#2 Aber - Tectonique : angle d'un pli EarthCache

La presqu’île de Crozon offre un rivage découpé dans un mille-feuilles de roches sédimentaires, d’âge paléozoïque.

C’est en effet à partir de -475 millions d’années que s’est formé l’essentiel du sous-sol. À cette époque, la Bretagne était située sous la mer, près du pôle Sud, en bordure d’un méga-continent appelé Gondwana.

Les particules de sable et de vase transportées du continent vers la mer s’y sont déposées en couches successives. Compactées au fil du temps, elles se sont transformées en grès et en argilites. Quelques animaux marins, ainsi que les traces de leurs activités, ont en même temps été fossilisés.

Cette sédimentation marine, perturbée en presqu’île de Crozon par une activité volcanique (-448 millions d'années), s’est poursuivie sur près de 150 millions d'années, pendant la lente dérive du Gondwana vers le Nord. Près de 3 500 mètres d’épaisseur de sédiments se sont ainsi accumulés, en enregistrant des environnements marins périglaciaires (-444 millions d'année) puis tropicaux (-385 millions d'années).

Vers -320 millions d'années, la collision entre les plaques Gondwana et Laurussia, lors de la constitution de la Pangée, a entraîné la formation d’une immense chaîne de montagnes (la chaîne varisque ou hercynienne) dont les sommets pouvaient atteindre 4 000 mètres d’altitude en Bretagne.

Soumises à d’énormes pressions tectoniques, les roches de la future presqu’île se sont plissées et facturées. Tout en perdant leur horizontalité initiale, les couches sédimentaires se sont transformées : les grès ont évolué en quartzites et les argiles en schistes.

Depuis lors émergée, cette imposante chaîne de montagnes a été érodée, puis à nouveau fracturée lors de l’ouverture de l’océan Atlantique (-180 millions d'années)

Les fluctuations du niveau marin, dues à l’alternance d’épisodes glaciaires et tempérés au Quaternaire (de -2.6 millions d'années à nos jours) ont enfin dessiné le trait de côte de cet ancien massif (le Massif armoricain), dont les plus hautes collines avoisinent aujourd’hui les 400 mètres d’altitude.

👉 Histoire géologique de la presqu'île de Crozon en dessins.

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

Crozon Peninsula boasts a shoreline carved out of many strata of sedimentary rock dating back to the Paleozoic Era.

In fact, most of its subsoil was formed some 475 million years ago (mya). At that time, Brittany was under water, close to the South Pole, at the edge of a supercontinent called Gondwana.

Particles of sand and mud carried from the continent out to the sea were deposited there in successive layers. Compacted over time, they gradually transformed into sandstone and mudstone. Some sea animals along with traces of their activities, were fossilized at the same time.

This marine sedimentation, that was disrupted by volcanic activity on Crozon Peninsula (448 mya), continued over the course of nearly 150 million years (myr), during Gondwana’s slow drift northwards. Nearly 3,500 meters of sediments accumulated in depth, where both periglacial and then tropical marine environments were recorded (444 and 385 mya, respectively).

Around 320 mya, the collision of the Gondwana and Laurussia plates, during the assembly of Pangea, led to the formation of an immense mountain range (the Variscan or Hercynian orogeny) whose peaks stood as high as elevation of 4,000 meters in Brittany.

Subjected to tremendous tectonic pressure, the rocks of the future peninsula folded and farctured. Whilst losing their initial horizontality, the sedimentary layers were transformed : the sandstone evolved into quartzite and the mudstone into shale.

After emerging, the imposing mountain range eroded and then fractured again at the time of opening of the Atlantic Ocean (180 mya).

Fluctuations in the sea level, caused by the alternating glacial and tempered episodes of the Quaternary period (from 2.6 mya to the present day), finally drawing the coastline of the ancient Armorican mountain range, whose tallest hillsides now rise to altitudes of around 400 meters.

👉 Geologic timeline illustrations of Crozon peninsula (only in french).

Sources : https://www.reservepresquiledecrozon.bzh

 Le nom de cette plage et de ces lieux provient d’Aber ou d’Aber de Crozon, un petit fleuve côtier qui se jette dans la baie de Douarnenez à la pointe de Raguenez, elle-même prolongée par l’île de l’Aber.

Il s’agit majoritairement d’une grande étendue de sable (par basse mer) bordée d’un cordon de galets au pied d’un massif dunaire. Vers l’ouest (à droite en étant face à la baie), des falaises prolongent les lieux jusqu’à la pointe de Trébéron.

Au travers de cette série de caches, vous allez pouvoir découvrir quelques curiosités géologiques visibles le long de ces falaises et dont la deuxième vous permettra d'estimer l'angle formé par les flancs d'un pli.

