La distribution interne des forces par unité de surface à l'intérieur d'une roche ou d'un corps géologique, exprimée par des composantes (normales et de cisaillement) et représentée par un tenseur de contraintes ; c'est la cause qui, appliquée ou modifiée, produit la déformation ou la rupture.

Principe

La contrainte quantifie la manière dont les forces externes et internes sont transmises à travers un matériau ; les contraintes différentielles (déviatoriques) engendrent la distortion et les modes de rupture, tandis que la contrainte isotrope agit comme une pression uniforme sans changement de forme.

Démonstration

La contrainte lithostatique (verticale) augmente avec la profondeur d'enfouissement et se combine aux contraintes tectoniques horizontales ; dans un orogène compressif, la contrainte principale maximale est horizontale et entraîne des failles chevauchantes et le plissement.

Mauvaise application

Confondre contrainte et force (la contrainte est la force par unité de surface) ou employer 'pression' comme synonyme sans distinguer la pression isotrope des fluides de la contrainte tectonique différentielle, et omettre la contrainte effective.

Conséquence

La connaissance du champ de contraintes permet de prédire les orientations probables des fractures, la tendance au glissement des failles, les flux de fluides dirigés par la contrainte et les mécanismes focaux sismiques, ce qui éclaire l'évaluation des risques et l'exploitation des ressources.

Inversion

Un état de contrainte déviatorique nulle ou de pression isotrope uniforme, qui n'impose aucune orientation préférentielle pour la rupture fragile, contraste avec un régime de contrainte différentielle qui organise la déformation.

Limite

S'applique aux descriptions en continu des roches à des échelles où la contrainte est définissable ; exclut les forces au niveau atomique et les situations où la mécanique du continu cesse de s'appliquer, et nécessite de distinguer la contrainte totale de la contrainte effective agissant sur le squelette rocheux.

Tension sémantique

Tension sémantique entre 'contrainte', 'pression' et 'force' : le langage courant les confond, mais en géologie la contrainte est une grandeur tensorielle par unité de surface dont la composante déviatorique contrôle la déformation, alors que la pression est isotrope.

Synthèse

La contrainte est la mesure tensorielle des forces internes par unité de surface dans les matériaux géologiques ; son intensité et son orientation (notamment les composantes déviatoriques) contrôlent le style de déformation, la fracturation et la réponse des roches.