la carte et la coupe

La carte et la coupe

Engéomorphologie, nous sommes constamment confrontés au fait que lesroches et les structures terrestres s'expriment en trois dimensions. Ladistribution des roches à la surface de la Terre est simplementfonction de la façon dont cette disposition tridimensionnelle recoupela surface actuelle, soit comment affleure le roc.
Les informationsutiles relevées sur les cartes géologiques sont nécessaires àl'explication de la morphologie de la surface terrestre. Avec un peu depratique, on peut lire sur ces cartes la façon dont les couchesrocheuses sont disposées, et en déduire leur allure en profondeur etcomment elles auraient été au-dessus de la surface actuelle avantd'être érodées.
On peut aussi représenter l'allure des couches enélaborant une coupe géologique. La plupart des cartes géologiques etgéomorphologiques sont accompagnées de coupes et, ensemble ilsconstituent un puissant outil de communication de l'aspecttridimensionnel des terrains. Ils sont si intimement liés que, même sila coupe peut être construite à partir d'une carte, en pratique ilssont élaborés simultanément et dans certains cas, la carte est dérivéede plusieurs coupes, elles même issues des données de forrages ousismiques.
La coupe peut être autant un croquis dépouillé qu'undessin précis selon l'usage auquel elle est destinée. Avec les cartes àpetite échelle, on ne peut normalement produire qu'une coupeschématique parce que les détails n'apparaîtront pas.
Sur les cartesà grande échelle, comme celles au 1:50 000 et plus grandes, il estpossible de dresser une coupe à la même échelle que la carte lorsquel'information sur l'orientation de la structure et le pendage descouches le permettent.

Le choix du tracé de la coupe

Le tracé devrait recouper à angle droit l'orientation générale de la structure.C'est le meilleur angle de vue, de plus, s'il est orienté dans le sensdu pendage et que l'exagération verticale est nulle, la coupe permettrala mesure du pendage des couches ainsi que leur épaisseur réelle sur lacoupe.
Si le tracé n'est pasperpendiculaire à la structure, il montrera un pendage atténué descouches. Un tracé parallèle à la structure ne révèlera point de pendagemais pourrait être utile pour représenter la variation d'épaisseur dansune direction.
Lorsque le tracé de lacoupe risque de traverser une région où plusieurs structuresd'orientation différente sont présentes, plusieurs choix s'offrent:


Siune des structures domine la région alors, il faudra orienter le tracéperpendiculairement à celle-ci, en ne perdant pas de vue que les autresstructures auront une allure faussée;
Onpourrait réaliser plusieurs coupes (chacune d'elle orientée à angledroit d'une structure) de façon à représenter le plus réellementpossible chacune des structures présentes sur la carte;
Un troisième choix est de faire bifurquer le tracé pour représenter plusieurs structures sur la même coupe.



La procédure

Elle est semblable à celle de la construction du profil topographique auquel on ajoutera la structure du substrat.


i-Surla carte, dégagez puis regroupez les ensembles, relevez l'orientationde la structure ainsi que la direction et le degré de pendage, imaginezle modelé en profondeur.

ii-Choisissez un tracé, orientez le perpendiculairement à la structure que vous désirez représenter.

iii-Posez la bordure d'une feuille le long du tracé, et indiquez:


les limites de la coupe;
les limites des formations rocheuses, des failles, des plis, etc.;
la direction et la valeur du pendage;
le nom des éléments du paysage croisés par le tracé.



iv-Dessinez le cadre du croquis, soit:


dessinez l'abscisse ou l'axe horixontal de la longueur du tracé de la coupe avec l'échelle graphique à sa base;
tracez les ordonnées ou les axes verticaux (sans exagération) avec les valeurs d'altitude.



v-Reportez la bordure de la feuille sur l'abscisse et transposez les informations relevées en iii sur le [url=http://www.er.uqam.ca/nobel/k20322/ptopo.html#profil vert]profil topographique[/url].

vi-Dessinez l'allure des formations rocheuses en profondeur en utilisant les données de direction et de pendage.

