r'origine du diapirisme bien connu dans ces regions.

Cependant Ie socIe ancien' fracture, 'disloque et com par­timente a subi aplusieurs reprises des pressions, venues de l'exterieur. Sous leur influence les divers comparti­ments ont joue et se sont deplaces les uns par rapport aux autres en augmentant ou endiminuant Ie rejet de leurs fractures, faillesou decrochements respectifs.' Mais tandis que les divers compartiments du socIe ancien se sont aft'ais­ses 'oubien releves suivant les cas, les sediments de la couverture secondaire et ;tertiaire 'ont suivi les ;mouve­ments:de leur substratum en se deformanteux aussi en fonction de leur degre de plasticite et des inegalites du cfondsur lequel' ils reposaient. '

De ceUe ;fa~lOn Ie plissement des formations secondaires et tertiaires est attribuable, suivant lescas, tantota des mouvements de subsidence ,d'ordre vertical, tantota :des compressions .Iaterales provoquees par Ie :rapprochement de deux compartiments voisins du socle et tantotanx deuxreu­nis, avec ,toutes les consequences qu'ils peuvent entralner.

En ,presence desdiverses hypotheses emises etdes doli­tes souleves sur l'origine des accidents ,c tiphoniques> nous aVODB :imagineune seried'experiencesdestineesia verifier 1e me,canismesuivant lequeUes :valIeestiphoniques -ontpu seformer.,

;Dese~periencesdeplissementspar pressions tatigen­tielles, 'ont 'ete deja. faites"adiversesreprises et notammcnt par Ie com mandant Gorceix,.a Paris. >N ousen :connaissons

13

les resultats. Par c~ntre ilnous a sembM bon dans Ie cas special quenous ~tudions (Ia formation des valleestipho.:' niques) de partir du 'prin~ipe, defini par .Ghofi'at, c'est it dire des' pressions verticales exercees par Ie propre poids des sediments' auperposes au complexe plastique hettangien.

Nos experiences ont ete precedees par des etudesgeoIo­giques detaillees, executees sur toute l'etendue, de l'aire tiphonique de Caldas da 'Rainha,a la suite desquelles nous ,pumes tirer une· serie de conclusions qui sont venues etayer notre hypothese sur l'origine de cettederniere.

- Les principaux elements qui ont ete verifies au cours de notre etude sont les suivants:

1.0 - Ce sont les marnes hettangiennes qui ont joue un role actif dans la formation des' accidents tiphoniquea, les calcaires dolomitiques .ayant subi les compre~sionEl trans;- . mises en se deform ant, ,en se brisant et en semorcelant. Oescalcaires sont .du reste toujours intercalles. au ;milieu des marnes, vers la partie superieure du comple:;e hettan~ gien. II faut remarquer cependant que Ie massif cal caire environnant les mines de gypse entre Obidos et Caldas da Rainha, pourrait etre legerement plus recent et pourrait appartenir eventuellement au Sinemurien.

2.° --:,L'observation des contacts entreJes marnes hettan­giennes et la couverture jurassique qui leur est superposee nous Ii montre;

a) Que l'absence. d'une formation determinee, entta !'Hett~n~ien et. Ie J urassique ne P?U vai~ pas 't~u­Jours etre exphquee par une lacune sedImentaIre malgre laco.ncordance apparente souvent obsei'vee entre ces derniers.· .' .

b) . Qu1il il'y avait point de recouvrement de l'Infra­lias par charriage ou par grand chevaucherp.ent

'. de la part des formations jurassiques. ., c) Que tres souvent lavallee tiphoniqtie n'etliit pas

1ini~tee par des failles comme on I'livatt eru jus­.qu'ici, et eela, 'inalgre Ie remplissage argilo-bi~chi~' que que l'on observe treE! souvent sur les contacts.

3.° - L'ohservationdes contacts entre les marnes hettan­gienneset les depots pliocenesa faune marine astienne,qui recouvrent ces dernieres, au centre de l'aire tiphonique, nous amontreque Ie· plus sou vent ces· contacts etaient tresinclines et· parfois verticaux, 'Ies couches pliocenes se ·trouvapt.,.tres fortemeut deformees par des remontees' ou

14

par des boursouflements des mariles hettangiennes saliferes atgypsiferes. II y a done eu dans Ie cas des valIees tipho­niques une tectonique plastique qui s'est poursuivie depuis l'epoque de leur formation jusque vers la fin du Plio.cene.

De cette faC(on les faits observes nous ramenent dans les phenomenes de style diapirique dont l'intervention a deja ete preconiseepar Ie Professeur .carrington da Costa.

C'est en nous basant sur l'ensemble des connaissances precedentes que nous 8.vons organise la serie d'experiences doni la description suit; , ' ,

Principes.

Nous avons'suppose l'existence de ,deux masses, l'une inferieureplastique correspondantau complexe hettangien, l'autre superieure resistante et d'une densite beaucoup plus slevee que la premiere, correspondant it l'ensemble des fori. mations post-hettangiennes.

Utilisant les materiaux que nous avions so us la main, nous avona represEmte les marnes et les argiles hettangien­nes par de la vase du Tage saturee d'eau, done relativ&. ment fluide. ,Les formationspost-hettangiennes (Jurassique, Cretace

et Tertiaire)ont ete representees par un melange durci de platre et de kaolin, mais pouvant se deformer so us l'action de I~ pression. ' " II faut remarquer a ce point de vue que l'epaisseur

relative du complexe superieur n'apas ~te reproduite par suitedumilDllue ,de place, mais que 18. compression verticale exercee par ce dernier sur Ie complexe, plastique qui repre­sent~it I'Hettangi,eq, a ete realisee par la collocation d'un supplement' de ~harge it la surfacedela couche de platre.

Les couche,S, cal~ait;eS dolomitiques que l'on trouve intercalleesa la'p,a~tie'supei-ieure du complexe he~tangien ontete figurees' 'pa,J: des feuilles de papier, Toutes les experiences out ete, reali~eesdans une caisse a ,savon. ,,' ',' A: " ": " ' : Plusieurs cas Qnt ete

. <~.-!'r\~' B' successivement env.sa-~?: ,~',.:r~ ges et e"tudies. " _- '../ ' .. ' _~, 1.P~Dansnotre'pre~

," :" , ",- "miere experience (fig. 1) Fig. 1 ; j nous avonssuppose que

, ,Ia rupture d'equilibre a eM provoquee par une inagale distribution des sediments de

la couvertui'e.C'est~ainsiq.uedefil: d~pots fo.rmes eD;A I, et B' o.ntpu:y p.ro.duire des exces de charge,tandis' queP, QuIa co.uverture n'est.fo.rm~e, queparlaco.uche AB, representait un point de faiblesse.Avec descharges'suffisimtes des affais­sementsse'pro.duise:nt enA' et B'; co.mpenses 'par'unso.u­levemenLen' F, suivieventuellement par inne rupture. Un tel pheno.mene est en rappo.rts directs avec les pro.­ble.nies de sedimentatio.n, avec les vas et viens des trans­gressio.ps etregressio.ns marines o.U enco.re avec les appo.rts des materiaux de transpo.rt et. de d.ejectio.ns sur les bo.rds d'uu co.ntinent.

2.0 - La mo.ntee des marIieS a pu etre pruvo.quee o.u simplement' facilitee, selo.nl'idee, de P. Oho.ffat, par l'exis­tence d'unefaille o.U d'une fracture qui se serait fo.rmee a un mo.ment determine. Les materiaux ,plastiques de I'ln­fralias,;comprimes 'en pro.fo.ndeur par Ie po.ids des co.u­ches.'superpo.sees, auraient ,tro.uve (I.e cette fa~o..n, un point de so.rtie et Elnaurai~nt pro.fite 'po.ur s'y ,iujec­ter ElO ecartan,t· les lev-res, de cetta. fracture, en so.ule7 vant et en retroussant les co.uches de laco.n ver- . /} ~\ .. ' ture sur ses deux bo.rds ~ . . (fig .• 2)." I A ~<J \:"':c-." B I

3',0-Un resultat ana- L(- ..... >· '. ::----:-r. :J, lo.gue au precedent aurait '. r pu etre atteint par action , Fig. ,2 ' de l'ero.sio.nsi 1'o.n sup- '., ." ' po.se que celle-ci a, pu entamer et deblayer une' region deter,. minee, assez pro.fo.ndement po.ur qu'une,zo.ne de faiblesse s'y declare. L'accentnatio.n du pheno.mene et notamment lecreu­sement d'une large et pro.fo.nde vaUee d'erosio.n a pu. pro.­voquer Ie desequilibre. A, unmo.mentdo.nne l'influenc~ du .s,eulpoids des blocs A e ~ JJ,. aidee par la pressio.n' transmise par: les' argiles hettangiennes en desso.us du point de fai­hlesse-" est capable depro.vo.querJa ,rupture. avec so.rtie des

" materiauxplastiques en . """ :::(",\ 'r. : ." surf."" etredr .. sement . (; .~< / ::; ~;Z'" c Bf I, des co.uches ,sur les bords ~ .... _ 0/ " . ' • • ...... ..i..~, de.' lavalleetipho.nlque , " , .', - 7~. ainsi fo.rmee (fig:3).

Fig.S ' 4.~ - D,eux ,cas spe-, ciaux furen t examines

eusuite, tousdeux lies a des irregnlarites'.du so.ubasse­ment.

'16

a) Dans: Ie premier. d'entre, eux (fig;' 4). il s'agitd'un gradin·forme par Ie socl~. La poids de la couche'AB pro­vogue la conipressiondu ma1;f3riel plastique sous-jacent.

Le point de' faiblesse, ici, ce' place' au dessus' de la retombeedu' gradin., La couehe AB en, s'atfaisaIit doit se deforiner. Il yama a proximit& deO ou bien une for­

mation defl!3xure, ou bien il s'y 'produira une rupture qui per.;. mettra aux' marnes, de monter jusqu'a la

. surface du sol. Oe resultat peutetre accentueparun mou­

Fig. 4 'vement vertical de H ' l'un des comparti-

mantsdu substratum ou encore par un exces de' charge en A, par suite,' notamment, de l'ac,cumulation en ce point~ de sedimentstransgressifs ou de transport.

b) Dans Ie deuxieme cas (fig~ 5) on suppose l1existence d'nn horst forme par ' ' ' Ie sub~tratum ,et, noyel r--"1IA.---------~B;::;-..,r dans la masse des sedi- \' ",.. ... ~ 1 '<~\ ' 'I' ments plastiques: Les ,." / T , "

, ,.. ;~" ,'" resuItats de la:compres- ~,' ;r~~",' sio~ exercee par les. ~. ~1 couches ,de la couver- ~, , ",' ~,' ture stir las masse 'plas- $/////////////fi. tique ;sous:..jacente se- Fig. 5 ront com parables a ceux de: l'experience precedente,' mai~ ici H y aura .one rupture de'chaque co~e: du horst; si ce dernierestetendu, etseulement une"seule 'au"dessuss'il est peu large~Oette experience'verifie' 'assez ·exactement J'liypotheseemisa 'par de Margerie' etiflei'm, avec la differerice que ces derniers avaient suppose rexistence d'un bloc' :Central qui se sera it sureleve encohi;provoquant la mise en relief d!un anticli­nal centr8:1 qui par erosion aurait constitue la vallee tipho· nique.Dans lecss, present nous supposons au contraire que Ie 'bloc central n'a pas bouge mais que ce sont les deux compartiments contigus a, ce dernier qui se sont affaisses, Ie resultat final sur 18 deformation de -la couver­ture restant Ie meme dans l'un et dans l'autre cas. .

17

5.° - Laderniere experience (fig. 6) suppose un plisse­ment tangentiel pur et simple. Par suite de la compression la terale, la co nc h e AB se plisse, tan dis que la masse plasti­que pi'ofonde se ,de­place en remontant (' _,," , .... _- " ......... v vers' Ie sommet des v

anticlinaux; C'est Ie Fig. 6

cas des plis diapirs

-classiques. Les couches plnstiques, profitant des ruptures qui se produisent dans les couches de couverture s'y injec­tent et remontent ainsi jusqu'a la surface, en servant de lubrifiant dans les phenomenes de chevauchements ou meme de charriage.

Premiere experience.

Une premiere experience fut faite a titre de simple essai, dans Ie but de verifier Ie comportement des mate­riaux sedimentaires dont nous pouvions disposer.

A - Preparation et marche de l' experience.

L'experience fut realiseedans une caisse a savon qui fut utilisee egalement pour les 2eme, 3erne, 4eme et 5em• expe­riences et dont les dimensions interieures etaient les sui van­tes: longueur 43 cm; largeur 18 cm .. 2; hauteur 26 em, 5.

Le fond de cette caisse fut enduit d'une couche irre­guliere de platre dont l'epaisseur au centre, de l'ordre de 1 em, etait moindre que sur les cotes et dans les coins. Ce substratum, fut recouvert par la serie suivante:

Au sommet: - Une couche de platrecompact, recou­vrant uneautre, de ,platre 'grenu inal consolide. L'epaisseur de ces deux eou" ches reunies variait, Buivant les points, de 2 a3 em. 5.

