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Glossaire de Tectonique : c) failles |
liste des articles de cette page (rangés par ordre alphabétique...) : Blocs basculés/Hémigrabens, branche de faille, cachetage, crochons, décrochements, failles de déchirure, rampes latérales, FAILLES, failles conjuguées, failles quaternaires (failles vivantes), failles secondaires de Riedel, Horst/Graben, rejet, reliefs de failles.
Les hémigrabens se distinguent des grabens en ceci que la dépression tectonique a la quelle ils correspondent n'est délimitée que d'un seul coté par une faille. L'autre coté correspond à la pente du sommet du bloc de socle effondré, basculé à l'occasion du jeu de la faille (ce basculement est le plus souvent dû à ce que la faille normale est "listrique", c'est-à-dire concave vers le haut).
Les sédiments déposés
dans un tel système se partagent en trois tranches :
- anté-tectoniques, où les couches sont basculées
avec leur soubassement,
- syn-tectoniques, où les couches se disposent en éventail,
par discordances* principalement en onlap*
- post-tectoniques, où les couches sont discordantes sur
les failles, qu'elles cachettent.
Ces fossés tectoniques, dus au découpage de la croûte par des failles normales parallèles entre elles et de même sens de rejet, appartiennent le plus souvent à des dispositifs extensifs dissymétriques liés à une expansion océanique.
Il est commun d'observer que la surface de cassure d'une faille se partage en deux ou plusieurs, ce qui se manifeste, sur son tracé, par un embranchement. C'est pourquoi on désigne communément du nom de "branche" de faille une cassure secondaire se détachant de la cassure principale.
L'existence de ces embranchements est souvent liée au fait que, lors de leur naissance, les failles sont formées par une série de cassures en échelons* parallèles mais obliques à la bande cisaillée au sein de laquelle elles apparaissent : leur connexion ultérieure se fait par développement d'une déchirure majeure, sur laquelle les failles élémentaires originelles apparaissent ainsi comme autant de "branches"
Deux branches qui se connectent de nouveau à quelque distance de leur point de divergence isolent entre elles un compartiment losangique à fusiforme appelé "navette"*
Une faille est dite "cachetée" (ou "scellée") lorsque la surface de cassure bute vers le haut contre des couches qui ne sont pas affectées par la faille : ces couches se sont donc déposées après que le jeu de la faille ait cessé.
Cette géométrie caractérise donc les failles synsédimentaires, c'est à dire celles qui se formées au cours même du dépôt des roches sédimentaires, s'il n'y a pas de lacune de dépôt entre les couches affectées par la faille et celles qui la cachettent.
De part et d'autre d'une surface de faille la friction due au mouvement relatif des lèvres induit souvent un rebroussement des couches, qui est évidemment de sens inverse d'une lèvre à l'autre. Ces plis à localisation particulière sont nommés des "crochons" et leurs axe sont orthogonaux à la direction du mouvement sur la surface de fracture
Cela s'observe tout spécialement dans le cas des failles de chevauchement où la disposition relative de anticlinaux et synclinaux permet de connaître le sens du cisaillement et où les axes des crochons (plus difficiles à appréhender) permettent d'en connaître la direction.
Un exemple particulièrement spectaculaire de couple de crochons est celui fourni, dans le massif du Haut Giffre, par le chevauchement du Prazon à l'endroit où il est tranché par la falaise du"mur des Rosses" sur la crête méridionale du Mont Ruan (voir la page "Barberine").
 Les crochons du chevauchement du Prazon dans la falaise du "Mur des Rosses". (cliché original obligeamment communiqué par M. Matthieu Petetin) . Ø= surface de chevauchement ; noter les petits replis accompagnant le rebroussement principal dans la lèvre inférieure : ils sont liés à la finesse du litage qui autorise un plissement à plus courte longueur d'onde que dans les gros bancs du Tithonique de la lèvre supérieure. |
La formation des crochons est facilement associée à la rupture des flancs courts des plis de propagation ; elle se comprend aisément par le jeu du phénomène de "nucléation" des plis qui correspond à un blocage du glissement couches sur couches dans une pile de strates soumise à un cisaillement parallèle aux strates.
Crochons du Lias des Clottous (vallée de la Bonne, Oisans).
