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Une interprétation mécanique de la réfraction de la schistosité

1982; Elsevier BV; Volume: 82; Issue: 1-2 Linguagem: Francês

10.1016/0040-1951(82)90091-9

1879-3266

Jean Goguel,

Landslides and related hazards

Cleavage refraction is the difference in orientation of slaty cleavage of alternating layers of different lithology, such as shale and limestone. Observations in Oisans (French Alps) have shown that the cleavage-bedding intersection may have different orientations for different layers (Fig. 1). From observation of these orientations, it should be possible to derive information about the stress shape (i.e., ratio of the differences between the three principal components) and its orientation. For this, we assume that slaty cleavage in an isotropic layer: appears at right angles to the larger principal component of stress, and that this happened simultaneously in alternating layers, with different yield stresses (larger for limestone than for shale). With these assumptions, and for assumed values for the orientation and the shape of the stress in the first layer, a straight-forward calculation gives the principal orientations of the stress for the second layer. By derivation, the relation between the angular change of the cleavage-bedding intersection, and the change of cleavage-bedding angle is computed. The result is expressed by the value of angle A (see Fig. 2) of the direction in which the cleavage is shifted from one layer to the next. A set of graphs (Fig. 3), obtained by these calculations, gives the relations between the angles which can be measured (θ, angle between bedding and cleavage. A), and the unknowns: shape of the stress, as measured by ω; and orientation of the least principal component (which may be shown by the lineation). An actual example is given, in which several nearby observations are combined to obtain these two unknowns. Moreover, another set of graphs (Fig. 4), allows the computation of the ratio of the yield stress for the two alternating rock layers. Whenever cleavage refraction can be observed for incipient cleavage, these two sets of graphs may be used to obtain information about the stress. However, a large strain involves such changes in cleavage orientation that the basic assumption may no longer be valid, and our graphs should be used with caution. La réfraction de la schistosité est la différence d'orientation de la schistosité ardoisière affectant des bancs alternants avec des lithologies différentes, tels que schistes et calcaires. Des observations dans l'Oisans (Alpes du Dauphiné) ont montré que l'intersection de la schistosite et de la stratification peut avoir des directions différentes pour les bancs qui alternent (Fig. 1). De l'observation de ces orientations, il devrait être possible de tirer des indications sur la forme de la constrainte (c'est à dire, les rapports des différences des composantes principales), et sur son orientation. Pour celà, nous admettons que la schistosité dans une roche isotrope apparaît perpendiculaire à la composante principale maximale de la contrainte, et que ceci se produit simultanément pour les couches qui alternent, lesquelles présentent des seuils de plasticité différents (plus forts pour le calcaire que pour le schiste). Avec ces hypothèses, et en se donnant l'orientation et la forme de la contrainte pour une première couche, un calcul direct fourni les directions principales de la contrainte dans une deuxième couche. Par différenciation, on calcule le rapport entre la variation de l'angle entre schistosite et stratification, et le changement d'orientation de leur intersection. Ce rapport conduit à l'angle A (voir Fig. 2). de la direction suivant laquelle la sehistosité tourne d'un banc à l'autre. Une série de graphiques (Fig. 3) traduit le résultat de ces calculs et exprime la relation entre les angles observables (θ. angle entre schistosite et stratification, et A) et la forme inconnue de la contrainte, caractérisée par ω, ainsi que l'orientation de la contrainte minimale (qui peut apparaître dans la linéation) p]Un exemple est donné, où un groupe d'observations voisines permet d'obtenir ces deux inconnues.