' ................................. . -Une feuille ?egros papier.

. ' .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Une couche d'argile un peu sableuse

jaune fonce, ~aturee d'eau. Epaisseur 2 cm. 5 (couche «D > ) •

. . . . . . . .. , ... " ..................... .

18

, --'u.ne feuille depapier de'journal • • .. •. I • - ....................... : .................. ..

- U ne argile noire ligniteuse saturee d'eau (8 mm) . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. • .. .. .. .. .. .. .. .. .o ................... .

--.: U ne feuille de gros papier.

- Une argile noire ligniteuse saturee d'eau (2 cm) - couche :«:0 ».

.. .. .. .. .. .. .. .. .... .. ...... , ........ '" .. ' ..... '.' ................ .. - Deuxfeliilles de papier de journal.

.............. " ........... 0" ................ ' ............. ..

- U ne argile: noire ligniteuse saturee d'eau.(4'cm. 5)-couche .E.; "

- Deux feuilles de pa,pier de journal. ...................... .. ' ..... .......................... ..

- Une argile brune saturee d'eau (3 cm.5). ' ............ ' .......... "." ............. ..

, ~ Une feuiHe de papier de journal. Oouche «A»

,. ...................................... '

- U ne argile brune saturee d'eau. (3 cm. 5).

, - Une feuille de papier dejournaI. . ,

........................ " ....................... e ....... ..

, - Substratum de platre.

L'epaisseur totale de ce complexeetait Iegerement supe-rieur a18cm. '

L'experience futcommencee un samedi matin. Despoids furent places aux deux extremites de la caisse a la surface du platre consolide.

La partie centrale fut laissee libre de toute charge. O'est en ce:point, en effet, que selon les previsions devait se produire la rupture finale de la couche de platre et la remontee eventnelle des coaches pJastiqnes sons-jacentes. La surface du bloc fut constamment humectee d'eau pour eviter Ia dessication qui aurait angmente sa rigidite et necessite la colocation de charges infiniment plus grandes pour produire les resultats desires.

Le samedi soir, apres une augmentation de la charge,

19

un· reseau de fissures commenQa a se· former a la surface du platre qui se decollait progressivement des parois late­rales de la caisse et se' soulevait dans sa partie centrale, tandis qu'il s'affaissait Iegerement a ses deux extremites_

L'experience est restee en charge pendant toute la jour­nee du dimanche.

Le lundi matin Ie platre etait rompu dans la partie centrale de la caisse et dans Ie sens de sa largeur. Une fissure' Manta y etait ouverte et ses deux bords etaient redresses.

Un fort supplement de charge fut alors place aux deux extremites de .Ia couche de platre, ce qui achElva d'ouvrir la crevasse.

L'experience' fut terminee Ie lundi a midi. Dans la meme journee la moitie superieure de l'une des parois late­rales de la caisse fut enlevee afin depermettre aux couches inferieures, saturees d'eau, de secher. Oe n'est que dans I'apres-midi du jour suivant (mardi) qu'il fut possible d'ouvrir completement la caisse sans crainte··d'abimer les resultats de I'experience. ,

Un nettoyage tres delicat de Is: surface de la coupe fut ensuite necessaire. En effet en raison des pressions exer­cees, Ie materiel plastique avait eu tendance a remonter Ie long des parois laMrales de la caisse. Les couches succes­sives de papier l'en avaient empeche dans une large mesure, mais quelques injections s'etaient cependant produites Qa et la. Une fois ce nettoyageacheve, les bords visibles des diverses feuilles de papier, intercalIees entre Jes couches d'argiles, furant peintes a la gouache blanche pour etre plus visibles sur la photographie.

Les resultats de cette premiere experienM ayant ete . satisfaisants, il fut resolu d'utiliser les memes materiaux, tout en perfectionnant les methodes de travail dans les experiences suivantes.

B - Les resuliats obtenus.

Dans notre idee Ie complexe stratigraphique realise devait correspondre plus ou moins a la serie suivant!')·:

. 1.°_ La: couche superieure de platre devait representer l'ensembledu Jurassique avecses divers niveaux de calcaireset degres.

:2.°_ Le complexe plastique des argiles, avec ses feuil­les de papier intercalIees, devait representer Ie

20

, i complexe des marnes de Dagorda avec ses cal­caires dolomitiques interstratifies.

3.° - La fond de la caisse, avec la couche de platre qui l'enduisait devait represent~r Ie socIe .paleozoique recouvert par Ie c Trias'.

Les resultats de l'experience que nous pouvons obser­ver sur la figure 1 pl. I, ont ete les :suivants:

- La couverture de platre, superficielle, rigide, s'est afi'aissee aux deux extremites de la caisse ou .des fissures et des craquelures se sont ouvertes a sa surface,.irradiant des points· de compression et d'application des charges.

Au contraire dans Ia partie centrale, la couche s'est soulevee en formant une voute anticlinale rompue, dont l'orientiltion coincide avec la largeur du recipient utilise.

La grande crevasse. transversale etant ouverte, ses levres se sont ecartees au fur eta me sure de l'accroissement de la pression en se fissurant it leur tour. La conche. superieure de platre s'est redressee sur les deux bords decette cre­vasse jusqu'ii atteindre une inclinaison de plus de 45°,

Comme on peut Ie voir (PI. 1,. fig. 1) a la fin de l'expe­rience, la surface du platre apress'etre affaiss.ee ne se trou­vait plus qu'a 12 cm du fond de lacaisse a gauche et a 13cm,5 du fond adroite.

Dans la' partie 'centrale de la caisse, la levre gauche de la crevasse etait remontee jusqu'a 23cm du fond et la levre droite jusqu'a 24cm. Dans l'intervalle des deux, la surface du platre grenuse trouvait a 190m du fond.

L'ouverture de 1a crevasse centrale fut accompagnee, sur ses deux bords,par un decollement des deux couches de platre compact et grenu. Lacouche superieure compacte et· rigide s'est releveede part et d'autre. La couche infe­rieure grenue et passive ne 1'3. passuivie. 'Le resultat de ce phenomene fut la formation d'une depression centrale anti­clinale, qui n'est due exclusivement qU'a des causes tecto­niques.

t La couche de platre grenu s'est deformee, mais craque­lee et brechique comme elle etait, son seul role fut d'amor­tir les pressions transmises.

La couche cD, constituee par une argile janne un peu sableuse, a suivi Ie mouvement general. Elle s'est soulevee au centre par la montee verticaledu noyau anticlinal.

Elle s'est amincie par contre, lateralement, en dessous des points ou sesont exercees les compressions. Sur Ie flanc gauche de l'anticlinal forme, il y eutun leger afflux de

21

masse qui n'a pn atteindre Ie sommet dn pli par snite du sonlevement central de lacouche sons-jacente «0,.

Les deux feuilles de papier separant les conches cO, at cD, ont 8uivi Ie plissement, mais les pressions exercees ont ete insuffisantes pour les rompre. EUes forment un anticlinal un peu dissymetrique. La couche d'argile noire intermediaire a ete fortement comprimee. EIle- est devenue plus mince qu'elle ne l'etait. --

La couche cO» a ete fortement ainincie sur les cotes, en dessous des points ou se sont exercees'les compressions. Mais l'aflux de masse qui s'est produit en direction du sommet du pli a ete insuffisant pour rompre la resistance opposee par les couches su perieures. '

La feuille de papier qui separe les couches. B , et cO:. presente, sur l'axe de l'anticlinal, un petit pli tres aign. O'est certainement Ie point ou se serait produite une'rupture au cas ou les compressions eussent eM plus fortes.

La couche c B, s'est regnlierement amincie sur Ies cotes en meme temps qil'elle subissait undeplacemeilt de masse en direction de -l'axe dn plio Mais Ie mouvement qui s'est produit au milieu dn complexe cA» semble avoir neutra­lyse en partie cette impulsion. En effet si nous observons ce qui s'est passe dans ce complexeinferieur', constitue par denx couches d'argile brune separees par un feuillet de papier et dans Ies deux couches de papier qui Ie surmontent, nous voyons que les deplacements de masse y ont ete moins importants que dans les autres niveaux. 'Les pressions cependant y etaient grandes. mais elles n'ont produit un commencement de plissement des feuilles de papier super­posees; que dans l'axe de l'anticlinaI, ou 1'0n observe un pli!:!sottement tres complique avec ruptures et froissements importants, qni dans la nature auraient produit des breches.

On se rend parfaitement compte que si les pressions verticales sur Ies cotes de l'anticlinal avaient ete plus for­tes, Ie meme phenomene aurait affecte les conches de papier superieures. Le soulevement du pli se serait alors accentue avec un plus grand aff:l.nx de masse vers Ie centre del'anti­clinal dont Ie noyau se se'rait souleve verticalement.Les couches plastiques auraient fini par rompre Ies couches plus resistantes du papier et seraient remontees jusqu'a la surface. au centre de la vallee auticlinale en voie de forma­tion. Enfin pour terminer cet examen, nous signalerons encore que Ie fond de Ia caisse enduit de platre- n'eut qu'un role secondaire. Grace a sa forme, plus elevee sur

22

les cote-s et plus basseau centre; it a du avoir une certaine influence sur la masse plastique en la canalisant et en diri­geant, au moins localement, son ecoulement.

- La realisation de cette premiere experience d'essai nous a perm is de faire une serie d'observations quant aux qualites et !lUX defauts des materiaux employes.

Le choix, du platre compact pour representer la cou­verture rigide mesozoIque, avec seS couches de gres cal­caires, futparticulierement heureux. Par contre la couche granuleuse sous-jacente ne servit qu'a amortir les pressions transmises par Ie materiel plastique. Ii fut ,done resolu de I'eliminer.

Le choix des feuillesde papier pour representer les couches de calcaires dolomitiques, intercalles au milieu des . marnes de Dagorda, a donne egalement de bons resultats. Cependant ce papier s'est montre trop resis­tant, ce qui necessita l'essai ulterieur d'un autre; plus brisant. .

Le materiel plastique d'argiles saturees d'eau, qui figu­rait Ie complexe des marnes et des argiles de Dagorda, nous a donne des resultats interessants. Oependant nous avons remarque qli'en cas de retard apporte dans la pre­paration de l'experience, il commenc;ait a se produire au sein de la masse, un phenomene de sedimentation. Vele­ment argileux se deposait au fond, tan dis que l'eau remon­tait vers la surface ou s'ecoulait par les joints de la caisse. De cette fac;on les couches d'argile devenaient· progressive­ment plus compactes et opposaient une resistance infini· ment plus. grande aux pressions rec;ues, necessitant des charges tres importantes pour qu'une deformation s'y produise.

Comme on I'a vu, la dMormation en anticlinal, du materiel utilise dans notre experience,a ete possible du fait que nous avions exerce a la fois sur les deux extre­mites de la couverture de platre, uile pression croissante provoquee par une augmentation progressive des charges employees. Par contre Ie milieu de celle-ci avait ete laisse exempt de tout poids, de maniere a ce que seules les pres­sions transmises par Ie materiel plastique profond puissent s'y faire sentir.

Si nous supposonsque dans la nature, la remontee des argiles hettangiennes dans les anticlinaux tiphoniques pent etre attribuee a la pression exercee par Ie poids des couches de ·la couverture qui les surmonte, . encore faut·il

23

distinguer plusieurscas que nous ·etudierons;suceessive* ment dans les pages qui suivent.

Deuxieme- experience.

La detixieme experience' de vallee tiphonique avait pour but de nous montrer les phenomenes qui devaient se produire dans Ie cas oit Ia rupture des couches de la eouverture rigide aurait ete faeiliMe par l'existenee prea­lable d'rine faille.

A - Preparation et marche de l' experience.

Dans la caisse a sa von qui avait servi pour l'experienee antedeure,la serie suivante fut placee:

C. 6 - Couverture de platre avec,' kaolin (environ 5 em) . • • • • .. .o" ................................ ..

- Une feuille de papier . . . . . .. . . .. .. . . . . "., ~ ........

C. 5 - Vase du 'l'age saturee d'eau (2 cm. 5) . .. .. • .. .. .. .. • • .. I ..................... ~ •••••

- Une feuille de papier de journal.

c. 4 - Argille grise additionnee de chaux (4 em.) .

............................................... . ;,. Une feuille de papier de journal.

C. 3 - Vase saturee d'eau (5 em.).

Une feuille depapier.

C. 2 - Vase saturee d'eau (7 em.).

C. i-Kaolin grossier meuble avec gra­viers de quartz (2 em. environ) . .. • • .. • • .. • • .. • • • ' .......... r ........ .

L'epaisseur totale de eette serie etait de l'ordre de 25 a 26 cm. _.

Une coup.ure verticale prealable fut faite dans Ia couche consolidee de platre et de kaolin, dans Ie sens de la lar-

, i 1

24

gllenr 'de lacaisse) a egale distance des den~ extremites de cette derniere, ou des poids respectifs de 2 kgs, 150 et 2 kgs, 620 fnren t places.