 Détails de plissotis du versant nord-est de la Tête des Clottous Ces microplis déca- à hectométriques se développent dans le flanc oriental du synclinal du Paletas (l'est est à gauche). Le cliché permet de voir comment ces plis prennent naissance, vers le bas de la succession, pour s'amortir vers le haut : L'analyse montre qu'ils résultent d'une déformation de la pile de strates par un glissement couches sur couches sur des surfaces que l'on peut considérer comme des paliers de chevauchement, mais où aucun accident n'est apparent (sauf quelquesbiseautages qui passent facilement inaperçus). En effet chaque pli prend naissance, par froncement local des couches, au dessus de la surface de glissement, en un point où (pour une raison restant à déterminer) le mouvement sur cette surface se trouve bloqué : la surface de déplacement s'y transforme, de ce fait, en un sectionnement oblique aux couches (formation d'une rampe de faille inverse). La valeur du déplacement relatif des points homologues de part et d'autre de la rampe est progressivement "absorbée" par le jeu du cintrage des couches au dessus de la rampe. En effet la distance à parcourir est plus courte entre deux couches est plus faible si on les coupe orthogonalement plutôt qu'en oblique très aigu. Le glissement "s'amortit" au niveau, dans la succession, où la charnière du pli a atteint une ampleur suffisante (c'est le processus des "plis de progression" induits par une tectonique de chevauchement par paliers). |
Autres exemples : Voir aussi la page "Chevauchements de Chartreuse"
On qualifie de décrochements (ou failles de coulissement) les failles dont le plan de cassure est subvertical et dont le mouvement est un coulissement dans le plan horizontal.
En principe tout miroir de faille vertical est symptomatique d'un jeu en décrochement ; mais il ne faut pas oublier qu'une faille originellement non verticale a pu le devenir par la suite, sous l'effet d'un basculement postérieur.
On distingue les décrochements dextres et sénestres : le mouvement est de sens dextre (ou "horaire") si le pivotement que subirait un objet pris dans le plan de cassure se fait dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de dessus) ; il est dit sénestre (ou "anti-horaire") dans le cas contraire.
ATTENTION ! : le décalage d’un contour sur une carte ne prouve pas, à lui seul, un décrochement (non plus même que ne prouve le crochon pouvant l’affecter) : cela peut tout aussi bien être dû à un rejet vertical !
Il faut au contraire se baser sur le décalage d’un repère tridimensionnel (tels que bombements ou cuvettes, ou, en petit, sur des galets ou fossiles) sur lequel existent des surfaces à pendages opposés.
L’exemple vraiment commun est un celui d’un pli : il faut que les tracés des DEUX FLANCS soient décalés dans le MÊME sens, alors qu'un rejet vertical provoquera le décalage des contours de ses flancs en sens opposés.
Par exemple le soulèvement vertical de la partie nord d’un synclinal d’axe N-S provoquera un pseudo décrochement dans le sens dextre pour le contour de son flanc ouest et dans le sens opposé (sénestre) pour son flanc est.
Voir les schémas à l'article "rejets des failles" de ce site.
Voir aussi l'article "failles",
ci dessous
Pour plus de précisions et des exemples voir la page "décrochements"
de la section Chartreuse.
image sensible au survol et au clic
Le miroir de faille de La Petite Balme, près de Sillingy (74), vu de l'ouest : la lévre gauche correspond au compartiment septentrional.
Cette faille orientée presque W-E se rattache à l'important faisceau de cassures sénestres, dénommé "faille du Vuache", qui tranche ici l'extrémité méridionale de la montagne de Mandallaz (elle-même prolongement méridional du Salève).
Elle n'en représente toutefois qu'une faille secondaire "de Riedel" (le tracé de la faille principale, orienté NW-SE, est masqué par le talutage de pied de falaise, garni de végétation).
Le contexte régional indique un rejet sénestre (les demi-flèches indiquent le sens du mouvement relatif des lèvres). Indépendamment de cela la mise à nu de son miroir en fait, par ses stries et cannelures, un exemple bien caractérisé de décrochement.
