Objectif du TP 3 : 1) Savoir orienter un plan dans l'espace 2) Représenter des structures géologiques (3D) sur une carte (2D) David Sala,

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1 Objectif du TP 3 : 1) Savoir orienter un plan dans l'espace 2) Représenter des structures géologiques (3D) sur une carte (2D) David Sala, david.sala@univ-lyon1.fr TP CARTOGRAPHIE DE LA CARTE TOPOGRAPHIQUE A LA CARTE GEOLOGIQUE TP 3

2 1. Les cartes géologiques Carte géologique = représentation, sur un fond topographique, des formations géologiques qui affleurent à la surface, où qui sont masquées par un mince recouvrement superficiel (sol). Carte géologique de Lyon au 1/50 000 Etablie à partir de levées sur le terrain par les géologues Ce qui fait ?

3 1. Les cartes géologiques Carte géologique = représentation, sur un fond topographique, des formations géologiques qui affleurent à la surface, où qui sont masquées par un mince recouvrement superficiel (sol). Carte géologique de Lyon au 1/50 000 Etablie à partir de levées sur le terrain par les géologues 1cm pour 500m

4 1. Cartes géologiques Carte géologique de Lyon au 1/250 000 Carte intermédiaire (synthèse de cartes au 1/50 000) 1cm pour 2500m

5 Carte de synthèse (1/1 500 000) 1. Cartes géologiques C’est-à-dire ?

6 Carte de synthèse (1/1 500 000) 1. Cartes géologiques 1cm pour 15 km

7 Carte au 1/50 000 : représente la nature lithologique et la disposition géométrique des formations à l’aide d’un symbolisme. Extrait de la carte géologique de Lyon au 1/50 000 3 infos principales : - les unités géologiques (et leurs figurés) y sont rangées dans l'ordre des successions naturelles - l'âge des différentes couches est indiqué - une description lithologique de chaque couche est donnée 1. Cartes géologiques

8 Carte au 1/50 000 : représente la nature lithologique et la disposition géométrique des formations à l’aide d’un symbolisme. Extrait de la carte géologique de Lyon au 1/50 000 = image des observations d’ affleurements (carte d’affleurement SUR FOND TOPOGRAPHIQUE) + le fruit d’une interpolation entre ces mêmes affleurements. 1. Cartes géologiques Extrait de la carte topographique de Lyon au 1/25 000 Observations Interpolations

9 Carte au 1/50 000 : représente la nature lithologique et la disposition géométrique des formations à l’aide d’un symbolisme. Extrait de la carte géologique de Lyon au 1/50 000 = image des observations d’ affleurements (carte d’affleurement SUR FOND TOPOGRAPHIQUE) + le fruit d’une interpolation entre ces mêmes affleurements. Légende : unités géologiques dans l’ordre des successions naturelles, âge… 1. Cartes géologiques Extrait de la carte topographique de Lyon au 1/25 000

10 1. Cartes géologiques Structure tabulaire Couches horizontales Structure monoclinale Couches inclinées Structure plissée Couches plissées Il existe trois grands types de structures géologiques: Elles sont faciles à distinguer en coupe, mais plus difficiles à distinguer en carte… Limites de couches: plans horizontaux Limites de couches: plans inclinés Limites de couches: non planes! Pendage: 12°W W E

11 Stratification tabulaire (horizontale) Dessin Davide Olivero 1. Cartes géologiques Photo : J-L Cadiou

12 Sur une carte : Limites de couches parallèles aux courbes de niveau Structure tabulaire (stratification horizontale) 1. Cartes géologiques

13 Stratification monoclinale :limites de couches sont planes et parallèles, mais présentent un PENDAGE 1. Cartes géologiques

14 Sur une carte : Les limites de couches recoupent les courbes de niveau. Structure monoclinale (stratification inclinée) 1. Cartes géologiques

15 Sur une carte : Les limites de couches recoupent les courbes de niveau. Structure monoclinale (stratification inclinée) Ici, orienter les couches géologiques = orienter des plans dans l’espace 1. Cartes géologiques

16 Structure tabulaire Couches horizontales Structure monoclinale Couches inclinées Vue en carte: Limites de couches parallèles aux courbes de niveau (entre 2 courbes) Limites de couches qui recoupent les courbes de niveau Vue en coupe:

17 Stratification plissée - Structures plissées (non abordées ici) Anticlinal SynclinalAnticlinal 1. Cartes géologiques Impossible de représenter les limites de couches par des plans!

