3: Faire une coupe géologique

1. Identifier les deux points qui définit un profil de la section transversale, par exemple A-A'. Ces points sont choisis de telle sorte que la ligne entre eux est approximativement perpendiculaire à la grève des orientations des unités de roche intermédiaire.
2. Un profil topographique est établi entre les deux points, A-A'. Instructions pour savoir comment générer un profil topographique sont fournies dans une vidéo différente.
3. Prenez une bande de papier et l’aligner le long de la ligne, marquage soigneusement les contacts entre les différentes unités.
4. Transférer les contacts sur le profil topographique.
5. À chaque contact, le pendage des couches adjacentes est utilisé pour projeter cette limite dans le sous-sol. Tant que le profil topographique n’a aucune exagération verticale, le creux de la carte peut être directement utilisé. Par exemple, si le dip à une limite de calcaire/grès (contact) est de 20°, alors que le contact peut être dessiné comme s’étendant dans le sol à un angle de 20°.
6. Utiliser cette projection et la connaissance de la géologie locale d’inférer les plis ou les failles dans le sous-sol. Par exemple, les couches de roche que dip loin de l’axe central (encore une fois, comme des bardeaux sur un toit a atteint un sommet) peut indiquer la présence d’un anticlinal ou l’antiforme. En outre, si les couches rocheuses le long de l’axe central sont plus anciennes que celles qui sont successivement plus éloigné de l’axe, puis c’est encore la confirmation d’une structure anticlinale.
7. Étendre les couches rocheuses dans la région de terre ci-dessus à l’aide de lignes pointillées ; Cela montre la présence présumée de roches avant l’érosion.
   Tel que discuté dans la section principes, les lignes en pointillés au-dessus de la surface sont effectivement une représentation d’une structure géologique qui autrefois existait, mais a été supprimée par l’érosion.

Les coupes transversales géologiques permettent d’évaluer les modèles temporels de la formation des roches au fil du temps.

À l’aide de cartes géologiques, il est possible de générer des coupes transversales qui permettent de prédire les strates des roches sous la surface et d’estimer la forme des roches au-dessus du sol avant l’érosion.

La coupe transversale résultante est une image en coupe semblable à celles que l’on voit dans les parois de canyon ou les tranchées de route. Bien que les géologues puissent être en mesure de déduire de telles caractéristiques à partir d’une carte géologique en plan, l’ajout d’une coupe transversale fournit une troisième dimension d’information qui peut grandement améliorer la capacité d’évaluer les plis et les failles.

Cette vidéo illustrera le processus de création d’une coupe efficace géologique et mettra en évidence certaines des utilisations étendues de cet outil géologique.

La première étape de la création d’une carte géologique consiste à prendre une carte topographique et à y coder par couleur les régions contenant différents types de roches. Sur le terrain, les géologues observent les caractéristiques minéralogiques et texturales, qui sont ensuite utilisées pour identifier des types de roches et des unités rocheuses distincts. Les lignes entre chaque section d’unité rocheuse sont les contacts. Dans chaque type de roche, des données latérales et de pendage seront ajoutées pour illustrer l’orientation des strates rocheuses en affleurement de surface.

Ces données d’orientation et de pendage indiquent des déformations de type pli qui génèrent des strates déformées vers le haut, analogues à un bol renversé, appelées anticlinaux. Les plis qui impliquent des strates déformées vers le bas sont des synclinaux. En revanche, les failles sont le résultat d’une déformation fragile, par laquelle les roches se brisent au lieu de se plier le long d’une surface de rupture distincte. Cette surface est le « plan de faille ».

Pris ensemble, le type, la position et l’orientation de la roche sont utilisés pour créer une coupe transversale géologique. La première étape consiste à créer un profil topographique, qui montre l’élévation et le contour de la région cible. Les données géologiques sont ensuite ajoutées à ce profil. Cette section transversale peut maintenant être utilisée pour déduire la structure souterraine. Par exemple, les lits qui s’éloignent d’un axe central indiquent des anticlinaux, tandis que les lits qui plongent vers indiquent des synclinaux.

De plus, les coupes transversales géologiques sont utilisées pour reconstruire les plis et les failles qui peuvent être cryptiques, en raison des effets de l’érosion sur les caractéristiques de surface. Ceci est réalisé en extrapolant les données de surface et de sous-surface existantes vers le haut au-dessus du plan existant.

Maintenant que nous connaissons les principes qui sous-tendent la construction d’une coupe transversale géologique, voyons comment cela est réalisé sur une carte d’exemple.