On qualifie de "faille de déchirure", des cassures coulissantes qui désolidarisent deux compartiment en cours de déformation, leur permettant de subir des déformations indépendantes, différentes dans leur dessin et dans leur ampleur (par exemple des plis plus ou moins serrés). Ces failles diffèrent en cela des véritables décrochements, qui tranchent et décalent des structures préformées (c'est même ce décalage qui permet les mettre en évidence) : ici il n'y a pas décalage mais dissemblance des structures de part et d'autre de la faille.
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figure plus grande |
figure plus grande |
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On peut en rapprocher les rampes latérales qui affectent certains chevauchements : ce sont des failles de coulissement de part et d'autre desquelles l'un des compartiments de la tranche chevauchante avance plus que l'autre, à la façon de deux tiroirs situés côte à côte dont on aurait tiré l'un plus en avant que l'autre. Par l'intermédiaire des rampes latérales le mouvement de chevauchement est transféré d'une ligne de chevauchement à une autre (en retrait ou plus avancée).
Beaucoup de chevauchements se terminent ainsi par une rampe latérale qui sépare le compartiment chevauchant du secteur non affecté par le chevauchement. Le décrochement joue alors à la façon du flanc d'un tiroir dont le chevauchement constituerait le fond. Entre eux on peut parler d'un raccord "en bord de tiroir"
Le rôle des rampes latérales est donc celui de
"failles transformantes", comparables à celles
qui décalent le tracé des dorsales océaniques.
>>> De beaux exemples de telles structures sont
donnés par le secteur de La
Ruchère en Chartreuse et celui de Saint-Martin
en Vercors. On citera aussi les cas suivants :
- chevauchement de la Meije et faille des Fétoules au sud de Saint-Christophe-en-Oisans
- linéament d'Aspres-lès-Corps et chevauchement médian du Dévoluy au sommet Gicon au NE de Saint-Disdier.
- terminaison méridionale de la faille de Moyenne Tarentaise dans la vallée du Nant Brun (au sud de Moûtiers)
Pour le géologue ce terme désigne une cassure de la roche, ce qui se repère à l'existence d'un décalage entre les deux compartiments que sépare la faille (une cassure sans décalage n'est qu'une "diaclase"). C'est le résultat d'un "cisaillement", dont les effets se localisent sur une surface.
N.B. Cette définition ne correspond pas à l'emploi que l'on fait fréquemment de ce terme, dans le langage courant, où l'on désigne souvent par le terme de "faille" un défaut dans une falaise, voire une simple interruption, souvent béante, dans une masse rocheuse (ce qui n'est qu'une crevasse).
On distingue fondamentalement trois sortes de failles, selon le type de décalage des deux compartiments :
- a) failles normales (ou extensives):
cassures résultant d'une extension horizontale et caractérisées
par l'ouverture d'un hiatus entre les compartiments initialement
contigus d'une même tranche de couches.
Le coté de la faille où se trouve de compartiment
supérieur (où le miroir tend à se dénuder
du fait du mouvement extensif) correspond au sens de "regard"
d'une faille normale.
- b) failles inverses (ou compressives):
cassures qui réalisent un raccourcissement en amenant en
superposition l'un sur l'autre deux compartiments initialement
contigus d'une même tranche de couches (on dit donc qu'il
y a "chevauchement" des deux compartiments).
Le sens dans lequel se fait le glissement de la tranche supérieure
par rapport à l'inférieure est appelé la"vergence"
du chevauchement (c'est l'équivalent du déversement
des plis).
- c) failles de décrochement
(ou coulissantes) : déchirures le long
desquelles les mouvements étaient des coulissements
horizontaux (ou ne comportaient qu'un décalage vertical
faible en regard du décalage horizontal). Les surfaces
de cassures des failles de décrochement sont à peu
près verticales. Leurs miroirs sont porteurs de stries
ou cannelures horizontales.
Le mouvement est de sens dextre (ou "horaire")
si le pivotement que subirait un objet pris dans le plan de cassure
se fait dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de
dessus) ; il est dit sénestre (ou "anti-horaire")
dans le cas contraire (cas de la figure c).
l'agencement
des failles de formation contemporaine (failles "conjuguées")
;
détails complémentaires et illustrations
sur les failles normales
; les dispositifs
de failles normales associées : horsts
- grabens, blocs basculés
; détails
complémentaires (failles en escaliers) et illustrations sur les failles
inverses ; détails
complémentaires et illustrations sur les failles
de décrochement (voir aussi "failles de déchirure") voir aussi
microstructures
des lèvres et des couloirs
de faille failles déformées par le plissement
l'expression des failles
dans le paysage ("reliefs de faille")
Les études mécaniques ont montré
que les failles se disposent, lors de leur formation, de façon
à former un angle de l'ordre de 30 à 35° par
rapport à la direction de raccourcissement induite par
les efforts exercés sur la roche.