18 2. Orientation d’un plan dans l’espace Orientation nécessite la définition de 2 droites remarquables : Horizontale du plan = matérialise, sur le plan P, la trace d’un plan horizontal passant par A. A Horizontale de P Plan horizontal passant par A P Ligne de plus grande pente

19 2. Orientation d’un plan dans l’espace Orientation nécessite la définition de 2 droites remarquables : Horizontale du plan = matérialise, sur le plan P, la trace d’un plan horizontal passant par A. A Horizontale de P Plan horizontal passant par A P Ligne de plus grande pente = visualise la direction d’écoulement d’un filet d’eau sur P. Cette ligne est orthogonale à l’horizontale du plan. C’est un axe puisqu’on la polarise selon son plongement. Ligne de plus grande pente Donner la géométrie d’un plan géologique revient à donner l’orientation de ces 2 droites !

20 2. Orientation d’un plan dans l’espace Pendage Direction Dessin Davide Olivero On mesure, à l’aide d’un BOUSSOLE : 1. La direction de l’horizontale du plan (direction = intersection d’une couche inclinée avec un plan horizontal; mesurée / au Nord, sens horaire) L’orientation de ce plan est : Direction = N75°

21 2. Orientation d’un plan dans l’espace Pendage  Direction Dessin Davide Olivero On mesure, à l’aide d’un BOUSSOLE : 1. La direction de l’horizontale du plan (direction = intersection d’une couche inclinée avec un plan horizontal; mesurée / au Nord, sens horaire) 2. Le pendage  du plan (pendage = angle 1 une couche et 1 plan horizontal; mesuré avec clinomètre de boussole) et son secteur géographique de plongement 40° L’orientation de ce plan est : Direction = N75° Pendage = 40°S

22 2. Orientation d’un plan dans l’espace Pendage  Direction Dessin Davide Olivero On mesure, à l’aide d’un BOUSSOLE : 1. La direction de l’horizontale du plan (direction = intersection d’une couche inclinée avec un plan horizontal; mesurée / au Nord, sens horaire) 2. Le pendage  du plan (pendage = angle 1 une couche et 1 plan horizontal; mesuré avec clinomètre de boussole) et son secteur géographique de plongement 40° L’orientation de ce plan est : Direction = N75° Pendage = 40°S Représentation de l’orientation d’une couche sur une carte :

23 direction pendage Photo Davide Olivero 2. Orientation d’un plan dans l’espace

24 Questions/Rappels (III, 1. 2.) Définitions: Tabulaire Monoclinal Ligne de plus grande pente Horizontale du plan Questions: Distinction entre tabulaire et monoclinal sur la carte? Mesure d’une direction: quelle aiguille? Mesure d’un pendage: quelle(s) aiguille(s)? Lecture du T?

25 De la 3D à la carto

26 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte Imaginons un plan incliné P, qui vient recouper une colline. = limite de couche ou plan de faille… La trace de ce plan sur le sol est une ligne courbe (cf. profils…) Plan P Trace du plan P sur le sol On suppose que toute la partie Est disparaît N E W S

27 Plan P Trace du plan P sur le sol On suppose que toute la partie Est disparaît N E W S 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte Imaginons un plan incliné P, qui vient recouper une colline. = limite de couche ou plan de faille… La trace de ce plan sur le sol est une ligne courbe (cf. profils…)

28 Exemple du polycop : Le plan P est décrit par (au choix): -Les horizontales du plan (H50, H100, H200…) -La ligne de plus grande pente (AB) -Sa direction (N50) -Son pendage (40° vers le SE) Plan P H50 H100 H150 H200 H250 A B N 50 40SE Vue « en carte »: Horizontales du plan Courbes de niveau Cours d’eau Agglomérations A B 250 200 150 100 50 0 0 100 50 N !!Astuce!! : Direction de l’isohypse sur la carte = direction du plan 50 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte (Fig10 modifiée) (Fig11 modifiée) Sur la carte, les horizontales sont les « ISOHYPSES » du plan P.

