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En 1815, sur la côte de Berwickshire en Angleterre, James Hall, un écossais, remarque sur les falaises une succession de 16 plissements, alternativement concaves et convexes, sur une distance de 6 miles. On sait à cette époque que les couches de roches sédimentaires se sont déposées horizontalement. Il en déduit qu'une puissante force extérieure a été exercée sur ces couches après leur dépôt et leur consolidation.
Il veut en découvrir le mécanisme...



 


Plis dans une falaise du Berwickshire

“For this purpose it will be necessary to shew, first, that this peculiar conformation may be given to a set of horizontal beds by mechanical force of sufficient strength and secondly, that there are rational grounds for beleiving that such a force has been actually exerted in this case. [...] I have tried to establish the first point by experiment [...] and the second by a train of geological reasoning [...]”


J. Hall fut le fondateur de la géologie expérimentale. Il dit vouloir "démontrer" par une expérience que ce qu'il observe dans la nature peut avoir été provoqué par le mécanisme qu'il propose : une force mécanique horizontale exercée sur des alternances de roches tendres et solides, dont une extrémité est bloquée (ou bien deux forces horizontales agissant en directions opposées), le tout sous pression verticale. Les deux extrémités des bancs doivent alors tendre à se rapprocher en se plissant.



Première expérience de J. Hall

Dans ses premières expériences, qu'il qualifie de "grossières", Hall utilise plusieurs morceaux de tissu de natures et de couleurs différentes (laine, toile, coton) placés l'un sur l'autre. Une porte dégondée est placée sur l'ensemble. Deux panneaux de bois verticaux sont forcés par des coups de maillet répétés, appliqués horizontalement. Une fois la porte retirée, les morceaux de tissu dessinent des plis semblables à ceux qu'il avait observés dans les falaises de la côte du Berkwickshire.

Après ce résultat convaincant obtenu avec les morceaux de tissu, Hall construit une machine pour déformer des lits d'argile sous surcharge.



Appareil expérimental de J. Hall


Résultat expérimental de J. Hall

Il lui reste à chercher comment cette force horizontale a pu se produire. Il se réfère alors à une vision beaucoup plus large, dans le cadre des théories globales du début du XIXe siècle et en particulier celle de James Hutton (1726-1797), autre écossais devenu célèbre dont il était le disciple : les continents ont été surélevés du fond des mers à leur position actuelle par l'action de la chaleur souterraine.

Il fait un retour à l'observation sur le terrain. Des montées de granite se seraient faites dans les couches de sédiments encore molles mais résistantes. Devant se faire de la place, les intrusions de granite auraient poussé horizontalement les couches... comme les pièces de tissu ou les lits d'argiles des expériences.

“We have every reason to expect, then, that our experiments have been a faithful representation of what would happen in a similar case in nature.”




 





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