Il peut donc se former deux failles symétriques, dites
"conjuguées", par rapport à cette direction,
qui devient la bissectrice de l'angle aigu entre les deux failles
(la bissectrice de l'angle obtus correspond à la direction
d'extension dans la masse rocheuse).
Le coin saillant délimité par deux failles conjuguées est souvent qualifié de "poinçon" et l'emboutissage d'un tel poinçon est un théme de déformation tectonique qualifié de "poinçonnement" .
Ces deux termes sont employés de façon synonyme pour parler de failles dont l'activité est très récente, voire même est intervenue au cours des temps historiques.
On les reconnaît à ce que ces failles affectent aussi bien la roche en place que sa couverture alluviale (notamment les moraines) ; elles sont très fraîches avec un miroir dénudé et fort peu attaqué par l'érosion ; la hauteur du miroir dénudé est pratiquement identique sur toute leur longueur ; enfin leur lèvre abaissée est située du côté amont, ce qui délimite une sorte de petit fossé dissymétrique qui n'est que très partiellement comblé de débris de ce côté amont de la cassure (qui est celui du "regard" de faille).
Ce type de cassures a fait l'objet d'études récentes dont les résultats sont résumés dans un article de J-C. Hippolyte intitulé "Failles normales post-glaciaires dans les alpes françaises". Leur formation est attribuée à un tassement sous l'effet de la pesanteur de la partie haute des chaînons montagneux (la plus surchargée) par rapport à leurs marges, moins élevées et souvent déchargées du poids des glaces qui occupaient les vallées : c'est cet abaissement relatif des hauts versants qui est à l'origine de l'orientation vers l'amont du regard des plans de cassure.
Ce phénomène a été désigné sous le nom germanique de "Sackung", terme qui a l'avantage de faire la distinction par rapport aux classiques tassements de versant par paquets détachés ayant glissé selon la pente, vers l'aval.
On trouvera des exemples de failles "de sackung" aux pages suivantes :
Grands Moulins, Diosaz, Oz - Petites Rousses,
Failles secondaires, "failles de Riedel"
- Dans un secteur donné on rencontre souvent de multiples failles, éventuellement de famillles différentes (chacune de ces dernières étant définie par leur orientation et le caractéristique de leur rejet).
Selon l'amplitude de leur rejet et la longueur de leur tracé (entre les points où elle s'amortissent) on distingue alors des failles majeures, principales et secondaires, qu'elles soient de la même famille ou de familles différentes.
- D'autre part les surfaces de cassure ne sont jamais absolument planes, ne fut-ce qu'en raison du fait qu'elles résultent en général, lors de leur formation, d'interconnections entre petites cassures disposées obliquement par rapport à la direction de cisaillement (voir le schéma D de la figure "couloirs de faille").
Ce fait à pour conséquence que, lors du glissement relatif des deux lèvres, les zones saillantes portées par ces dernières vont s'affronter et créer des surpressions locales. Cela induit la formation de failles secondaires, à plus faible rejet, qui sont branchées sur la principale selon un angle idéalement proche de 15°, orienté dans un sens conforme au sens de coulissement (angle aigu du branchement pointant dans le sens du mouvement de la lèvre affectée). De telles cassures secondaires sont souvent désignées du nom de "failles de Riedel" (voir le schéma B de la figure "couloirs de faille").
On trouvera des exemples aux pages ci-après :
- Grand Som sommet ;
- Thivelet ;
- route du Charmant Som.
Fentes d'extension, Filons minéraux
- Dans divers cas une masse rocheuse peut se fissurer de fentes qui s'ouvent et se conservent parce qu'elles remplissent alors de minéraux qui y cristallisent. Les zones où apparaissent de telles fentes sont des secteurs où la roche était soumise à un écrasement alors que ses caractéristiques mécaniques ne lui permettent pas de s'étirer de façon ductile : la fente permet cet allongement en s'ouvrant perpendiculairement à la direction d'étirement, qui est celle de plus faible pression.