Denx hen res apre3 Ie commencement· de 'l'experience Ie senl re,snltat de la compression fnt nne tres lagere conr­bure de la conchesuperieure dn platre an- voisin age de la faille . centrale. L'nne des levres de cette derniere se tron­vait~nn pen plus hante qne I'antre . . . Les charges furent ensnite progressivement angmen­tees jnsqn'a atteindre en fiu d'experience 10 kgsa' chaqne extremitEi. An bont de 24 heures aucnn resnltat ne s'etait encore prodnit.- La caisse· fut alors onverte.' Int6rienre­ment aucnne deformation notable ne s'etait produite dans la 'position des conches. .

L'insucces de cette experience doit ette attribnea nil phenomene de sedimentation qni s'est realise it I'interienr de la caisse. En effet pendant Ii preparation de I'expe­rience il y eut nne separation an sein de la masse fluide. L'eIement argileux s'est depose au fond, tandis. qne l'ean est remontee .vers la surface en s'ecoulant an fur et a mesure par les joints de la caisse. A partir de ce moment la- masse de 'vase restante est devenue· plus visqueuse, les conches de papier intercallees augmentant encore la resis­tance. Le resultat fut que la snrcharge devint rapidement insuffisante pour deformer Ie materiel mis en canse.

L'experience fnt recommencee Ie meme jeur en ruodi­fiant la dil!position des couches et la composition des mate­riaux employes. La serie suivante fnt disposeedans la caisse.

C. 8.- Kaolin et graviers.

C. 7 - Platre et chaux (0 em., 5).

C. 6 - Vase sataree d'eau (7 em.) . . ~

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Une feuiUe de papier.

C. 5 - Une conche de platre (0 em., 5).

- Une feniUe de' papier.

C. 4 - Vasesatnree d'ean (1 em., 5)., ,' •••• ~ •• ; • • • • • • • •• 'oi •••• ....;

25

- Une feuille depapier.

O. 3 - Argile verdatre melangee avec de Is " vase et de la chaux (1 em;; 5) (= B) .

................ . . . ............. . O. 2 - Vase sturee d'eau (3 em.) (= A).

• • • • • • • • • • • • • .1 • .... • • •••••• ~ • .-

"- U De feaille de papier . ... I···· .. ·· ....... .

O. 1- Kaolin avecgraviers de quartz (2 em.). ,i

L'epaisseur totale de cette serie etaitde l'ordre de 20 em., environ."'"

Une coupure fut fait~ dans ,la, <i'ouche superieure de platre durcii etd'e chaux. ' " "j,

Despoids croissants furentensuite prQgressivement plac'es aux deux extrei:Jiite~ de 18. caisse jusqu'a parfaire un total de 10 kgs. a chague bout. '

Au bout d'une demi-heure, la couverture rigide a com­m:ence a s'affaisser aux deux extremites et a se t:elever Iegerement au centre. Puis une forte remontee de materiel visco-liquide vers la surface se produisit. Sa sortie it. l'exte­rieur parecartement des l~vres de la faille, provoqua une vraie inondation. ;

,L'experience ayant ete terminee. on attendit48 heures pour ouvrirla caisse afin de laisser secherle materiel.

B - Les resultats obtenus.

, La co~c,he du 'kaolin de' b~se (C. 1) n'a pas bouge 'a l'exoeption ,de?quelques grains superficiels qui ont ete engloMs dansla masse, de vase C.2 (=A).

La couche d'argile C. 3 (= B) a ete fortement com­primee 'et laminee sur les 'coMs OU elle a pratiquement disparu. Par contre toute sa masse s'est reportee vers l'axe dn pli ou elle a forme une serie d'ondulations tendant a remonter vers la surface.

La ,couchee. 4 qui est une vase additionnee de chaux, visible, seulementsur les cotes, surtout a gauche, apra­tiquement disparu au centre du pHou sa masse est venue se melanger au materiel' des couches superieures en don­nant un magma qui; rompant les diverses feuilles de papier, est venu jaillir en surface par la coupure de la faille.

26

La couche de. vase C. 5 a suivi Ie mouvement general, toute la masse s'etant reportee vers Ie centre ·du plio Cette couche s'esttrouvee, comme les autres,tres amincie sur les cotes. Une grande poche s'est formee du· cote droit en c C~ .. Elle n 'a pu se joindre au noyau anticlinal par suite de la remontee de «B».

La coucha C. 6, representee par de la vase additionnee de kaolin impur. avec graviers, a ete comprimee sur les cotes, mais plus dure, elle a mieux resiste. Elle a cepen­dant ete laminee et dechiquetee pres des bords de la faille par la remontee de la masse plastique.

La couche .0. 7 (pHl.tre et kaolin), qui ,represente Ie eomplexe jurassique, a ete fortement redressee au milieu et s'est affaissee sur les cotes, en comprimant considerable­ment les couches sous-jacentes, dont quelques unes ont ete laminees.

Enfin la conche de sable et.de kaolin avec graviers.C. 8, a suivi Ie mouvement de C. 7. It n'y a rien de special. it, en dire ..

Troisieme experience.

A - Preparation et marche de l~experience.

La troisieme experience eut pour but d'observer les deformations produites it, l'interieur de la masse plastique et dans la,:couverture resistante, lorsque la rupture de cette derniere a ete facilitee par lecreusement prealable d'une large vallee d'erosion.

En utilisant Ie meme materiel que precedemment, la serie suivante .fut placee dans la caisse it, savon:

C. 6 - Chaux eoncretionnee (ajoutee apres la fin de l'experience) .

.. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ~ ................... ' ........ .. C. 5 - Platre durci(4 em) - Son epaisseur

. au fond de la vallee d'erosion etant de 2 cm. 5 . .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ...... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..

- U ne feuille depapier mince .

. C.4 '"- Vase saturee d'eau (B) - 3cm.

- U ne feuillede. papier mince .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. ~ ........ ..

:.'

27

C. 3 -- Vase saturee d'eau (B) ~ 3cm.

- U ne feuille de papier mince.

0.2 - Va's~ '~~t~~~~ 'd'~~~' (A)~~~aisseur 7 cm. aux deux extremites et 4 cm. au centre.

O. 1 - Oouche de chaux mouilIee . . . . . . . . . . . . ' ................... .

La couche O. 6 a ete placee dans la caisse apres la fin de l'experience, pour y combler, aux deux extremites, les creux qui s'etaient formes sur les emplacements on avaient ete places les poids. La couche O. 1 represente Ie substra· tum, auquel contrairement a ce qui avait ete fait dans les experiences anterieures, nous avions donne une forme en ,dome pour observer l'influence que cette disposition pou­vait avoir sur les deplacements de masse au sein du mate· riel plastique sous-jacent.

U ne vallee de 4 8. 5 cm de large fut creusee transversale­mentdans la couche de platre superieure, plus ou moins

'8.' agale distance des deux extremites da la caisse. Une epaisseur de 2 cm,5 fut laissee a la couverture de

platre au fond de la vallee. , La platre fut maintenu humide pour rester plus defor­mable et moins brisant, au contraire des experiences pte· cedentes on il etait devenu tres rigide.

- L'experience 'commencee a une heure de l'apres midi, fut terminee cinq heures apres.

- Une premiere charge de 2 kgs, 550 placee a chacune des extremites de la caisse ne produisit, au bout d'une demi-heure, qu'une tres faible deformation. Oelle-ci fut accrue par la collocation d'un supplement de charge de 4 k~s, 750 a chaque bout.

La couche de. platre commen<;a alors a s'aft'aisser de part et d"autre d'un' soulevement central, tandis qu'pene remontee de vase se produisait Ie long d'une des parois laterales de la caisse, a la faveur d'une fissure produite dans lacouverture (cote gauche de la figure).

: Cettesortie de materiel plastique eut pour consequences d'acaentuer encore la deformation genera Ie. IJe bombemimt central faisant de plus en plus saillie, une rupture tres irreguliere se produisit sur Ie fond de la vallee, avec

28

arrachements et production de breches. Une'surcharge de 2 l}gs. 250 a chaque extremite, aoheva d'ouvrir un passage it ,une importante remontee de vase qui, parvenant jusqu'a la surface, inonda tout, en englobant dans sa masse des blocs de pillitre arraches it la couverture.

Apresia fin de I'experience, suivie d'un intervalle de repos de 24 heures, la caisse fut ouverte afin de permettre l'observation des resultats obtenus.

B - Les resultats obtenus.

Une faille presque verticale s'est formeea gauche, dans Ie bloer de platre de la couverture, tandis qu'a droite une forte dechirure de torsion s'est ouverte a la base de la couche et s'est remplie aussitot par une injection de ,vase.

Sur les deux bords de la crevasse ouverte dans Ie fond de la vallee centrale primitive, la couche de platre s'est relevee presque it la verticale.

En ce qui concerne Ie complexe plastique, on remarque un leger soulevement de la couche - A.» Ie long des parois laterales de'lacaisse ainsi qli'au centre, en dessous de la crevasse ,centrale. Uri afflux de masse s'est produit en Ce point, arrachant Ie papier qui recouvrait cette couche a gauche et Ie plissant localement. ' ;

La couche -B. a ete laminee. Une lentille ena subsiste a gauche (B) protegee par Ie leger bombement central de la couche «A~.

A droite, l'afflux de niasse vers Ie centre et surtout la dechirure dans la couverture deplatre, ont provoque un mouvement local qui eutpour eft'et de faire disparaitre Ie papier qui separait c B> de « 0 •. La masse plastique de c B ~ est remontee verticalement dans la decliirure anticlinale pro.duite au centre.

Enfin la couche «0» n'a subsisM que du cote gauche, tan dis q~'el1e a disparu it droite, ou sa masse s'est en grande partie melangee avec - B. et en partie ecoulee vers la surface.

O'est dans cette troisieme experience que furent obtenus les meilleurs resultats quant au comportement des feuilles depapier qui devaient figurer les calcaires dolomitiques intercalles verso la partie superieure du complexe hettan­gien. et que ron trouve toujours en position sinon verti­cale, tout ail moins tres fortement redress~s et rompus.

29

Quatrieme experience . . ,

Dans Ie cadre general de,s experiences precedePtes, la quatrieme eut pour but de verifier l'influence que, pouvait avoir sur les couches superposees, la presence d'une irr,e. gularite du socIe, notamment d'un gradin, de faille ancien.

A -' PrJp"aration ei marche dc l' eXperience.

Ungradin en briques de vase secMe fut edifie sur Ie fond de Ia caisse, dont il occupait toute lamoitiedroite. Sa hauteur etait'de 8 cm. 5. ' "

Une premiere couche de vase fluide c A~ fut, ~nS1iite coulee par des sus, de ~aQon a Ie noyer. Cette premiere couche avait donc une epaisseurde 3cm. 5 audessus du gradin et de 12 cm. a !'exttemite opposee, on elle reposait directement sur Ie fond.- -

Etant .donne Ie fait que la- vase sechee absorbe Ie l'eau et devientfacilement deformable, Ie gradin de vase 'sacha futprealab~ement recouvert d'une feuille de papier be'moin, qui d,evait permettrea hi fiu de I'experiencede verifier Ie comportement de sa: surface ..

La serie suivante fut ensuite placee dans la caisse., , "

C. 5.-:.. Une couche de platre durci, .maintenu hum ide, pour qu'il puisse conserver une certaine plasticite (2 cm. 5) .

. - Deux feuilles de papier de journal. ... , ......................... e, .... ". .. .. .. .... .." ... , ..

C. 4-Vase saturee d'eau (6.cm.). • .. ..................... 0' ....... ". .. .. .. .. .. .. ,

.::..... Une feuille de papier de journal. .. "s ................................ " ......... - ......... ..

C. 3-Vase saturee d'eau (2 cm., 5) . ......... .... 0"· ...................... °

0" .... ..

. ..::..... Deux ,feuilles de papier de journal. .............................................. , ......... ..

C. 2 - Vase saturee d'eau (4 cm.) ............ , ............................. ·s ..

"""'"':Une feuille de papier de journal.

C. -i L. V~s~'~~t~'r~~ 'd'~~~ '~i~~~~' (·~·A·:). --. '

.......... t .•.• ................... · •.• ·.'.0._ ................ .. , Substratum."

80

La preparation de l'experience une foi8' terminee, des charges inegales furent placees a la surface du platre, aux deux extremitlSs de la caisse, les plus grandes du cote OU la vase etait la .pIus 6paisse et les plus petites.a l'extremite opposee'de Ia caisse, c?est a dire au dessus du gradin.

Ces charges furent progressivement augmentees jusqu'a parfaire un total de 7 kgs. 5 d'un cote et 2 kgs. 750 de l'autre. .

De ;meme ,que: pour le~ trois experiences precedentes, .sous l'efi'!lt des poidsplaces a sa surface, la cou verture de platre s'afi'clissa progressivem~nt, cet afi'aissement ayant ete plus important dans la moitiegauche de la caisse, ou l'epaisseur de 1& masse plastique etait plus grand~~ . La rupture de lacouche de platre, qui se produisit sur laverticale du gradin de faille, fut suivie par un~ .forte sortie de vase qu'il fut necessaire d'evacuer.