vii-Ajoutez l'habillage,indiquez, s'il y a lieu, les forrages, les bifurcations de tracé etutilisez dans la mesure du possible, les mêmes symboles (couleurs,trames, lettres, etc.) que les formations représentées sur la carte.

vii-Ajoutez une légende des formations rocheuses et des symboles utilisés.
Iln'y a pas de règles strictes sur la façon dont doivent êtrereprésentées les structures en profondeur. Chaque cas est particulier.En général, on optera pour un modèle simple et conforme auxinformations exprimées sur la carte.
L'exemple suivant (coupe B-B') est tiré de la carte géologique fictive ci-après. La coupe est dépouillée car elle fait l'objet d'un exercice.








La direction et le degré de pendage

Ilssont utilisés pour décrire la direction des surfaces rocheuses comme lesommet d'une strate sédimentaire, les plans de stratification, lesplans de failles, les diaclases et les dykes. La directionde la structure est l'orientation de n'importe quelle ligne horizontaleimaginaire le long d'une strate ou d'un élément planaire .Elle n'a pas de position, uniquement une direction. Ainsi, on peut lamesurer partout sur le plan de l'objet. Elle est donnée habituellementcomme un azimut (ex: NE), ou encore en degré par rapport au nord géographique (flèche rouge). Sa valeur est exprimée à l'aide de trois nombres (ex: 045° est l'équivalent de la direction NE, flèche bleue).





Le degré de pendageest l'inclinaison maximale ou la plus grande pente d'une couche mesuréeen degré par rapport à l'horizontale. Il est toujours mesuréperpendiculairement à la direction (flèche jaune). Pour ce, on utilise la règle dite de la main droite, où le pendage se trouve toujours à droite de la direction (flèche bleue). Pour éviter toute confusion avec la direction, le pendage est exprimé à l'aide de deux nombres entre 0° et 90° (ex: 09°) et toujours énoncé après celle-ci (ex: 045°/09° sont la direction et le degré de pendage des formations rocheuses du bloc diagramme ci-dessus). Sur la carte géologique, la direction de la structure et le pendage sont représentés ainsi .

L'épaisseur apparente et réelle des couches

Ilest parfois opportun de connaître l'épaisseur d'une formation à partird'une carte. Que ce soit pour voir la manière dont l'épaisseur descouches varie en profondeur et dresser un tableau plus précis du modede mise en place, ou encore pour évaluer si le matériel sera enquantité suffisante pour un usage commercial et si son extraction envaut le coût.
Parfois, l'épaisseur est indiquée sur la légende de lacarte. Lorsque l'épaisseur varie, un ordre de grandeur est souventdonné. Certaines cartes récentes mentionnent l'épaisseur sur unecolonne avec une description de la variation latérale. Mais plusieurscartes géologiques n'indiquent pas l'épaisseur. Il faut alors ladéduire.
La méthode trigonométrique offre un outil de calcul pour la plupart des cas d'inclinaison de la pente et du pendage (voir les trois exemples ci-après). Sur une coupe à l'échelle, on peut mesurer le degré de pente et de pendage, l'épaisseur apparente et la hauteur de l'affleurement (épaisseur verticale).
L'épaisseur réelled'une formation ou d'une couche est la distance entre le sommet et labase mesurée à angle droit. C'est la distance la plus courte entre leslimites sommitales et basales. Tout autre mesure à angle différentdonnera une plus grande distance appelée l'épaisseur apparente.
Larelation entre le degré de pendage et l'inclinaison de la pente produitdes effets surprenants. Par exemple, les terrains disséqués avec unestructure monoclinal (couches faiblement inclinées dans le même sens)produisent sur la carte une variation considérable de l'épaisseurapparente, même si les couches ont toutes la même épaisseur en réalité.L'épaisseur apparente est parfois beaucoup plus importante quel'épaisseur réelle (a) et parfois moins importante (c).