Le cas est fréquent dans les alternances de strates, notamment dans les bancs calcaires qui alternent avec des lits marneux : l'effet d'un écrasement perpendiculaire aux surfaces de states (comme celui que produit le simple poids des roches lorqu'elles ne subissent pas d'effort tectonique) est de partager le banc cemme le font les barreaux d'un tablette de chocolat (les fentes séparant les barreaux d'un banc calcaire sont alors remplies de calcite).
 Strates du Lias au Mont Joly (versant nord-ouest du Mont Géroux) aux abords méridionaux du massif du Mont Blanc. s0 = surfaces de stratification (tirets blancs) : ce sont ici des interfaces calcaires argileux / schistes argilo-calcaires ; en fait les bancs calcaires se repèrent ici à la présence de fentes de tension remplies de calcite. (on a également représenté à deux niveaux, en rouge (S1), les surfaces de la schistosité). |
Des fentes apparaissent souvent aussi aux extrémités du tracé d'une faille, là où s'amortissent les mouvements de déplacement entre deux lèvres d'une cassure. En ce cas les fentes s'alignent selon la direction de déplacement mais s'orientent en biais : on parle de "fentes d'extension en échelons".
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Fentes en échelon à la surface d'un banc calcaire. Les petites flèches convergentes indiquent la direction de compresion et celles divergentes la direction d'extension qui résultent du déplacement relatif des deux lèvres de la surface de glissement. |
Horst / Graben
Ces deux termes désignent respectivement des blocs soulevés et des fossés effondrés, créés par la combinaison de failles normales* conjuguées*. Ces termes ne comportent aucune connotation de dimension.
Un Rift est un graben de grande taille (à l'échelle de la croûte terrestre), en général bordé de chaque coté par un escalier de failles normales.
exemple d'un système
de failles normales conjuguées, délimitant des grabens
et des blocs en escaliers : page "Lorzier"
Le jeu d'une faille (c'est-à-dire son fonctionnement) induit un décalage des deux compartiments qu'elle sépare. Deux problèmes pratiques se posent au tectonicien :
- mesurer le décalage final, que l'on
appelle le "rejet" de la faille ;
- déduire de ce rejet (en utilisant aussi d'autres informations)
le déplacement occasionné par le jeu de la
faille (c'est-à-dire le vecteur par lequel le décalage
a été obtenu).
Le déplacement global (= "rejet réel") peut être déterminé par le décalage d'un repère linéaire tracé sur une surface : par exemple on peut utiliser l'intersection avec une surface de couche d'un plan de faille ou d'un plan axial de pli (voir les réserves concernant cet aspect à la page "décrochements" !.
Cette possibilité
est plus théorique que fonctionnelle dans la pratique.
Toutefois il est fréquent de déterminer grossièrement
l'effet d'un décrochement par le décalage de la
trace topographique des plis qu'il traverse (l'absence d'un tel
décalage étant la preuve que la faille n'est pas
un décrochement...).
La direction et le sens du déplacement sont indiqués
par les "tectoglyphes"
que le frottement des lèvres a inscrit sur le miroir de
faille. Mais ils ne donnent pas la valeur de ce déplacement
et, en outre, ils peuvent n'indiquer que les ultimes mouvements,
qui ne sont pas toujours dirigés de la même façon
que le mouvement principal.
Le rejet apparent n'est qu'une des composantes du rejet global. Il correspond au décalage de surfaces repères (couches, principalement), beaucoup plus fréquemment observées et dont l'écart entre les deux lèvres est plus facile à repérer (figures 1).
Il peut, dans la pratique, se mesurer de différentes
manières, selon les conditions d'observation (et notamment
selon les conditions d'affleurement) :
- le "rejet vertical" est la distance
de deux points situés sur la même surface, à
la verticale l'un de l'autre : c'est idéalement ce que
l'on peut mesurer dans de profondes tranchées ou dans des
forages ;
- le "rejet stratigraphique" est la distance
entre les deux surfaces homologues, mesuré perpendiculairement
à ces surfaces (selon une inclinaison orthogonale à
leur pendage donc) : c'est plus difficile à réaliser,
mais c'est ce dont on approche le plus facilement dans l'observation
de falaises
- Le "rejet horizontal" est la distance
entre les tracés, sur une surface plane horizontale, des
deux surfaces homologues. On peut le mesurer longitudinalement
le long du tracé de la faille ou perpendiculairement à
ce tracé. On s'en approche en mesurant sur une carte
la distance entre les deux surfaces homologues (mais en cas de
relief accentué cela donne un résultat un peu erroné).
