Sill (Filon-couche)

Un sill est un exemple classique d’une intrusion ignée concordante. Contrairement aux dykes, qui coupent verticalement les couches rocheuses, les sills se glissent entre les couches horizontales de roches sédimentaires ou de lits volcaniques. Ils tirent leur nom des seuils (sills) en bois utilisés dans la construction pour soutenir les fenêtres ou les portes, reflétant leur orientation horizontale.

Mécanique de Formation

Les sills se forment dans des environnements crustaux peu profonds où la pression du magma dépasse le poids vertical de la roche sus-jacente (surcharge).

1. Injection de Magma : Le magma monte à travers un dyke nourricier vertical jusqu’à ce qu’il heurte une barrière — souvent une couche de roche dure ou un changement de densité de la roche.
2. Propagation Latérale : Au lieu de percer, le magma emprunte le chemin de moindre résistance, s’étalant latéralement le long du plan de litage.
3. Soulèvement du Toit : La pression hydraulique du magma soulève réellement les couches rocheuses au-dessus pour faire de la place. Cela épaissit efficacement la croûte.

Identifier les Sills sur le Terrain

Distinguer un sill d’une coulée de lave solidifiée peut être délicat, car les deux sont des nappes horizontales de roche ignée. Les géologues recherchent des indices spécifiques :

• Contacts Cuits : Un sill chauffe la roche à la fois au-dessus et en dessous. Cela crée une zone de métamorphisme de contact (cuisson) des deux côtés. Une coulée de lave de surface ne brûle que le sol sous elle.
• Marges de Refroidissement : Les bords d’un sill refroidissent plus vite contre la roche encaissante froide, formant des “zones de trempe” à grain plus fin aux contacts supérieur et inférieur.
• Inclusions : Les sills peuvent contenir des fragments (xénolites) de la couche rocheuse au-dessus d’eux, arrachés lors de l’intrusion.

Géométries Complexes

Alors que les sills idéalisés sont des nappes plates, la réalité est plus complexe :

• Sills Transgressifs : Ceux-ci ne restent pas dans une couche mais “montent” ou “descendent” vers des couches adjacentes, créant un motif en escalier.
• Laccolites : Si le magma est visqueux et s’accumule rapidement, il pousse la roche sus-jacente vers le haut en forme de dôme ou de champignon, formant une structure apparentée appelée laccolite.

Importance Géologique et Économique

Les sills jouent un rôle surprenant dans la géologie des ressources.

• Différenciation Magmatique : Dans les sills très épais, le refroidissement est assez lent pour que les cristaux se déposent par gravité. Les minéraux lourds comme l’olivine coulent au fond, tandis que les minéraux plus légers flottent. Ce processus peut concentrer des métaux précieux.
• Pièges à Hydrocarbures : Les sills s’introduisant dans les bassins sédimentaires peuvent agir comme des sceaux imperméables (“roches de couverture”) qui piègent le pétrole et le gaz naturel sous eux. Cependant, si le magma est trop chaud, il peut “cuire” le pétrole en graphite ou en gaz.

Exemples Célèbres

• Le Sill de Palisades (USA) : Une formation massive de 200 millions d’années visible sous forme de falaises abruptes le long du fleuve Hudson à New York et dans le New Jersey. C’est un laboratoire naturel classique pour étudier la décantation des cristaux.
• Le Whin Sill (Royaume-Uni) : Une intrusion de dolérite durable dans le nord de l’Angleterre. Sa dureté en a fait une fondation stratégique idéale pour des parties du Mur d’Hadrien et du château de Bamburgh.
• Dolérites de Ferrar (Antarctique) : Partie d’un événement magmatique massif lié à la rupture du supercontinent Gondwana.