Les marqueurs de l'aplatissement — schistosité et foliation — sont les structures planaires les plus caractéristiques du niveau structural inférieur des chaînes de montagnes. Ce chapitre décrit leurs différents types, leur origine mécanique et leurs relations avec le litage sédimentaire et les plis, une clé de lecture indispensable pour interpréter une carte géologique en terrain plissé.
1. La schistosité, structure planaire d'aplatissement
La schistosité (cleavage) est une structure planaire d'origine tectonique qui exprime l'aplatissement de la roche selon le plan XY de l'ellipsoïde de déformation, perpendiculairement à la direction de raccourcissement Z. La roche se débite en feuillets subparallèles dont l'orientation est en général indépendante du litage initial (la stratification, notée S0) : cette indépendance est le critère fondamental qui permet de distinguer la schistosité d'une simple stratification sur le terrain. Selon l'intensité de la déformation et le degré de recristallisation, on reconnaît plusieurs types de schistosité, du plus discret au plus pénétratif.
2. Les types de schistosité
La schistosité espacée (spaced cleavage), ou schistosité de fracture, se présente sous forme de surfaces de schistosité irrégulières, espacées de quelques millimètres à quelques centimètres. Entre deux plans de schistosité S, la roche est peu ou pas affectée : cette zone porte le nom de microliton. Un cas particulier est la schistosité de crénulation, une schistosité espacée dans laquelle le litage à l'intérieur des microlitons est lui-même replissé en microplis ; elle traduit une déformation qui reprend une schistosité antérieure et marque souvent une seconde phase tectonique.
La schistosité continue (continuous cleavage, ou schistosité de flux, ou encore schistosité ardoisière) est beaucoup plus pénétrative : les surfaces de débit sont serrées, à l'échelle du grain, et toute la roche participe à la réorientation planaire. Elle correspond à un aplatissement intense, avec réorientation mécanique et croissance de minéraux phylliteux (micas, chlorite) selon le plan XY ; c'est elle qui donne aux ardoises leur aptitude au débit en plaques fines et régulières, très recherchée en construction.
3. La foliation métamorphique
Dans les roches ayant subi un métamorphisme plus intense, la structure planaire résulte moins d'un simple aplatissement mécanique que d'une véritable recristallisation sous contrainte : on parle alors de foliation. La foliation gneissique alterne des lits clairs (quartz, feldspaths) et des lits sombres (micas, amphiboles) issus de la ségrégation métamorphique des minéraux. La foliation mylonitique, propre aux zones de cisaillement ductile, résulte de la réduction de taille des grains (recristallisation dynamique) et de l'alignement des minéraux sous fort cisaillement. Schistosité et foliation partagent la même signification mécanique — un plan perpendiculaire au raccourcissement maximal — mais diffèrent par leur degré de recristallisation, croissant avec la profondeur et la température.
4. Relations avec le litage et les plis
La relation angulaire entre la schistosité S1 et le litage S0 renseigne directement sur la géométrie d'un pli, même lorsque celui-ci n'est pas directement observable à l'affleurement. La schistosité, en général parallèle au plan axial des plis associés (schistosité de plan axial), converge vers la charnière en éventail dans les couches compétentes et diverge dans les couches incompétentes. Sur un flanc de pli, l'angle entre S0 et S1 permet ainsi de déterminer si l'on se trouve sur le flanc normal ou sur le flanc inverse d'un pli couché, un raisonnement classique de cartographie structurale.
5. L'origine mécanique de la schistosité
Trois mécanismes, souvent combinés, expliquent la formation de la schistosité. La rotation mécanique des minéraux phylliteux (micas, argiles) les aligne progressivement perpendiculairement à la direction de raccourcissement, comme des cartes que l'on aplatit. La dissolution-cristallisation sous contrainte (pressure solution) dissout la matière aux points de plus forte contrainte de contact entre grains et la reprécipite dans les zones de moindre contrainte, ce qui accentue l'aplatissement sans déformation plastique des grains eux-mêmes. Enfin, la croissance de nouveaux cristaux phylliteux orientés directement selon le plan de schistosité contribue à la fabrique planaire dans les roches métamorphiques.
Structure planaire d'origine tectonique, perpendiculaire à la direction de raccourcissement maximal, selon laquelle la roche tend à se débiter en feuillets ; son orientation est généralement indépendante du litage sédimentaire.
Schistosité espacée dont les microlitons contiennent un litage antérieur replissé en microplis ; elle traduit souvent une seconde phase de déformation qui reprend une schistosité plus ancienne.
| Type | Espacement | Aspect | Mécanisme dominant |
|---|---|---|---|
| Espacée (fracture) | mm à cm | Plans S séparés par des microlitons | Dissolution-cristallisation localisée |
| De crénulation | mm à cm | Microlitons repliés en microplis | Reprise d'une schistosité antérieure |
| Continue (ardoisière) | Échelle du grain | Débit fin et régulier | Rotation + recristallisation pénétrative |
Les types de schistosité, du moins au plus pénétratif
- Schistosité = structure planaire d'aplatissement, perpendiculaire à Z, indépendante du litage S0.
- Trois types : espacée (microlitons), de crénulation (litage antérieur replissé), continue ou ardoisière (pénétrative).
- Foliation = équivalent métamorphique de la schistosité, avec recristallisation (gneissique, mylonitique).
- La schistosité est en général parallèle au plan axial des plis ; sa relation angulaire avec S0 situe le flanc du pli.
- Origine mécanique : rotation des phyllosilicates, dissolution-cristallisation sous contrainte, croissance orientée de cristaux.
Question typique : à partir d'un schéma montrant S0 et S1 sur les deux flancs d'un pli, déterminer lequel est le flanc normal et lequel est le flanc inverse. On demande aussi souvent de différencier schistosité et litage sur un affleurement décrit, et de nommer le type de schistosité illustré par une photo ou un dessin. Piège classique : croire que la schistosité est toujours parallèle à la stratification, alors que c'est justement leur indépendance qui les distingue.