29 isohypse = droite horizontale dont les points correspondent aux points de même altitude dans le plan considéré. Les isohypses d’un plan = famille de droites parallèles et équidistantes Pour passer des « horizontales » aux « isohypses », on projette ces droites vers le bas… 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

30 Construction des isohypses d’un plan : on utilise 2) La trace cartographique d’un plan géologique (S) incliné représente l’ensemble des points de ce plan situés sur la surface topographique. 250 200 150 100 50 0 0 100 50 N H150 H100 H200 H50 H0 H250 Colline « coupée en deux » Colline entière 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte L’Isohypse (d’altitude 100) passe par l’intersection de ce plan avec les courbes de niveau (d’altitude 100) 1) Les courbes de niveau = ensemble des points de la surface topographique qui sont à la même altitude.

31 La droite joignant 2 points au moins déterminés le long d’une même courbe de niveau est l’isohypse d’altitude correspondant à celle de la courbe de niveau. 250 200 150 100 50 0 0 100 50 N H150 H100 H200 H50 H0 H250 Colline « coupée en deux » Colline entière 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

32 Exemple simple : Trace cartographique d’un plan : donner la géométrie (direction et pendage) de ce plan Direction : FACILE! Pendage : 50 100 150 200 φ φ i150 i50 i100 Comment calculer φ grâce aux isohypses? 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

33 Exemple simple : Trace cartographique d’un plan : donner la géométrie (direction et pendage) de ce plan Direction : N40 Pendage : 50 100 150 200 φ φ i150 i50 i100 Comment calculer φ grâce aux isohypses? Tan φ = opp/adj = FG/ GH = (150-50)/GH F G H H F/G (GH) i150 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

34 Exemple simple : Trace cartographique d’un plan : donner la géométrie (direction et pendage) de ce plan Direction : N40 Pendage : 50 100 150 200 φ φ i150 i50 i100 Comment calculer φ grâce aux isohypses? Tan φ = opp/adj = FG/ GH = (150-50)/GH F G H H GH=2cm/ échelle =2/ (1,3/50000) =76923 cm =769 m Tan φ = 100/769 = 0,130 φ= 7,4° F/G (GH) i150 Vers où? 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

35 Exemple simple : Trace cartographique d’un plan : donner la géométrie (direction et pendage) de ce plan Direction : N40 Pendage : 50 100 150 200 φ φ i150 i50 i100 Comment calculer φ grâce aux isohypses? Tan φ = opp/adj = FG/ GH = (150-50)/GH F G H H GH=2cm/ échelle =2/ (1,3/50000) =76923 cm =769 m Tan φ = 100/769 = 0,130 φ= 7,4° F/G (GH) i150 Vers le Nord-Est 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

36 Comprendre le « V » dans la vallée !

37 Détermination du sens des pendages : « règle des V » Le contours dessine, dans les vallées, un « V » dont la pointe est dirigée selon la direction de plongement des surfaces (sauf quand pendage < pente). C’est l’inverse sur les lignes de crêtes (ouverture du V dirigée dans le sens du pendage). Direction : N40 7°SE 3. D’un plan incliné à sa trace sur la carte

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41 Exercice 1 – La trace d’un plan P1 affleure au sol en 3 points (A, B et C). Par construction des isohypses, trouvez la direction et le pendage du plan et dessiner sa trace complète sur la carte. Rappel : cartographier la trace d’un plan, c’est :  Repérer les intersections entre les isohypses de ce plan et les courbes de niveau de même altitude -Relier ces points d’intersection en souplesse 4. Exercices

42 Exercice 1 – La trace d’un plan P1 affleure au sol en 3 points (A, B et C). Par construction des isohypses, trouvez la direction et le pendage du plan et dessiner sa trace complète sur la carte. Direction : N 0 Pendage : tan a = opp/adj = 50/100 = 0,5; a = 26 W 3. Exercices

43 Direction : N135 Pendage : 26,56° NE Exercice 2 – La trace d’un plan P2 touche le sol au point D. Sa direction est N135 et il plonge de 50 m pour une distance de 100 m vers le Nord Est. Par construction des isohypses, dessiner la trace du plan sur la carte. 3. Exercices

44 Construction de la première isohypse: un point (P) + direction du plan (N160) Construction de la deuxième isohypse: pendage (50°) + équidistance (100m) +sens du pendage (SW)

45 Construction de la trace cartographique du plan: - Intersections entre isohypse et courbe de niveau associée (même altitude) - Relié à main levée…