Il est très important de ne pas confondre
le rejet apparent avec le rejet réel. Il faut en particulier
s souvenir que le même rejet apparent peut être le
résultat de déplacements fort différents
(figures 2).
En particulier un rejet vertical ou stratigraphique donné
peut être obtenu soit par un déplacement horizontal
en coulissement soit par un déplacement vertical, dès
lors que la surface repère déplacée est inclinée
(et non horizontale).
voir
aussi, à ce sujet, la page "rapports du relief avec la structure de
détail"
A) un décrochement (ici dextre) (D) induit
un rejet vertical (rv), de même valeur sur toutes
les sections verticales si les couches sont inclinées et
planes
B) l'ampleur de ce rejet varie, selon l'emplacement, si
le pendage des couches n'est pas constant (cas des plis) : c'est
ainsi que, dans le cas représenté, les couches,
inclinées vers la droite, du compartiment situé
en avant sont juxtaposées, par suite du déplacement
horizontal, à des couches moins inclinées du compartiment
situé en arrière (voire aux couches horizontales
de la voûte du pli, à l'extrême gauche de ce
compartiment).
Dans le cas B on a souvent utilisé l'expression de "failles
en touches de piano", car le rejet vertical
croît de gauche à droite. Mais cette expression suggère,
de façon erronée, que ce rejet résulterait
d'un basculement, alors qu'en fait, dans la majorité des
cas, c'est le résultat d'un décrochement.
Noter que le rejet vertical mis ici en évidence ici s'observera
aussi si la falaise est orientée perpendiculairement à
la surface de faille (par exemple parallèlement à
la face de droite du bloc A)
La figure ci-après résume différents cas d'évolution du relief sous l'influence d'une faille décalant des terrains de nature diversifée (plus ou moins résistants à l'érosion) :
(légende plus bas ci-dessous)
Légende :
Figure A : le regard de la faille est le coté où la succession est abaissée ; le commandement est celui où le relief résultant de l'érosion est abaissé.
en 1 : deux successions (a et b) un peu différentes et une faille identique, à regard vers la droite.
en 2 : relief en cas d'érosion modeste : 2a = commandement conforme au regard ;
2b = aplanissement : 2b' cachetage par une reprises de sédimentation ; 2b" érosion du cachetage déterminé par le haut = sans rapport avec la faille).
en 3 : relief en cas d'érosion plus profonde : 3a = commandement conforme au regard ;
3b = commandement opposé au regard.
Figure B : le tracé de l'abrupt de faille originel (triangle noir) "dérive" horizontalement, du fait de l'érosion, par rapport au tracé de la faille (gros point noir) :
a - dans le sens du pendage des couches, en cas de failles extensives : peu (1a) ou beaucoup (2a) en fonction du temps d'érosion ;
b - dans le sens opposé en cas de failles compressives, dès que le compartiment chevauché est moins résistant que l'amorce d'abrupt dû à la couche "dure" chevauchante : fortement (1b) si l'érosion ne rencontre pas de couche "dure" dans la succession chevauchée ; moins (2b) dès qu'une nouvelle couche "dure" est atteinte.
Figure C : Réseaux hydrographiques significatifs :
1 = tracés avec des sections de deux directions se raccordant à angles presque orthogonaux : réseaux de failles conjuguées* subverticales, donc plutôt décrochantes ;
2 = tracés décalés en baïonnette avec des tronçons orthogonaux s'alignant d'une vallée à l'autre ; les reliefs limitant les vallées parallèles sont tronqués par des facettes orthogonales abruptes dominant ces tronçons orthogonaux = tracé d'une importante faille décrochante à jeu récent (voire active).
rapports
entre les rejets de failles et leur expression
dans le paysage, en Chartreuse.
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