L'experien:ce eut un"e duree totale d'environ deux heu­res., Elle fut arreMe quand toute deformation eut cesse de seproduire. La caisse fut ensuite abandon nee pendant 48 heures aHn de permettre au materiel de secher.

Apres I'ouverture, un nettoyage preliminaire degagea la coupe des bavures et injections, qui s'etaient produites Ie long des parois. Les faits suivants purent alors etre observes":

B ~ Lesresultats obtenus. " .

La moitie gauche de la couverture de platre s'est forte­ment afi'aissee jusqu'a ateindre presque Ie fond de la caisse. Une partie de la masse plastique sous-jacente a ete chas­see vel'S Ie haut et la droite, en direction de la fracture produite dans Ie platre.

Les couches de papier ont suivi ·Ia deformation gene­rale. Les couches plastiques superi~ures ont gicIe vel'S la surface par la dechirure produite et s 'y sont ecoulees. Un commencement de remont6ede vase s'est produit Ie long de la paroi gauche de la caisse ..

Sur la verticale du gradin profond, Ia couche supe­rieure deplatre s'est rompue 10calement par dechirure irreguliere, qui passe lateralement Ii une flexure.

Ce dispositif rappeUe beaucoup celui que 1'0n rencon­tre .dans Ie val tiphonique de Fonte da Bica (Rio Maior). Mais dans la nature, la formation d'nne vallee tiphonique

31

a partird'un tel accident necessit~ nne attaqne .ulMrienre de la voute par l'erosion. " ' i' La moitie droite de la conche snperienre de platre a com prime les conches plastiqnes .soUs jacentes, ainsi qne les feuilles de'papier intercallees en lenr milien. La masse plastiqne a :donc diminne considerablement d'epaisseur et s'est econ16e vers la ganche. i La pression qnia ete treg progressive n'a pn rompre les fenilles de papier, probablement treg sonples.

Le socle s'est legerement dMarme par snitede la com­pression.

A la fin de l'experience, dn sable e~ de la vase ont ete places a la surface de 111. convertnre de platre, dans III. moitie ganche de la caisse, ponr comble.'r la depression qni s'etait crensee snr l'emplacement des poids. .

Dans la. nature, la moitie droite de l'experience, an dessus du horst profond devrait representer grosso modo, l'enseinble dn massif jnrassiqne situe a I'Ouest de Rio Maior. La fractnre onverte dans Ia couvertnre du platre correspondrait, par'sa position, an Val tiphoniqne de Fonte da Bica, tandis qne 111. moitie ganche de l'experience com­prenant Ie bloc affaisse, reconvert par Ie comblement de vase melangee de sable, ponrraitfigurer Ie bord occiden­tal du Bassin dn Tage avec spn rempli~sage tertiaire.

Oinquieme experience.

Dans l'experience precedente nons avions observe Ie comportement d'nn materiel deformable an dessns d'nne irregnlarite du socle profond, par example d'un ancien gradin de faille dn soele paleozoiqne, reconvert par des depots pIns recents.

Dans la cinqnieme experience tont en nons maintenant dans Ie meme ordre de faits, nons avons cherche aobser­ver les phenomenes qni devaient se pl'odnire en presence d'un horst .complet et non plus d'nn simple gradin,

Dans l'nn comme dans l'antre cas, Ies deformations ont eteprodnites par des pressions verticales.

A- Preparation et .marche de l' experience. ..; : . En ntilisant les materianx employes ponr les experien­

ces . prec~den,tes, notre premiere preoccupation fut de pla­cer<au.fond de Ia caisse nne brique de vase secMe destinee

32

a representer un horst. Oette briquefut enveloppee dans un papier de journal destine a la proteger et servir:d'indica­teurau cason cette derniere aurait subi une deformation au cours,de l'experience.

La longueur de la brique correspondait a lalargeur de la caisse (17 cm.,5); sa largeur etait de 13' cm.; sa haute~r de 10 cm.

Ceci fait, 'Ie horst, iuitialfut noye dans une couche de vase qui Ie recouvrit sur une epaisseur de 3 cm.De's deux cotes du horst, l'epaisseur de vase etait donc de 13 cm. '

Au' dessus de cette couchede vase furent placees suc­cessivement, tl-ne' feuille de journal; une couche :de vase saturee d'eau de 4cm. d'epaisseur;une deux:ieme feoille de journal; une couche de vase 9 cm., 5; en fin urie cotl-che de platre d'une epaisseur de2 cm.' environ, qui fut maintenue humide afin de garder son pouvoir defor­manto

qomme pour les experiences precedentes des poidscrois,;. santsfurent progrl;lssivement places a la surface de la cou­che 'de platre aux deux extremites de la caisse, jusqu'a atteindre 6 kgs370 dans la moitie gauche de la caisse at 5 kgs 485 dans la' moitie droite de celle-ci.

Les deformations observees furent realisees 'en trois temps successifs. ,

Apres la mise des deux premierea charges (c'est it dire 2 kgs 700 a gauche et 2 kgs 310 a droite) la couche de platre a commence a se deformer en donnarit un sori.Jeve­ment en son centre, c'est a dire au dessus du horst. Ce sou­levement fut bientot suivi par une dechirure' irreguliere et sinueuse qui se- produisit en laissant sortir un :Hot de , vase.

Ce ,depart, elH comme eft'et de provoquer un aft'ais­sement general 'de 1a couverture de platre. Les deux blocs qui etaient resultes de sa fracture se rejoignirent" alors, Ie bloc de gauche chevauchant legerement celui de droite.

La pression continuant a-s'exercer, les couches de vase plus profondes et plus visqueuses continuerent a reagir seules, provoquant it 1a suite du deplacement de leur masse, un nouveau soulevement de la couche resistante de platre.

L'experience fut terminee ,une heure 'apres son com­mencement et lorsque toute deformation se fnt, ar'retee.

33

B- Les resuUats oblerius:

La caisse ne fut ouverte 24 houres apres l'achevement de l'experience, afin de laisser sechet· Ie materiel. Le len­demain de l'ciuverture, la section decouverte fut nettoyee. Les couches de papier et la couche superieure de platre furant peintes it la gouache blanche, afin de permettre la photographie de l'ensemble tel qu'on peut l'Qbserver sur la figure 5.

Le hor!?t central, designe sur la· figure par l'indication de. c substratum ~ n'apas bouge et n'a sqpi aUCQne defor-Ipation appreciable. '. . .

,La couche. de vase «A.. n'a pas ete plissee. ~on epais­seur au dessus du horst a Iegerement dim~nu~ passant de 3 a 1 cm. Au contraireaux deux extremites de la caisse elle a subi uneassez forte compression qui a prpvoque un !l~placement local de masse vers les parois laterales, Ie long desquelles, des rem on tees de vase se sont produites, retrous­sa~t Jes bords de la couverture de platre. qui s'afi'aissait .

. La feuille de journal qui separe les couches ~ et B a sui vi Ie mouvement d'afl'aissement de la couverture de chaque cote du horst et s'est eloignee des parois laMraies de Ia caisse. .. ..

La couche de vase «B. a ete Ie si~ge d'undeplacement de masse en direction du centre. Des deux cOtes du horst, son- epais'seur a eM considerablement reduite,' tan-dis qu'au dessus de lui une arrivee de materiel s'est produite provo-'­quant du meme coup un Boulevement de Iii. couche de pla­tre sur les deux levres de Ia fracture cen trale.

La feuille de journ-al separant les couches «B, et «0» a suivi Ie m'ouvement de Ia couche «B >. Un exces de pres­sion1'aurait certainement rompue au des sus du horst, ce quiaurait permis a la masse plastique de «B» de remon-ter .iusqu'en surface. . ,

L'epaisseur initiale de Ia couche «0. (9 em, 5), a ete considerablement reduite par Ie depart de vase qui s'est produit au moment de la rupture de la couche de platre.

La couverture de platre a subi un affaissement aux deux exhemites de lit caisse ou ses bords ont ete retrous­ses. Sur les deux levres de la fracture centrale, elle s'est trouvee au contraire fortement redressee, la levre gauche venant chevaucher la levre droite,

Un certain nombre de fractures se sont produites dans la masse meme du platre.

34

La plus remarquable est celle q,ue:l'on observe sur la droite de la figure et qui, dans la nature, aurait donne une faille inClinee conforme.

,La masse de vase quisurmonte la couche de platre ya eM disposee en fin d'experience" pour combler les creux qui s'etaient formes sur :Ies ~mplacements des charges.

8ixierne experience.

Apres avoit etudieles differentscas 011' les plissements pouvaient etre provoques par des pressions verticales,'une derniere experience fllt faite pour etudier Ie cas special oil, Ie soCIe etant ,uni, on exerQait sur I'ensemble de la serie precedente, un,e pression later,ale. '

Notre intention, en cette circonstance, etait d'etudierle cas special et complexe, ou les pressionsd'ordre vertical, provoquees par Ie poids des couches, etaient conjuguees avec une pression laterale, tan dis que la couverture res is­tante presentait des points faibles, pouvant influencer les deformations, par exemple un bassin ou une vallee d'erosion suffisamment large.

Preparation et marche de ,Z' experience. ,

. Les materiaux suivants furent places dans une caisse un peu plus grande que ,celIe employee pour les experien­ces preceden tes :

Au sommet, une . couche de platre peu consolidee, d'epaisseur variable d'nn point it l'autre (5 em it 15 em).

A. la surface de ce platre furent posees trois briques de vase sechee, separees les unes des autres par des'inter­valles de 13 cm environ, qui devaient representer des zones erodees de la couverture, donc des points de faiblesse de celle-ci. En dessous de la couche de platte venaient successivement:

- U ne feuillede journal. .......................

0- Vase saturee d'eau (11 cni,,5).

, - U ne feuille de journal. ....... '" ............... ..

B - Vase satur~e d'eau (7 cm).

35

. - Une feuille de journal. . .•••••••••••• • It.· •• •••

A -.Vase satUrt3e d'eau (10cm, 5). . . . . . . . . .... . . . ... ~ .. ,. '.' .... ~ Substratum represente :par Ie fond

de."la caisse;

Une compression progresssive fut exerce~i'~~r' Ia.s~rie precedente de droite a gauche, au moyen d'll,ne planchE) verticale dont la hauteur etaitcelle de la caisse. Progres­sivement la couche de platre se dMorma. Des bombementE? anticlinaux cQmmencerent a se former dans les intervalles des briques ,de vase. Au sommet de ces anticlinaux, des· crevasses radialess'ouvrirent, dont l'allongementetait parallale a. celui des briques, done aussi de leurs inter­valles de separation.

Une importante sortie de vase liquide se produisit Ie long des parois de la caisse, ce qui eut pour efi'et de pro­dnire ensuite un afi'aissement general da la couverturede platre et de faciliter davantage encore son plissement. .

L'experience fut arretee au moment ou la distance primitive entre les deux extremites de· la masse com­primee, fut reduite a ses deux tiers.

B - Les resultats obtenus.

Au . bout de 14 heures, la caisse fut ouverte" puis Ie materiel ayant 'seche, la section des couches de platre et les tranches des feuilles de journal furent peintes a la gouache blanche pour en permettre la photographie.

De prime abord, l'e,tude de la coupe obtenue, nous a montre une tras ilette dysharmonie de plissement entre les couches superficielles et les couches profondes.

- La couche de vase «A. n'a eta plissee qu'a ses deux extremites, c'est a dire a droite, du cote ou s'exer<;aient les pressions laterales et a gauche ou s'exer<;ait la resis­tence de 1& paroi de la caisse. lci comme la, il y eut une tendancea la remontee de la masse plastique, indiquee par la dMormation du journal qui separe les couches. A» et «B. et qui a suivi Ie mouvement de« A >. Partout ailleurs'la couche cA. s'est gonfiee en bloc. .

- La couche c B. s'est fortement plissee, comme l'in­diquela feuille de journal separant'les couches «B» et c C,. Cette derniere s'est deplacee lateralement et toute enti.ere

vel'S la gauche; en donnant un pli qui delimits une arrivee de vase. Partout ailleurs la couche • B:b a subi une reduc­tion provoqilee par Ie depart d'une, partie de sa masse qui ~st alMe se'melanger it celIe de la couche • C"

-'- La couchee C" treg fortement dMormee, a ete com­primee it droite et sa ·masse eut tendance it se deplacer vers la gauche. Mais elle a ete genee dans ce mouvement, par la resistence de la couche de platre e D;, dont elle a iIijecte les crevasses. ,',

- L,acouverture deplatre • D» s'estplissee en donnant deux anticlinaux, qui cortespondent chacun, it un inter­valle entre deux briques de vase secne. La masBe"de platre s'est craquelee et. les fissures qui s'y sont produites ont ete injectees par la vase fluide, de la couche • C ». ,

- Les briques de vase seche .E» ont ete Boulevees et bascuIees de la droite, vel'S la gauche ce qui s'explique par Ie fait qUI:) lapousEee rec;ue est venue de la droite. C'est Ie cote droit de chacune des ces briques qui s'est donc souleve du meme ,coup; provoquant en contre~partie, leur a!faissement du cote gauche. '

CONOLUSIONS GENERALES.