La pente est dans le même sens que le pendage La pente est de direction opposée au pendage Le terrain est plat






ér = éa x sin q - g x cos q
Les cas a et bsont complexes. Il manque le sommet de la formation et la pente estvariable. Il serait préférable de diviser l'affleurement en deuxsections et de calculer chacune d'elle selon la direction de la pente. ér = éa x sin q + g x cos q


ér: épaisseur réelle

éa: épaisseur apparente

q: degré de pendage

g: épaisseur verticale ér = éa x sin q

Surune carte, il n'y a que lorsqu'une couche est inclinée à la verticale(pendage de 90°) que l'affleurement est équivalent à l'épaisseur réelle(éa = ér). Dans tous les autres angles d'inclinaison, la largeur de l'affleurement observée sur la carte sera l'épaisseur apparente.
L'épaisseurd'une formation ou d'une couche mesurée à partir d'un forrage oudéduite de la hauteur de l'affleurement (épaisseur verticale) donneraune valeur apparente. Il n'y a que dans le cas d'une dispositionhorizontale des couches que l'épaisseur réelle sera équivalente auxdonnées de forrages (g = ér).




Carte géologique fictive


La carte géologique
Lacarte géologique présente une description de l'étendu, de l'allure etde l'âge du substrat rocheux dans une localité ou une régionparticulière. La carte fictive ci-dessus fournit un exemple simplifié des informations véhiculées par cet outil.
Une carte géologique représente l'espace géographique en une diversité de zones classées par couleur (voir l'exemple de la carte simplifiéede la région de Montréal). Ce classement s'effectue selon l'âge et lasuccession des terrains : on appelle cette branche d'étude lastratigraphie.
La plupart des cartes géologiques sont des carteslithostratigraphiques. Les roches y sont classées par formation et sontidentifiées par leur lithologie (type de roches) et leur ordre desédimentation (succession géologique ou stratigraphie) : ce qui résulteen une carte colorée facile à consulter. La plupart des cartes àmoyenne (1/50 000) et grande échelle sont de ce type.
Plus rarement,les cartes géologiques sont chronostratigraphiques lorsqu'elles fontréférence surtout à l'âge des roches et à leur succession (lalithologie restant très résumé). C'est le cas des cartes à petiteéchelle (1/250 000).
On distingue souvent les cartes traitant dusubstrat rocheux de celles présentant les dépôts de surface. Bien quele mode de construction de celles-ci soit similaire, la distinctionprovient de l'aspect consolidé du roc qui est ancien et de l'aspectmeuble des dépôts de surface qui sont récents. Parfois mais rarement,le roc et les dépôts de surface sont représentés simultanément sur lacarte. Il n'en reste pas moins que ce sont des documents indispensablesqui expriment, sous la forme d'une maquette, la répartition spatialedes différents affleurements rocheux.
L' étude de la disposition desterrains repose sur les préceptes de la tectonique c'est-à-dire, del'étude des pendages. En effet, les sols subissent des déformationsultérieures à leur dépôt. Cette architecture apparaît sur la carte parle dessin des contours du substrat. Ces contours correspondent al'affleurement des différentes couches. Leur forme est donc extrèmementvariée et dépend de l'angle que fait la pente de la couche avec lasurface topographique.

La coupe géologique et l'analyse structurale

Laconstruction de tranches (coupes géologiques) de terrain à partir d'unecarte géologique permet de mettre en évidence les structures et dedater les différentes phases de déformation (tectonique) ayant modeléun même ensemble rocheux. L'examen ou l'étude des structures, de leursuccession, de leur âge et de leurs caractéristiques lithologiquesconduit à déterminer les conditions et les causes des déformations.
L'analyse structurale comporte trois objectifs généraux :


-définir la nature des terrains selon deux critères: âge et lithologie;
-définir la disposition ou l'architecture du relief en respect de la tectonique;
-définir les causes et la succession des événements.

Pourmener à bien cette analyse, l'examen systématique d'une cartegéologique est impératif. De plus, l'élaboration de coupes géologiquesbien localisées est essentielle pour appuyer cette analyse. En dernierlieu, la synthèse des informations tirées de la carte, de la légende etdes coupes apportera des éléments pour l'interprétation des causes etdes événements

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