 This beach and this place take its name from Aber or Aber de Crozon, a small coastal river which flows into the “baie de Douarnenez” (bay of Douarnenez) at “pointe de Raguenez” (Raguenez headland), itself extended by “l‘île de l’Aber” (Aber island).

It is mostly a large stretch of sand (at low tide) bordered by strand-line pebbles at the foot of a dune massif. Towards the west (on the right, facing the bay), cliffs extend the site up to “pointe de Trébéron) (Trébéron headland).

Through this series of caches, you will be able to discover some geological curiosities visible along these cliffs, the second of which will enable you to estimate the angle formed by the limbs of a fold.

 Tectonique
Ce terme qualifie l’ensemble des déformations ayant affecté des terrains géologiques postérieurement à leur formation (cassures, plis, etc. dont on en exclut les déformations mineures des sédiments qui se font pendant leur dépôt), mais aussi le mécanisme de l’acquisition de ces déformations ainsi que leur étude.

 Tectonics
This describes all the deformations that affect geological terrains after their formation ("fractures", "folds", etc., excluding minor deformations of sediments during deposition), as well as the mechanism by which these deformations are acquired and their study.

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 Contrainte et déformation
Lorsqu'elle est soumise à des contraintes, la croûte terrestre se déforme. La contrainte peut donc être définie comme étant une force appliquée à une certaine unité de volume et tout solide (un volume en fait) possède une force qui lui est propre pour résister à la contrainte. Lorsque la contrainte dépasse la résistance du matériel, il y a déformation de l'objet (le solide) matérialisé par un changement dans sa forme et/ou son volume. Les contraintes peuvent déformer tout aussi bien un volume de pâte à modeler que tout un segment de la croûte terrestre.

La première réponse d'un matériau à la contrainte est la déformation élastique. Quand la contrainte est relâchée, le matériau reprend sa forme et son volume initial (comme un élastique que l’on étire et lâche).

À un point donné durant la déformation élastique, la relation contrainte-déformation devient non linéaire: le matériau a atteint sa limite d'élasticité. Si la contrainte dépasse cette limite, le matériau est déformé de façon permanente : il en résulte une déformation plastique (l'écrasement d'une balle de pâte à modeler par exemple) ou une déformation cassante (l'élastique qui se brise).

Trois paramètres importants doivent être considérés lorsqu'on applique les concepts de contrainte-déformation aux matériaux de la croûte terrestre : la température, la pression et le temps. Température et pression augmentent avec la profondeur dans la croûte terrestre et modifient le comportement des matériaux.

Dans le schéma en partie anglaise, la ligne rouge délimite deux champs: le champ de la déformation cassante (dite aussi fragile) et celui de la déformation plastique (dite aussi ductile). La flèche bleue symbolise une augmentation progressive des conditions de température et de pression à mesure que l'on s'enfonce dans la croûte terrestre. De manière générale, cette relation indique que les roches de surface seront déformées de façon cassante, alors que les roches en profondeur le seront de façon plastique. En fonction de sa profondeur, un même type de roche peut donc subir une déformation cassante ou plastique.

Le temps est aussi un facteur important à prendre en compte. Il est difficile d'imaginer qu'on puisse plier des couches de roches dures, ... à moins qu'on y mette le temps géologique et en géologie le facteur temps se mesure le plus souvent en millions d’années.

Il y a fondamentalement deux types de contraintes qui déforment les roches : les contraintes de compression et celles de tension. Dans la compression, les forces convergent et ont pour effet de compresser les roches. Dans la tension, les contraintes divergent et ont pour effet d'étirer les roches.

 Stress and deformation
When subjected to stress, the earth's crust deforms. Stress can therefore be defined as a force applied to a certain unit of volume, and every solid (a volume, in fact) possesses its own force to resist stress. When the stress exceeds the resistance of the material, strain occurs in the object (the solid), materialized by a change in its shape and/or volume. Stresses can deform a volume of modeling clay just as easily as an entire segment of the earth's crust.

A material's first response to stress is elastic deformation. When the stress is released, the material returns to its original shape and volume (like a rubber band stretched and released).

At a given point during elastic deformation, the stress-strain relationship becomes non-linear: the material has reached its elastic limit. If the stress exceeds this limit, the material is permanently deformed: the result is plastic deformation (the crushing of a ball of clay, for example) or brittle deformation (the rubber band that breaks).

Three important parameters must be considered when applying stress-strain concepts to materials in the earth's crust: temperature, pressure and time. Temperature and pressure increase with depth in the earth's crust and modify the behavior of materials.

In the diagram opposite, the red line delimits two fields: brittle deformation and plastic (ductile) deformation. The blue arrow symbolizes a progressive increase in temperature and pressure conditions as one moves deeper into the earth's crust. Generally speaking, this relationship indicates that surface rocks will be deformed in a brittle way, while rocks at depth will be deformed in a plastic way. So, depending on its depth, the same type of rock may undergo either brittle or plastic deformation.