A - Oonsiderations sur la realisation des experienves.

La preparat~on de nos experiences a 'necesite la resolu­tion,prealablede plusieurs problemesd'ordre pratique, parmi lesquels nous devons signaler: ' '

LO -'- Le choix du recipient destine aux experiences. 2.0_ Le choix des divers mat6riaux q'ui devaient etre

employes pour la realisation de 'ces dernieres. : 3.0

- La m,aniere d'obtenir des pressionssuffisantes pour produire les phenomenes que nous voulion,s etudier.

1.0 - Le choix du recip,ient.:

" Ce choix dependait de 'plusieurs facteurs.' . A - Le premier d'entre' eux fut celui des dimensions

du repient. Celles-ci dependaient avant tout, de la nature et du

volume deB ~ateriaui. que l'on, voulait employer dans chacllne does experiences.

, Si nous admettons gu'en l'absence de tout mouvement tangentiel; une masse phlBtique peut soufever 'et traverser

37

diapiriquement les terrains qui la recouvrent sous l'eft'et de la compression due a leur pesanteur, deux conditions doivent etre rem plies :

a) II faut que l'epaisseur de la masse plastique soit grande et que la densite de cette derniere soit plus faible que celIe du complexe superpose. ..

b) II faut que l'epaisseur des terrains de la couverture soit grande egalement.

En raison de ces deux principes, Ie recipient qui devait servir a nos experiences sur les valIees tiphoniques devait etre suffisamment profond pour recevoir une epaisseur reguliere de materiaux. Mais il fallait se rappeler aussi que toute aumentation de celle-ci necessitait obligatoire­ment pour obtenir des resultats semblables, une augmen­tation de la valeur de la compression exercee.

II est de to ute evidence que l'emploi d'une faible pro­portion de materiaux conduit a des experiences faites· a echelle reduite, ce qui souvent est prejudiciable a la clarM de ces dernieres. Mais leur realisation est simple et facile. Au contraire les experiences realisees a grande echelle avec emploi d'un grand volume de materiaux donnent d'excellents resultats, mais entrainent souvent des difficul­tes de realisation et de maniabilite. .

On a donc interet a se cantonner dans une juste moyenne, qui doit etre fonction du materiel et des moyens dont on peut disposer.

Nous nous sommes eft'orces pour notre part a nous main­tenir dansces principes en choisissant, pour recipient d'ex­perienee, une caisse a savon dontles dimensions etaient les suivantes: longueur 43cm; largeur 18cm,2; hauteur 26cm,2.

A. cette echelle et pour que la caisse puisse contenir une epaisseur suffisante de materiel vaseux, il fut neces­saire de diminuer l'epaisseur de la couverture de platre. Mais ceci avait pour consequence directe, une diminution du poids de cette derniere et done aussi de la compres­sion sur la masse plastique.

II fut donc resolu de compenser cette diminution de poids par la colocation a la surface du platre, de charges etalonnees qu'il etait possible d'augmenter a n'importe quel moment pendant les experiences.

D'apres les dimensions de la caisse. no us voyons que la surface de masse plastique comprimee par la couverture de platre mesurait782,6cm2• .

Toute augmentation de cette surface devait necessiter 3

38

pour obtenir des. resultats identiques, une augmentation de la valeur de la compression.

La forme un peu allongee de la caisse et~it favorable a la formation de plis transversaux par rapport au grand axe de cette derniere.

B - Un deuxieme facteur, non moins important que Ie precedent, etait celui de l'observation des resultats finaux des experiences.

Notre premiere idee fut de remplacer l'une des parois de la caisse par un verre qui tout en etant suffisamment epais pour resister aux pressions exercees, pouvait nous permettre de voir les plissementsen train de se former.

Oette idee fut abandonnee apres avoir ete reconnue irrealisable. En effet la vase salissait Ie verre, rendant toute observatioD impossible.

Nous nous sommes done resignes a n'observer que les resultats finaux des experiences, une fois declouee l'une des parois de la caisse.

0- Un dernier probleme se posa au cours des expe­riences: celui de l'evacuation du trop plein de vase. En effet quand la compression est suffisante, la couverture de platre se souleve, puis se rompt, laissant sortir un flotde vase qui remonte en inondant la surface et qu'il est done indispensable d 'evacuer.

O'est encore l'emploi de notre. caisse qui permis la resolution du probleme. II fut en eft'et possible de realiser une ouverture dans l'une des parois laterales a une hau­teur convenablement choisie en dessus de la couverture de platre et par 011. Ia vase ejectee put s'ecouler.

2.° - Le choix des maieriaux. Nos experiences necessitaient l'emploi de deux catego­

ries de materiaux, l'une pour representer les marnes bet­tangiennes de Dagorda et l'autre pour representer Ie com­plexe jurassique et cretace de leur couverture.

II fallait en outre representer les calcaires dolomitiques dont les bancs sont Ie plus souvent intercales vers Ie haut de la serie hettangienne.

Dans Ie premier cas Ie materiel devait etre plastique. II devaitpouvoir s'injecter.

L'emploi de vase du Tage saturee d'eau et pour les premieres experiences, d'argile plastique, nous a donne d'excellents resultats.

-

39

Deux remarques doivent cependantetres faites. La pre­miere, c'est que les maMriaux devaient etre bien delayes dans'l'eau et petris. En effet dans Ie cas contraire i1 deve-, nait necessaire, pour obtenir des resultats appreciables, d'employer des compressions beaucoup plus fortes.

Un deuxieme point, non moins important, est d'eviter toute perte de temps dans la preparation des experien­ces. En effet, dans Ie cas d 'une demeure pro Ion gee il se produit une separation au sein de la masse. Les parti­cules d'eIement vaseux commencent it se sedimenter sur Ie fond de la caisse, tandis que l'eau remonte vers la surface.

- L'emploi de feuilles de papier de diverses qualites (buvard, journal, etc.) pour representer les calcaires dolo­mitiques du complexe hettangien, a donne des resultats satisfaisants, mais non pas exactement ceux que nouS en attendions. Nous pensions qu'une fois imbibe d'eau, Ie papier se plisserait d'abord et romprait ensuite sous l'effet d'une augmentation de pression. Or les feuilles de papier se sont effectivement plissees en glissant au sein de la masse, mais sauf de rares exceptions (3eme experience) eIles n'ont pas ete rompues.

Il semble que pour representer les couches de calcaires dolomitiques, il eut fallut disposer d'un materiel plus rigide et plus cassant.

Vemploi de feuilles de papier avait une autre diffi­culM. Pendant la preparation meme des experiences, lors­qu'eIles avaient ete placees au sein de la masse de vase fluide, eIles avaient tendance it remonter vers la surface en se rapprochant les unes des autres. Il fut donc necessaire pour conserver leurs inter valles respectifs de les fixer prealablement aux parois de la caisse.

b) Vemploi de platre et de kaolin pour representer la couverture jurassique et cretacee a donne d'excellents resul;. tats. Les maMriaux utilises devaient constituer une couche qui, tout en etant deformable, de.vait etre suffisamrp.ent rigide pour rompre so us une forte pression.

Nous, avons pu avec succes etudier Ie comportement de la couverture de pI atre , d'abord dans Ie cas d'une plus grande rigidite, obtenue par augmentation de son epais­seur, ensuite dans Ie cas d'une plasticite relative, obte­nue en diminuant son epaisse~r, et en humectant la surface du platre avec de l'eau pour Ie conserver plus tendre. . ' , .

40

B.O ..:....,. La realisation des pressions. Les pressions necessaires Ii la realisation experime,ntale

des phenom€llles tectoniques, tiphoniques et autres, depend de trois facteurs principaux:

a) De la nature des materiaux qui doivent etre comprimes.

b) De l'epaisseur du materiel qui doit etre com-· prime.

e) De la surface sur laquelle doit s'exercer la com­pression.

a) Le materiel qui devait etre comprime dans nos experiences etait represente par de la vase saturee d'eau. Nous avons constate que pour obtenir de bons resultats il fallait exercer de fortes compressions lorsque la vase etait visqueuse et de faibles compressions quand elle etait fluide .

. b) Les compressions exercees devaient etred'autant plus grandes que l'epaisseur du materiel com prime l'etait aUSSI.

e) Les resultats pratiques d'une compression determi­nee diminuent avec l'accroissement de sa surface d'applica­tion. Hs aug men tent avec la diminution de cette surface.

Comme nous l'avons deja dit, l'epaisseur de la couver­ture de platre avait ete reduite pour des raisons d'ordre pratique, a son strict minimum. Le seul poids de cette couverture n'etait done plus suffisant pour provoquer une compression capable de deformer les couches plastiques sous-jacentes. Nous avons done realise cette compression en playil.llt a la surface du platre des charges etalonnees croissantes. Ces charges ont ete disposees aux deux extre­mites de la caisse en laissant la zone intermediaire com­pletement libre pour lui donner la possibilite de se soulever plus facilement au cours de l'experience.

De cette fayon nous notons que dans la deuxieme expe­rience, des poids de 10 kgs furent places Ii chaque extre­mite de la couche de platre dont l'epaisseur etait de 1,5cm it, 2,5cm.

Dans la troisieme experience les charges etaient de 9kgs;250 pour une epaisseur de platre de 4cm environ sur les bords et de 2cm,5 au fond de la vallee d'erosion.

Dans la quatrieme experienc.e ou l'epaisseur de la masse plastique n'etait pas la meme aux deux extremites de la caisse, des charges de 7kgs,490 et 2kgs,700 on ete placees

41

aux e:xtremites de la couche de platre,dont l'epaisseur etait de 2cm,5.

Dans la cinquieme experience, enfin, les charges ayant ete respectivement de 6kgs,370 et 6kgs,485 it. chaque extre­mite, l'epaisseur de la couverture de platre n'etait que de 2cm.·

B - Oonsiderations sur les resuliats obtenus.

Les experiences que nous decrivone avaient pour but de verifier la tMorie de P. Choft'at selon laquelle il etait possible d'attribuer la formation des c accidents tiphoni­ques:. it.. la compression verticale exercee par les couches jurassiques et cretacees sur les formations plastiques de l'lnfralias, represent6es par les ~ marnes de Dagorda:>.

On s'est demande it. plusieurs reprises si Ie seul poids des couches jurassiques et cretacees etait suffisant·3, lui seul pour provoquer une compression capable de dMormer Ie coinplexe infraliasique ou bien si l'on devait au con­traire faire appel a l'intervention directe de mouvements d'ordre tangentiel.

Com me on a pu s'en rendre compte, Choft'at n'a fait 'que poser Ie probleme de la formation des «valIees tipho~ niques,.. 11 a fait remarquer par ailleurs qu'il existait des cas qu'il etait encore difficile d'expliquer.

Selon son oppinion, tres souvent les "valless tiphoni­ques:> etaient limitSes par des failles verticales, les massifs calcaires latSraux donnant alors l'impression de s'atre enfon­ces verticalement, en provoquant par contre coup un mou­vement ascensionnel du complexe infraliasique.

Au contraire dans certains cas ce dernier se trouvait directement recouvert par les calcaires jurassiques qui donnaient l'impression d'avoir glisse dessus.

IDn disant cela Choft'at faisait une reserve et laissait entrevoir la possibilite de l'intervention dans la formation des accidents tiphoniques de phenomenes autres que ceux auxquels il faisait directement appel.

L'etude des accidents tiphoniques a montre que les compressions lat6rales ont pu produire quelques uns d'en­tre eux. Ceci a ete clairement defini par l'Ingenieur C. Freire de Andrade.

Dans d'autres cas, au contraire, ces compressions n'ont eu qu'un role deformant posthume. Enfin, en dernier lieu, la formation des accidents tiphoniques a eu comme conse-

42

quence de provoquer elle aussi des compressions, qui se propagerent aux regions avoisinantes en y. faisant naltre des accidents dont on ne doit pas diminuer l'importance, mais qui ne sont que des phenomenes secondaires. .

Comme on Ie voit Ie probleme est complexe et neces­site une discrimination dans chacun des cas etudies.

Sans rechercher les lois basees sur des donnees d'ordre numerique,nous . avons essaye d'etudier. dans une serie d'experiences simples, les phenomenes de plissement qui pouvaient reflulter d'une compression verticale exercee par une couverture peu deformable sur un complexe essentiel­lement plastique. Plusieurs cas ont ete envisages.

- Dans la premiere experience nous avons etudie Ie cas d'une inegale distribution des charges a la surface du materiel plastique.

Oomme il est facile de s'en rendre compte, la couver­ture. jurassique et cretacee n'a pas une epaisseur uniforme. En certains points elle est epaisse, en d'autres elle ne l'est point. Ses elements constituants ne sont pas uniformement distribues. Oertaines regions compoitent d'epaisses series calcaires; d'autres sont recouvertes de sediments detriti­ques,sables, gres ou conglomerats. '

II est evident, des lors, que Ie poids de Ia couverture n'est point Ie· meme partout. Les pressions que cette der­niere exerce sur les formations plastiques de l'Infralias sont donc inegales d'un point it l'autre et ceci est suffisant pour provoquer Ia dMormation de celles·ci.