Pour construire une coupe efficace géologique, prenez d’abord une carte géologique de la zone de levé cible. Commencez par choisir deux points qui définissent un profil de section transversale d’intérêt. Étiquetez ces points comme A et A'. Ceux-ci doivent être choisis de manière à ce qu’une ligne entre eux soit approximativement perpendiculaire aux directions d’attaque des unités rocheuses intermédiaires. Reliez ces points et créez un profil topographique, sans exagération verticale, basé sur les contours qui coupent la ligne. Ensuite, prenez une bande de papier et alignez-la le long de la ligne A-A', et marquez soigneusement les contacts entre les différentes unités rocheuses.

À chaque contact, les informations de pendage des couches adjacentes sont utilisées pour projeter la frontière dans le sous-sol. Notez que dans la projection vers le sous-sol, nous utilisons un pendage moyen à travers le pli. Cela maintient une épaisseur de lit constante dans la projection.

À l’aide d’un rapporteur, mesurez l’angle du pendage selon la carte d’origine et étendez les couches rocheuses en lignes droites sous la surface. La projection de ces informations à chaque point de contact donnera une vue transversale prédite approximative des strates rocheuses sous la surface. Ensuite, recherchez des motifs dans les projections rocheuses qui peuvent indiquer des plis du même type de strates rocheuses. Si ces lignes de strates prédites semblent se rejoindre, cela indique un plissement du même substrat, et elles doivent être jointes dans une projection lisse basée sur les amplitudes de pendage données à la surface.

Enfin, étendez les couches de roches dans la région au-dessus du sol. Cela montre la présence présumée de roches et de structures géologiques avant l’érosion.

La carte utilisée pour cette démonstration montre une partie de la carte géologique de l’USGS de MASONVILLE, COLORADO, d’une durée de 7,5 minutes. Les couches rocheuses et les contacts ont été transférés au profil géologique, et des projections ont été faites dans le sous-sol et la surface. Dans le cas de l’une des unités, le groupe Dakota, étiqueté KD et surligné en vert, nous voyons les couches pendre d’un côté de ce que l’on appelle l’anticlinal, à l’est, et à l’ouest du côté opposé. Dans l’ensemble, les projections suggèrent une combinaison anticlinal-synclinal, et la crête de l’anticlinal est enregistrée sur la carte originale elle-même sous la forme d’une ligne pointillée, avec le creux (prononcez « trof ») du synclinal indiqué à l’ouest par une ligne pointillée différente. Cette combinaison donne un ensemble de formations rocheuses courbées et une formation courbée, produite par des contraintes de compression passées sur les strates rocheuses. Le groupe Dakota, qui suit ce schéma anticlinal-synclinal, est une unité d’importance car il représente un grès, qui contiendra de l’eau ou du pétrole, ce qui peut être intéressant pour l’exploitation minière.

Les coupes transversales géologiques sont des outils utiles pour un certain nombre de types d’études géologiques. Certaines de ces applications sont explorées ici.

L’analyse des séquences de dépôt, d’intrusion, de déformation ou d’érosion au fil du temps peut éclairer non seulement les dimensions spatiales de la roche, mais aussi la dimension temporelle. À l’aide de ces informations, il est également possible de simuler et d’anticiper les changements futurs de la structure de la Terre, tels que l’érosion de substances plus molles, laissant exposées des roches plus dures.

Les gisements minéraux les plus importants sur le plan économique ; y compris l’or, l’argent, le cuivre et le molybdène ; sont associés aux roches ignées. Si de telles roches sont trouvées à la surface au cours d’une étude géologique et que leurs contacts de surface peuvent être évalués, il est possible d’utiliser une coupe efficace géologique pour extrapoler où l’on peut trouver des minerais dans le sous-sol.

Les coupes transversales géologiques sont essentielles pour évaluer l’écoulement des fluides dans le sous-sol. Comprendre l’orientation des couches d’amélioration de l’écoulement, ou aquifères, par rapport aux couches empêchant l’écoulement, ou aquicludes, permet aux géologues de prédire le mouvement des eaux souterraines et potentiellement de déterminer les zones appropriées pour le forage de puits. En général, les types de roches contenant un espace interstitiel considérable, comme le grès, seront des aquifères, et ceux avec une structure plus dense et peu d’espace interstitiel, comme l’ardoise, agiront comme des aquicludes. De manière cruciale, ces informations permettent également d’analyser les mouvements de polluants aqueux et d’élaborer des stratégies d’atténuation possibles dans de tels événements.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE aux coupes efficaces géologiques. Vous devriez maintenant comprendre comment créer un profil géologique à partir d’une carte géologique, ainsi que les utilisations et les applications de ces sections efficaces géologiques.

Merci d’avoir regardé !