Time is also an important factor to take into account. It's hard to imagine bending layers of hard rock, ... unless you take geological time into account, and in geology time is usually measured in millions of years.

There are basically two types of stress that deform rocks: compressive and tensile. In compression, forces converge and have the effect of compressing rocks. In tension, the forces diverge, stretching rocks.

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 Plis
Les plis constituent la manifestation d'un comportement plastique (ductile) des roches sous l'effet de contraintes de compression.

Les plis présentent une grande variété de formes et résultent d'un large éventail de processus qui reflètent tous en grande partie le comportement des roches. Par conséquent, les caractéristiques géométriques changent généralement dans un même pli de couche à couche.

 Folds
Folds are the result of the plastic (ductile) behavior of rocks under compressive stress.

Folds display a wide range of shapes and result from a wide range of processes that all largely reflect the rock behavior. Therefore, geometrical characteristics commonly change within the same fold from layer to layer.

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 Structure d’un pli et classification
Les côtés d’un pli sont appelés les flancs. Les flancs se rejoignent à l’endroit le plus étroit du pli, c’est ce qu’on appelle la charnière. La ligne reliant tous les points de la charnière est appelée l’axe du pli. Une ligne imaginaire qui inclut l'axe du pli et qui divise le pli aussi symétriquement que possible est appelée le plan axial du pli.

Les plis peuvent être classés en fonction de leur géométrie, leur forme, leur profil, leur orientation, l'épaisseur de leurs couches/strates, etc.

 Fold structure and classification
The sides of a fold are called the limbs. The limbs intersect at the tightest part of the fold and this is called the hinge. A line connecting all points on the hinge is called the fold axis. An imaginary line that includes the fold axis and divides the fold as symmetrically as possible is called the axial plane of the fold.

Folds can be classified according to their geometry, their shape, their profile, their orientation, the thickness of their layers/strata, etc.

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 Angle d’un pli
Encore appelé angle inter-flancs, l'angle entre les flancs d’un pli reflète l'intensité avec laquelle la structure a été déformée. Cet angle peut être évalué en mesurant l'angle d'intersection entre deux tangentes passant par les points d'inflexion des flancs opposées du pli. 

Les plis peuvent être classés en fonction de l’angle formé par leurs deux flancs opposés (voir en partie anglaise).

 Fold angle
Also known as inter-limb angle, the angle between the limbs of a fold reflects the intensity with which the structure has been deformed. This angle can be evaluated by measuring the angle of intersection between two tangents passing through the inflection points of the fold's opposite limbs.

Folds can be classified according to the angle formed between their two opposite limbs.

Références – References

Dictionnaire de Géologie - 8e éd. (Foucault)
A Dictionary of Geology and Earth Sciences (Oxford Quick Reference)
La déformation des roches
Folds

 Aux coordonnées indiquées, faites face à la falaise et tournez-vous légèrement vers la droite pour l’observer comme sur la photo ci-dessous. Des plis sont nettement remarquables. Approchez et observez la zone A. Au sol, repérez deux particularités similaires d’une longueur de quelques mètres notées ici B et C.

 At the specified coordinates, face the cliff and turn slightly to the right to observe it as in the picture below. Folds are clearly visible. Approach and look at zone A. On the ground, look for two similar features a few meters long, labelled B and C.

 Travail à effectuer :

1. En fonction de l'angle formé par leurs flancs, comment classeriez-vous les plis visibles en zone A ?
2. Comment qualifieriez-vous l'intensité de la contrainte de compression à l'origine de la formation de ces plis ?
3. En vous référant à la structure d'un pli que représentent B et C ?
4. Une photo de vous, ou d’un objet caractéristique vous appartenant, prise dans les environs immédiats (pas de photo « d’archive » svp) est à joindre soit en commentaire, soit avec vos réponses. Conformément aux directives mises à jour par GC HQ et publiées en juin 2019, des photos peuvent être exigées pour la validation d'une earthcache.

Marquez cette cache "Trouvée" et envoyez-nous vos propositions de réponses. Nous vous contacterons en cas de problème.

Il est strictement interdit de ramasser tout minéral, roche, fossile, galet, plante… sur tout le littoral. Merci de respecter cette consigne.

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 Homework:

1. According to the angle formed by their limbs, how would you classify the folds visible in A?
2. How would you describe the intensity of the compressive stress leading to the formation of these folds?
3. Referring to the structure of a fold, what do B and C represent?
4. A photo of your, your GPS/cellphone or something else personnal, taken in the immediate aera (no "stock" photos please) is to be attached either as a comment or with your answers. In accordance with updated GC HQ guidelines published in June 2019, photos may be required for validation of an earthcache.

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