Aux endroits ou Ia couverture sera plus epaisse, Ies pressions seront plus gran des, la couverture aura tendance a s'affaisser., Par contre-coup Ia masse plastique comprimee aura tendance, ailleurs, a soulever Ia couverture en donnant des bombements anticlinaux aux points ou l'epaisseur de cette derniere est faible.

La progression du phenomEme donnera lieu a une accen­tuation de ces bombements qui, suivant les circonstances, pourront subir des ruptures et qui dans to us Ies cas seront entames par l'erosion. La consequence finale sera Ia sortie en surface du noyau plastique et Ia formation d'une caire tiphonique ».

, Dans la premiere experience (fig. 1) de fortes pressions ont ete exercees aux deux extremites de Ia caisse ou Ia couverture s'est alors affaissee, en provoquant du meme coup un deplacemElnt, ainsi qu'ime remontee de Ia masse plastique sous-jacente en direction de la zone centrale.

43

L'affiux'de la masse plastique vers Ie centre oil la pres­sion exercee par la couverture etait tres faible, sinon nulle, a provoque uri soulevement de cette derniere en donnant un bombement anticlinal.

La couche superficielle de platre etait dans une certaine mesure rigide, aussi l'augmentation des "pressions sur les cOtes a provo que une accentuation du pli central et comme consequence, u:ne rupture du platre par dechirement irre­gulier.

Les pressions continuant a s'exercer, "Ies deux levres de la fracture obtenue se sont soulevees de plus en plus jus­qu'a atteindre 50 a 60°.

Un tel resultat est en tous points comparable aux phe­nomenes qui se sont produits sur les" bords des valIees tiphoniques oil l'on trouve des couches jurassiquesredres­sees au contact des marnes de Dagorda.

Nous remarquerons cependant que la base de la couver­ture superieure de platre. etait constituee par un melange de platre granuleux melange de kaolin et qu'etant humide, elle "etait tendre et deformable. Ainsi tan dis que Ie platre superficiel rigide Se rompait, la couche inferieure etait de­formee sans se rompre.

"Dans Ie complexe plastique sous-jacent, une tres nette dysharmonie de plissement a pu etreobservee.

Les couches superieures ont pu se dilater et se plisser du fait qu'elles ont reussi a seulever la couverture du platre. Au contraire les couches inferieures, comprimees de to utes parts, n'ont fait que transmettre les pressions re<;lues.

II est evident que dans Ie cas oil la compression aux deux extremites de la caisse aut ete poussee plus avant, la masse plastique serait necessairement remontee davan­tage dans l'axe de l'anticlinal. Elle aurait fini par jaillir en surface, tan dis que les feuilles de papiet separant les couches ABOD auraient ete rompues et leurs fragments auraient ete entraines avec la masse argilo-vaseuse.

On se rend parfaitement compte eniin, que dans Ie cas de notre e:x;perience, il ne manquait pour arriver a la forma­tion d'une vallee tiphonique, que l'eff'et de l'erosio"n pour entamer Ie sommet de l'anticlinal, pour l'ouvrir et pour Ie degager. II est parfaitement logique d'ajouter que dans ce cas special, plus l'attaque de l'erosion sera importante, plus il y aura de facilite a lamasse plastique pour remonter vers la surface, en exagerant l'anticlinal' et en redressant de plus en plus les couches, sur les deux levres de la fracture.

i;

44

II semble alors qu'a partir du moment de la naissance d'un accident tiphonique, Ie developpement de ce dernier doit se continuer a travers Ie temps, jusqu'au moment ou les pressions initiales qui l'ont origine cessent de se pro­duire et quand la masse plastique comprimee ayant fini par sortir, la couverture vient reposer directement sur Ie substratum profond.

N ous venons de voir que dans la premiere experience, Ie dechirement de Ia couverture n'etait que la consequence de l'exageration d'un pli anticlinal consecutif it de fortes pressionsverticales exercees aux deux extremites de Ia caisse, la formation de ce pli anticlinal devant etre attri­huee a une inegale distribution des charges et donc des pressions exercees a Ia surface du complexe plastique. Au contraire dans Ia deuxieme experience nous avons envisage Ie cas ou Ie point de faiblesse de Ia couverture etait repre­sente par une fracture prealable. Le resultat obtenu fut Mgerement di:fferent du premier.

Au lieu de former un bombement anticlinal par d~for­mation, Ies deux blocs de platre de la couverture ont subio

chacun de leur cote un mouvement de bascule. Ils se sont afiaisses aux points ou la compression s'est faite sentir et se sont releves au voisin age de la fracture primitive, c'est a dire du point par ou Ies materiaux plastiques sous-jaceuts pouvaient s'elever.

Dans Ie premier cas, Ia deformation de la couverture avant rupture, fut progressive. Dans Ie deuxieme cas la rupture etait deja faite des ]e debut. oIly avait donc pour Ie materiel plastique, un point d'echappement tout prepaJ:,e.

Le deplacement de masse plastique en direction de la zene centrale fut plus rapide. La vase put s'injecter dans la fracture primitive et remonter jusqu'a la surface en ecartant les levres et en soulevant la couverture de platre dans son voisin age. °

II est interessant de remarquer que ce phenomene se produisi~ en trois temps.

a) A la suite de la compression exercee, la masse plas­tique s'est injectee dans la fracture dont elle a ecarte les levres, a souleve la couverture et apres etre sortie s'est epanchee a la surface de cette derniere.

b) La sortie d'un fort volume de vase a provoque un affaissement d'ensemble de toute la couverture.

c)Les deux blocs de la couverture ont repris leur position inclinee, obtenue pendant Ie premier temps. A la

45

fin de l'experience une valleetiphonique se trouvait rea­lisee, limitee sur chacun de ses bords; par les lev res de la fracture primitive.

Comme on peut l'observer sur la figure 2, il existe entre les deux levres un certain rejet. Le bloc de gauche se trouve plus releve que celui de droite. Ce phenomene s'est accentue pendant Ie deuxieme temps, au cours de l'affaissement general.

Dans la vallee tiphonique ouverteen surface, on observe un affieurement de vase directement en contact avec les couches redressees .de platre it, gauche. Au contraire, a droite, Ia vase est en contact avec les couches de gres superieurs.

Le Ievre gauche de l'accident a tendance a chevaucher la levre de droite.

Ce dernier resuItat est int6ressant du fait qu'il peut expliquer Ia disymetrie observee dans beau coup de vallees tiphoniques sans faire appel it, des mouvements d'ordre tangentiel. .

- Dans la troisieme experience nous avons etudie Ie cas Oll Ie point de faiblesse initial de la couverture, etait repre­sente non par une fracture, mais par une vallee d'erosion qui aura it assez fortement entame la couverture de platre pour la rendre peu epaisse sur s~n axe.

Le phenomene observe fut comparable it, ceux que nous avons decrit dans les experiences pn3cedentE)s.

Sous l'action de la compression il s'est d'abord produit un bombement anticlinal au centre. Puis une rupture par dechirement se produisit dans Ie fond de la vallee d'erosion. La vase liquide jaillit alors, en ecartant les deux levres de la fracture produite et en arrachant des blocs de platre sur ses deux bords.

Le dechirement s'etant fait d'une fa90n irreguliere, la surface de l'affieurement de vase, en fin d'experience, se trou~ vait litteralement jonchee de fragments de platre arraches.

En dehors de ce phenomene principal, no us pouvons voir d'apres la figure 3 que la couverture de platre s'est rompue en d'autres points.

A gauche, sur la fotographie, on observe une faille avec un rejet bien marque.

A droite de l'accident tiphonique, nous' voyons mie rupture de type bien different.

La couverture de platre en train de se deformer par retroussement des deux levres de la dechirure centrale

46

s'est rompue. La bloc qui eta:it en train de sa redresser a suivi son mouvement, tandis que Ie reste de la couverture ne l'a point suivi. Il y eut done separation progressive des deux blocs en profondeur, suivie par une injection et par un remplissage par la vase, de la caviM ainsi formee.

'On se rendparfaitement compte qu'au. cas OU l'expe­rience aurait eMpoussee plus avant la fracture aurait atteint la surface et la masse plastiqua de vase y serait apparue.

La maMriel plastiquecomprime est remonte au cours de la troisieme experience avec plus de violence, ce qui fait que la. papier qui separe les couches B et 0 a ete

i rompu et redresse a la verticale par la masse de vase qui remontait.

Oe phenomene est a retenir car il representa et explique la presence et la position des nombreux sommets calcaires dolomitiques que l'on trouve au milieu des diverses valIees tip?-oniques et qui possedent toujoursde tres fortes incli­nalsons.

Dans les quatrieme et cinquieme experiences, l'element essentiel que nous avons fait interve:i:J.ir fut la forme du substratum.

En efi'et dans les experiences precedentes, nous avions suppose un soele horizontal ou Iegerement ondule. Au contraire dans lesdeux experiences ciMes, no us avons envisage, en des'sous des formations deformables, l'existence d'un horst en marche d'escalier.

Dans Ie cas de la 4eme figure nous voyons l'un de ces horsts qui occupe tout Ie fond de la caisse dans son coin droit. Il a 13M construit en briques de vase seche.

Dans la nature un tel horst pourrait etre represente par l'une des asperites du socle paleozoique et constitue par exemple, par des schistes.

Le' couiplexe de vase fiuide et de feuilles de papier correspondrait aux formations des marnes et des calcaires dolomitiques de l'Infralias, transgressifs sur Ie soele.

La couche de platre figurerait a son tour Ie complexe jurassique et cretace dont Ie poids agissant sur Ie materiel plastique sous jacent, serait a l'origine des deformations produites. .

Enfin Ie massif de vase grise surmontant la couche deformee de platre que l'on voit sur la gauche de la figure et qui a ete placee en ce. point a la fin de l'experience, pourrait representer les depots tertiaires posMrieurs a la deformation.

47

Las conditions ainsi realisees rappellent etrangement les conditions geologiques observees dans Ie c val tiphonique de Fonte da Bica au Nord de Rio Maior.

Resumons brievement Ie deroulement des phenomenes qui se sont produits au cours de l'experience.

Des la colo cation des poids it la surface de la couche de platre celle-ci a commence a faire pression sur la masse fluide sous-jacente. laquelle a cherche un point de sortie.

Dans la moitie gauche de la caisse, ou l'epaisseur de vase fluide etait plus grande, mais ou Ia charge etait plus grande elle aussi, l'extremite de la couche de platre s'est affaissee progressivement en pivotant autour d'un axe incline qui passerait par l'angle droit, forme par Ie bord du horst.

Les resultats de ce mouvement furent les suivants:

a) La couche de platre s'est d'abord incurvee puis a fiui par rompre.

b) La materiel fluide a ete chasse des deux cotes de la caisse vers Ie centre en direction du point de rupture.

La sortie d'une grande portion de materiel fluide a eu pour effet de provoquer un affaissement plus ou moins en bloc, du platre situe it droite de la fracture, tandis qu'a gauche de celle-ci, I'autre bloc s'affaissait inegalement en se dMormant, son bord tendant a etre releve jusqu'a la verticale, Ie long de la fracture, en raison de la force ass en­tionnelle des matieres plastiques comprimees.

Plusieurs observations sont it faire: Tout d'abord nous voyons que las pressions exercees

au cours de I'experience n'ont pas ete suffisantes pour rompre lescouches de. papier qui se sont gonfiees lagere­ment en suivant Ia fQrme generale du soele. Il est evident qu'un exces de pression les aurait rompues en les' obligeant it se redresser it la verticale en direction de la fracture pro­duite dans Ie bloc de platre, done du point de sortie en surface des materiaux plastiques comprimes.

La bord du horsts'est dMorme lagerement en s'aftais­sant et en prenant au point de retombee une pente moins inclinee.

La rupture observee gans Ie bloc de platre, s'est pro­duite inegalement d'un point a l'autre. Tandis qu'a l'une de ses extremites la dechirure se produisit d'nne faQon'

48

tre3 nette, Ies deux blocs de platre s'etant separes sous l'action d'une sortie de mat6riaux plastiques, Iateralement Ia rupture fut moins sensible. Plus loin il y eut un pas­sage insensible a une faille, puis a une flexure de moins en moins marquee.

Un des details it retenir c'est que Ie bord gauche de Ia fracture est celui qui fut Ie plus redresse. On peut meme ajouter que son retroussement a ete tellement pousse qu'un commencementd'inversion s'est fait sentir.

Pour terminer il faut encore dire que la colo cation de Ia vase grise it la surface du platreit gauche de la figure, eut pour effet de provoquer une Iegere recrudescence de sortie du materiel plastique. ainsi qli'une Iegere accentua­tion du redressement de la levre gauche de Ia fracture.

Oe dernier phenomene concorde en tous points avec les faits observes a Rio Maior ou les couches tertiaires conti­nentaleiil se trouvent redressees au contact du Mesozoique. Un phenomene identique peut etre observe d~ns la «vallee tiphonique de OaMas da Rainhaou Ie Pliocene se trouve presque toujollrs redresse a proximite du J urassique des bords de la vallee, avec intromission frequente de mar­nes rouges infraliasiques dans leur intervalle.

- Dans Ie cas de la cinquieme figure, nous avons realise un phenomene. identique a celui de l'experience precedente avec la seule difference que Ie horst prim it if possede une longueur bien plus faible. It s'est produit sur ses deux bords des phenomenes identiques a ceux montres sur la figure 4.

Un point special merite cependant d'etre signaIe, c'est que l'affaissement des deux blocs de platre s'est fait irre­gulierement.

Oomme il a ete dit, ce dernier s'est fait en trois stades successifs :

a) . Tout d'abord la couche de platre s'est affaissee de part et d'autre du horst, tan dis qu'au centre elle s'est sou­levee en anticlinal, dont l'axe colncidait avec celui du horst. La masse plastique sous-jacente s'est deplacee des deux ex­tremites de Ia caisse vers Ie centre, provoquant une accu-mulation en c:B». .

b) L'exces de charge a provo que la rupture de la cou­che. de p1iltre avec redressenient des deux bords de la fracture produite.

49

cJ Apres sortie d'une grande partie du materiel plas· tique il y eut un nouvel aft'aissement du platre, celui·ci irregulier, la sortie du materiel plastique ayant ete plus lente d'un cote que de l'autre. Le resultat futque la levre gauche de la fracture eut ten dance a chevaucher la droite.

- La derniere experience eut pour eft'et d'etudier )a compression laterale sur un milieu en tous points identique aux precedents. Nous avons trouve inutile de revenir sur les experiences relatives aux formations des plissements sous l'action des pressions tangentielles qui furent realisees a Paris par Ie Commandant Gorceix. Au contrairenous resolumes d'etudier un cas particulier de ces plissemEmts. Le materiel utilise fut dispose de fa,<on a realiser l'ensem­ble suivant:

1. ° - A la base un complexe de vase fl.uide et de feuil­les de papier devait representer lecomplexe plastique de l'Infralias;

2.° - Au dessus un deuxieme complexe, celui-Ia de pIa.., tre, de sable et de kaolin, devait representer l'ensemble du J urassique et particulierement des calcaires de ce dernier.

3.° - Trois briques de vase separees par des intervalles de largeur determinee,furent disposees a la surface du pla­tre, pour rep res enter les depots cretaces et tertiaires qui auraient recouvert Ie Jurassique mais qui auraient ete pro­fondement entailles par l'erosion, cette dermiere ayant pu y avoir creuse deux vallees paralleles larges et profondes representees ici par les intervalles des briques.

A la suite d'une compression forte et progressive, reali­see de la droite vers la gauche, les trois briques de vase seche ont ete basculees dans Ie meme sens.

-Le platre s'est fracture, avec ten dance a se plisser. IT a donne des anticlinaux precisement dans les intervalles des briques (donc dans les vallees d'erosion).

La materiel plastique sous-jacent n'a suivi Ie mouve­ment general des couches qui Ie surmontent, que dans ses parties superieures, comme on peut Ie voir par les feuilles de papier. Par contre une forte dysharmonie est visible dans la masse profonde. La base. du complexe plastique n'y a pour ainsi dire pas bouge, sauf sur son cote droit ou. elle a directement subi la compression transmise.

Le fait interessant c'est que la couche de platre s'etait rompue au sommet des anticlinaux en se. renversant par endroits sur lebord des briques et· en produisant de eette fa~on, des inversions de couches.

50

C - Application des resultats expi!rimeniaux iT, Petude de la vallee c tiphonique» de Oaldas da Rainha.

La vallee tiphonique de Caldas da Rainha est de tous les accidents du meme genre, l'un de ceux qui presentent le.plus d'interet du point de vue tectonique.

Les accidents observes dans cette region sont de deux categories:

1.0 - L'accident «tiphonique» propement dit (aire tipho-nique); ,

2.° - Les failles et les decrochements transversaux.

1.0 - L'aire Uphonique.

Comme il a ete dit au debut du present travail, l'aire tiphonique de Caldas da Rainha s'etend sur une longueur de 30 it. 35 km. Son extremite septentrionale a pour limite la vallee de la riviere d'Alcoba<;la, au Nord de Famalicao. Son extremite meridionale se place au voisinage de Roli<;la et de Olho Marinho, par ou se fait Ie raccord avec l'acci­dent du meme genre, mais infiniment plus petit, de Serra de EI-Rei et de Bolhos.

L'orientation generale de cette aire tiphonique est NE­-SO. Elle subit cependant, sur son parcours, plusieurs tor­sions et com porte plusieurs elargissements et retrecisse­ments. Ses parties les plus larges s'observent d'une part entre Caldas da Rainha et }!'oz do Arelho (Iargeur maxi­mum de 7 it. 8 km) et d'autre part entre Roli<;la et Amo­reira. Les parties les plus etroites se trouvent au Nord, dans Ie voisinage immediat de Famalicao; au Sud dans Ie voisinage de Dagorda et de Sobral da Lagoa (largeur mini­mum de 2 km environ).

Le centre souleve de la vallee tiphonique est constitue par un noyau infraliasique intensement plisse, qui com­prend des calcaires dolomitiques et des marnes barriolees saliferes et gypsiferes. Oe noyau a ete ravine antl~rieure­ment au Pliocene, dont les depots marins et continentaux Ie ~ecouvrent en transgression.

L'erosion de ces diverses formations eut pour effet de transformer d'aire tiphonique en vallee tiphon£que,dont les yersa~ts sont constitoes par les terrains de la couverture Jurasslque. .. . Qa et la des pointements et des filons eruptifs traversent

Ie complexe infraliasique en .le metamorphisa'ht localement.

51

En nous fondant sur lesresultats experimentaux obte· nus nous pouvons nous demander main tenant auquel des 6 cas decrits dans les pages precedentes, nous devons rat­tacher l'origine de l'aire tiphonique.

L'etude de la sixieme experience realisee avec l'emploi d'une compressIon laterale montre que l'intervention d'un phenomene de cet ordre est a ecarter.

En effet Ie l'esultat d'ane telle compression serait de provoquer la formation pure et simple d'un anticlinal ou d'un bombement, ou les calcaires bathoniens et lusitaniens joueraient Ie principal role en tant que ccouches competen­tes:>. Nous possedons plusieurs exemples de massifs dont 1'0-rigine peut etre eventuellement expliquee de cette maniere.

Nous citerons en particulier les Serras d'Aire, de Oan­dieiros et de Monte Junto.

Pour arriver a la formation d'une vallee tiphonique a partir d'un tel plissement il faudrait qu'il y eut ensuite un arasement total de la voute produite.

L'etude geologique de I'aire de Oaldas da Rainha a prouve que Ie role des compressions et des distensions y fut tout autre.

N ous devons ecarter de meme, Ie cas de la premiere experience ou la voute anticlinale s'est formee sur un point de faiblesse de Ia couverture (du a unemoindre epaisseur de celle-ci), done aussi de moindre resistence aux pressions transmises par Ie materiel plastique sous-jacent, comprime dans les regions voisines so us Ie poids d'une plus grande epaisseur de sediments. II semble en effet que la distribu­tion des formations mesozolques de la region soit suffi­samment homogene pour ne pas etre consideree com me la cause d'un tel phenomene.

II n'est pas non plus possible de faire appel ali cas de la quatrieme experience, qui s'appliquerait parcontre assez bien a I'aire tiphonique de Rio Maior ..

Oelui de la cinquieme conviendrait en theorie. Mais il faudrait alors envisager I'existence en profondeur) d'un horst allonge dans Ie sehs NE·SW et presentant des irre-

. gulariMs dans Ie sens transversal. Le principal element qui pourrait intervenir a l'appui de cette hypothese serait l'an­ticJinal salifere de Oampo au NO de Oaldas da Rainha, forme apres Ie Pliocene moyen et dont la position au milieu de Ia vallee tiphonique n'est pas encore bien expliquee.

Oependant rien jusqu'a present n'est venu confirmer l'existence d'un horst profond sur l'emplacement de l'aire

52

tiphonique de Caldas et les trois sondages qui ont ete rea­lises au cours des recherches de sel gemme ne l'ont pas rencontre, bien que l'un d'eux soit descendu jusqu'a une profondeur de 1.035m.

En procedant par elimination, nons voyons que les seu­les causes ayant pu provoquer la formation de l'aire tipho­nique de Caldas da Rainha sont celles qui ont ete etudiees dans la deuxieme et la troisieme experiences.

Dans Ie premier cas, un accident tectonique initial, tres probablement une faille, aurait rompiI les couches de la couverture Jurassique, en permettant la remontee du ma­Mriel plastique profond. Dans Ie deuxieme, la rupture se serait produite par dechirement du fond d'une large et profonde vallee d'erosion qui devait constituer en raison de ses dimensions, une zone de faiblesse dans lacouverture. . L'etude de la region de Caldas da Rainha nous a mon-tre que les mouvements de sortie du materiel plastique se sont produits d'une fa<;on continue, mais qu'il est possible d'ydistinguer deux epoques de paroxisme possiblement attisees par des mouvements tangentiels. La principale est ant6rieure au Pliocene (probablement du debut du Ter­tiaire) et l'autre au contraire posterieure au Pliocene moyen, contemporaine probablement du Villafranchien.

Comme nous l'avons dit, Ie ravinement du noyau infra­liasique, anMrieurement au Pliocene a ete tres prononce. II a eM probablement accompagne et surtout suivi par des mouvements du continent qui ont permis a la mer plio­cene d'envahir les depressions creusees par l'erosion et de noyer une partie de la region qui avoisine Ie littoral.

La profondeur de cette mer n 'a pas ete grande car ses depots sont franchement Iittoraux et passent Iat6ralement a des sediments de transport continental.

Sur Ie £lanc occidental de la vallee et notamment a Salir do Porto, on voit nettement que Ie soulevement des bords de Taire tiphonique s'est poursuivi jusqu'a la fin du Pliocene et meme apres, car les depots pliocenes marins y sont deformes et pion gent en direction du centre de la vallee.

Les phenomenes d'erosion qui· ont modele la region ont eu egalement 2 periodes d'intensite maximum. La plus ancienne est ante-pliocene probablement pontienne. A cette epoque Ie noyau hettangien de Paire tiphonique fut ravine et la region preparee pour recevoir la trans­gression astiennne.

53

La deuxieme phase erosive a commence avec Ie retrait de la mer pliocene. C'est elle qui a recreuse toute la region de Caldas pour lui donner son espect defi.nitif de vallee, tel qu'on l'observe mainteliant.

S'il en est ainsi, on peut tout naturellement se deman­der queHes sont'les preuves concretes que nous possedons pour croire a l'existence bien plus ancienne d'une vallee primitive qui aurait ete l'une des causes de la formation de l'accident tiphonique. Or il n'y en a point et de plus, comme nous venons de Ie voir, la region de Caldas a pris son aspect de large vallee seulement vers la fin du Ter­tiaire. Le cas de la troisieme experience semble done etre inapplicable pour l'accident de Caldas, faute de preuves suffisantes.

Comme nous Ie voyons, la seule cause vraiment logique et pouvons nous ajouter, probable, de la formation de l'aire tiphonique est celle que nous avons fait intervenir au cours de la deuxieme experience, c'est a dire d'un accident tectonique pre-existant, d'accorden cela avec la theorie emise par P. Choffat.

Au contraire Ie travail de creusement de l'erosion a diverses epoques n'a du avoir comme consequences que d'aviver et de provoquer une reprise momentannee des phenomenes de style diapirique.

En admettant donc qu'une fracture initiale ait rompu la couverture jurassique, il est important de remarquer que tout en l'admettant comme probable, nous "n'en con­naissons non plus aucun vestige. Mais d'apres ce que nous savons des divers accidents de la region, tres probablement cette fracture n'aurait affecte surtout que les couches de la, couverture et particulierement les couches dures (compe­tentes), tandis qu'en profondeur elle devait se perdre dans Ie complexe plastique argilo-salifere.

Tout vestige en a ete efface par la compression et la sortie des materiaux infraliasiques et par l'erosion des temps plus recents.

Ceci dit, si nous considerons Ie detail des contacts visi­bles entre les formations jurassiques des bords de la vallee et les marnes rouges infraliasiques, nous constatons que sur la bordure orientale de l'aire, ces dernieres sont en con­tact tantot avec les dep0t lusitaniens et tantot avec Ie Kimeridgien~ , "

Au contraire sur la bordure occidentale un eMment de plus: l~ Bathonien (et peut etre Ie Callovien) vient s'inter-

4

54

caller dans la zone de contact a l'Est de Foz de Arelho. La posjtion de cas formations nons fait rejetar, comme nous Ie verrone, l'idee de lacune stratigraphique en d'au­tres points de l'aire ou son absence a ete observee.Ajou­tons encore qu'en certains points des deux bordures de l'aire on a l'impression que la remontee des marnes s'est faite, verticalement Ie long de leur contact a'vec Ie .Iuras­sique, tandis gu'en d'autres il apparait avec nettete, grace a l'erosion des valIees transversales, que les marnes se trou­vent directement sous-jacentes au J urassique et qu'elles sont ~orties obliquement at parfois presque horizontale­ment d'en dessous ce dernier. . L'atude des diverses experiences nous a montre que la

sortie du materiel plastique se faisait en plusieurs temps. Apres la rupture initiale de la couverture, elle se fais­

sait d'une maniere particulierement active. Le depart de masse provoquait ensuite un aft'aissement inegal des deux levres de la fracture etceci permet d'expliquer Ie fait que sur l'un des bords de la vallee on voit affieurer toute la succession des couches jurassiques tan dis que, sur,l'autre, par suite de l'aft'aissement plus grand, on ne rencontre que les formations les plus recentes de la serie. ,

Ceci est particulierement net sur la coupe transversale NO-SE passant par Zambugeiro et Caldas da Rainha.

En effet a l'Ouest on note la presence d'une serie aUant du Bathonien au Portlandian (Ie Bathonien y stant en con­tact avec les marnes de l'Infralias), au contraire, a Caldas da Rainha les termes inferieurs de la serie n'affieurent point mais on sait que les calcaires lusitaniens qui y dis­paraissent localement, subsistent en profondeur.

II ,est donc tres possible que les calcaires bathoniensy existent eux aussi mais conserves plus profondement encore.

D'une maniere generale, la sortie des marnes infraliasi­ques a ete intense et prolongee. II est· souvent possible d'observer dans la zone de contact .. avec les marnes,'les formations jurassiques en position tres redressee et brisees. Les couches sont parfois retroussees et peuvent etre meme renversees. Tres souvent on note dans la zone de contact, l'existence de breches, de mylonites et d'argiles verdatres d'alteration, analogues a celles que l'on rencontre dans les remplissages de faille. Souvent comme a Leiria. on a pu y observer des blocs de calcait'es jurassiques. arraches et engloMs dans les argiles. Ailleurs com me a Famalicao on trouve de la,meme fa,(on, de grands lambeaux de c~lcaires

55

entraines .avec lesmarnes et subsistant sous forme d'ilots au milieu de l'aire tiphonique.

'. Tous ces phenomenes sont parfaitement nor-maux et caracteristiques de la tectonique salifere.

De'meme il est tres facile d'expliquer Ie redressement des couches de la couverture dans la zone de contact et la disymetrie des deux bords de l'aire tiphonique comme ira ete d'emontre dans les experiences decrites ci-dessus.

D'apres ce quivient d'etre vu dans les pages pr.eceden­tes, il semble qu'a l'heure actuelle Ie mecanisme de lafor­mation des aires tiphoniques soit etabli dans ses gran­.des lignes, au moins pour, celIe de Caldas da Rainha. Les doutes que l'on pouvait avoir sur ce sujet ont disparu depuis qu'une etude geologique detaillee a puen etre faite, acconipagnee par l'execution d'une seriede sondages pro­fonds. Contrairement a ce que 1'0n pouvait en penser, ces derniers ont montre que Ie complexe plastique des marnes sali£eres et gypsiferes de I'Infralias est intensement plisse en profondeur.

Dans les quatre sondages qui ont ete faits jusqu'ici, l'un dansla region de Leiria et trois dans celIe de Caldas da Rainha-6bidos, on a toujours trouve de tie,! forts pen­dages. Tandis que les emplacements choisis montraient en surface des couches peuinclinees, celles-ci l'etaient infini­ment plus en profondeur. L'inclinaison observee pour un meme sondage a parfois montre des variations assez gran­des pouvant passer de 40° a 80° pour revenir ansuite a 50° et reprendre plus bas des inclinaisons de nouveau plus fortes.

Recemment ·la certitude de l'existence de phenomenes de style diapirique a pu etre nettement etablie apres 1\3tude des divers contacts entre les marnes infraliasiques et les depots pliodlUes qui dans bien des cas ont ete de£ormes et meme redresses jusqu'a la verticale. .

,Par ailleurs la presence meme du sel gemme, qui jus­qu'ici n'avait ete donnee uniquement que comme possible, par suite de l'existence de sources saIees, a ete verifies en profondeur, par une serie de sondages.

- Avant d'achever ce travail il nous reste encore a dire quels ont ete Ie role et l'influence des pressions ten-gentielles sur les aires tiphoniquas. .

Ainsi . qu'il a ete deja dit ailleurs, Ie Portugal occupe la fa <;Jade occidentale. du massif iMrique et pour cette r~i­son se trouve constitue par un socIe paleozoique at cris-

talIiil ancien, fracture et divise en compartiments, represen­tes essentiellement par des «horsts» et par des c grabens ». Le long du littoral, certains de ces compartiments ont ete recouverts par des formations secondaires et tertiaires, dont beau coup ont ete dMormees posterieurement a leur depot.

Les grands mouvements telsque les plissements alpins n'y ont pas eu d'influences directes, mais seulement indi­rectes. Leur effort se transmettait de proche en proche par Ie jeu des divers compartiments failles. "

Oe sont les pressions exercees par ces derniers les uns contre les autres qui ont provoque Ie plissement des for­mations secondaires et tertiaires de Serra da Arni.bida, Serra de Montejunto, Serra d'Aire, etc.

Aussi sans diminuer en rien l'influence des grands phenomenes orogeniques, nous devons attribuer les defor­mations observees au Portugal surtout it des effets de tec­tonique locale.

2.° - Les failles et les decrochements tranversaux.

Dans la region de Oaldas da Rainha, nous avons observe l'existence sur 1a bordure de l'aire tiphonique de deux di­rections d'accidents: les uns NE-SO et les autres, les plus nombreux, NO-SE.II s'agit donc d'un reseau orthogonal. Oependant une observation plus rigoureuse montre qu'il s'agitnon pas d'un, mais de deux reseaux orthogonaux qui se superposent presque, mais qui sont cependant d'age different.

II semble que les accidents les plus nombreux, comme lesplus recents, soient contemporains du Pliocene supe­rieur. Oe serait Ie cas notamment de la zone de fractures de S. MaItinho do Porto etudiee par l'Ingenieur O. Freire de Andrade, dont l'orientation est sensiblement NNO-SSE et aussi de ceux de la zone de fractures de Foz do Arelho qui a provoque Ie rebroussement de direction des plis pres de N adadouro.

Au contraire il existe une autre direction de fractures qui est franchement NO-SE et qui tout en ayant joue it la memeepoque que les precedentes, semble etre plus ancienne.

A ce dernier groupe appartient l'accident qui a permis la mise en place du fil,on basique de Gaeiras, qui merite une reference speciale.

Si l'on etudie ce filon on se rend compte qu'il traverse tres nettement Ie contact limite de l'aire tiphonique.

57

A l'Ouest de ce dernier il peut etre observe au milieu des marnes hettangiennes.

A l'Est on Ie suit au milieu du J urassique OU il s'effiloche, se subdivise et presente meme sur son passage, it PEst de Gaeiras, une cheminee accompagnee par nne tres belle breche.

Ii est hors de' doute que ce fiIon soit posterieur it la formation de l'aire tiphonique. Or si 1'on compare sa direction avec celles des autres accidents connus dans la region de Lisbonne et dans celIe plus meridionale de Vale do Sado, on constate qu'elle correspond it la direction des accidents ante-oligocenes. Ii semble que la mise en place du filon soit au plus tard eocene, c'est it dire contemporaine de l'epoque des .eruptions basaltiques de la region de Lis­bonne.

Si ce fait etait exact il faudrait situ'er la date de la formation de 1'ail'e tiphonique de Caldas da Rainha. it la fin du Cretace, car on sait par ailleurs, que les forma­tions cretacees plus anciennes de la region d'Obidos, Torres Vedras, Leiria, etc., sont deformees et qu'elles ont du Petre tres probablement par la surrection des aires tiphoniques, ce qui confirmerait notre point de vue.

La roche basique du filon de Gaeiras n'est du reste pas la seule roche eruptive qui existe dans la region de Caldas da Rainha. Nous y trouvons un grand nombre de filons et de pointements doleritiques en rapport direct avec la cons­titution de 1'aire tiphonique. Ces venues semblent etre nettement plus anciennes que celIe de Gaeiras. L'explica­tion des rapports qui existent entre ces roches et la tectonique de l'aire tiphonique n'a pas ete encore doimee, definitivement. De cette fac;on bien des hypotMses sont permises, encore.

L'observation a montre que les roches doIeritiques exis­tent dans la presque totalite des aires tiphoniques portu­gaises importantes. Nous connaissons par ailleurs les refe­rences qui ont ete faites sur lapresencede roches plus ou moins semblables dans presque to utes les regions de tecto­nique salifere comme par exemple en Afrique du Nord et sur Ie versant Nord des Pyrenees (ophites). Elles s'y trou­vent presque to utes en relation avec des affieurements de marnes triasiques. Ii semble donc que dans l'un comme dans 1'autre cas, ces roches soient'liees a la presence d'ac:.. cidents de type tiphonique et diapirlque.

58

Nous savons que lesmagmas eruptifs basiques'sont comparables, dans un sens, aux masses plastiques d'argi­les, saliferes, comprimees en profondeur. Trouvant des points de faiblesse et des fractures: dans l'ecorce terrestre, ils en profitent pour venir jusqu'a la surface. II est donc logiquement perm is de penseI' que, d'une part, la forma­tion de grandes fractures et, d'autre part, la sortie vers la surface de gr~ndes masses de materiel, plastique infraliasi­que, ont provoque Iii. formation de zones de faiblesse dans l'ecorce, facilitant du meme coup la sortie des magmas eruptifs plus profonds.

En terminant Ie present travail nous dirons pour con­clure et bien qu'un certain nombre de problemes d'ordre secondaire ne soient pas encore entierementreso1us, que l'origine des phenomenes ., tiphoniques .. est maintenant bien demon tree.

Les' accidents de, 'cet ordre guoiqu'ayant ete declanches par des compressions tangentilles, sont essentiellement l'oeuvre de la, tectonique gypso-salifere. .

Pciur ce qui concerne la formation de l'aire tiphonique de Caldas da Rainha, dont nous venons de parler ci-dessus, Ie schema general que l'on peut en donner a 1a lumiere des connaissances actuelles' est Ie suivant:"

1.0 - A 1a suite de compressions tangentielles, des fractures se produisirent, qui affecterent specia1ement les couches plus rigides de gres et de calcaires de la cou­verture, tandis qu'elles s'estompaient dans les formations argi1euses plus tendres etplastiques. .

2.°":' Profitant des fractures produites dans la couverture et des points de faiblesse qui s 'y etaient declares, Ie materiel salifere plastique, comprime en profondeur,est remonte vers la surface en s()ulevant les couches superposees, en achevant de les rompre et en s'injectant dans leurs fissures.

3.° - La monteedes argiles s'aliferes et gypsiferes aurait du progreseivement diminuer et s'arreter au moment ou un nouvel equilibre aurait ete atteint. '

Mais il semble qu'iln'y a pas du y avoir arret complet du phenomene pour deux raisons :

a) Par suite de l'erosion progressive qui s'est exercee sur Ie bombement precedemmemt forme et qui a transforme l'aire tiphonique en vallee tiphonique.' En effet l'erosion, entamant l~s couches de Ia couverture, a elargi de plus en plus la dechirure'initiale, facilitant la remontee et Ia sor­tie en surface du ,materiel plastique.

59

De cette favon les epoques d'erosion maximum, qui sont aussi des epoques de regression marines doivent correspondre it des periodes de renouveau dans l'activiM des phenomenes tiphoniques.

Au contraire les phases de transgression marine, comme par exemple Ie Pliocene inferieur et moyen, sont con tem­poraines d'un ralentissement ou meme d'un arret momen­tane de ces derniers.

b) Des compressions tangentielles locales sont inter­venues it certaines epoques pour redonner elles aussi de l'activite a la rem on Me des maMriaux plastiques, done aussi it l'accroissement de la tumefaction produite.

Oomme on l'a vu precedemment, ces phenomenes se sont continues apres Ie Pliocene, dont les depots ont eM deformes ou souleves par des phenomenes de tectonique salifere. Its se continueront tres probablement, longtemps encore dans Ie futuro

G. ZBY8ZEW8KI - Essai d'et1ule experimentale sur"lts phenomenes tiphoniques PI. I

Fig. 1 - Resultat de la premiere experience

Fig. 2 - Resultat de la deuxieme experience

G. ZBYSZIlIWSKl - Essai d'etude experimentale Bur lea phenomenes tipholliqUfS PI. II

Fig. 3 - Resultat de la troisieme experience

Fig. 4 - Resultat de Ia quat~ieme experience

G. ZBY8ZEW8KI- Essai d'etude experimentale sur les phenomenes tiphoniques PI. III

Fig. 5 - Resultst de la cinquieme experience

Fig. G - Resultat de Is sixieme experience