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La disparition des reliefs

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Introduction :

Pour commencer, rappelons la notion d’isostasie. L’isostasie est une théorie proposée en géophysique pour expliquer des anomalies du champ de gravitation à la surface de la Terre. C’est une simple application du principe d’Archimède. La lithosphère est en équilibre sur l’asthénosphère, plus dense et visqueuse. On dit que la lithosphère est en équilibre isostatique sur l’asthénosphère.
Dans les zones de montagne, cet équilibre est possible par la présence d’une racine crustale à l’aplomb des montagnes.

Dans ce cours, nous allons essayer de comprendre pourquoi les reliefs disparaissent. Pour cela, nous allons commencer par étudier l’évolution des caractéristiques d’une chaîne de montagne, puis nous verrons comment se passe l’altération et l’érosion des reliefs.

Nous nous intéresserons ensuite aux processus tectoniques participant à la disparition des reliefs et nous finirons par voir comment la lithosphère continentale est recyclée.

L’évolution des caractéristiques des chaînes de montagne

Sur l’ensemble des continents, on rencontre différents types de chaînes de montagnes. Certaines chaînes résultent d’une orogenèse récente comme les Alpes ou la chaîne Himalayenne par exemple. Ces chaînes ont été créées il y a des dizaines de millions d’années.

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Définition

Orogenèse :

L’orogenèse correspond à l’ensemble des phénomènes qui entraînent la formation d’une chaîne de montagne.

D’autres massifs comme le Massif armoricain ou le Massif central sont beaucoup plus âgés. Ces chaînes de montagnes ont été créées il y a des centaines de millions d’années.

Il existe toutefois des différences entre une chaîne de montagnes récente et une chaîne de montagnes ancienne.

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À retenir

Les chaînes de montagnes récentes comme les Alpes sont caractérisées par de hauts reliefs et une racine crustale profonde. À l’affleurement, des roches sédimentaires côtoient des roches transformées en profondeur comme des granites ou des gneiss.

Schéma du réajustement isostatique Schéma du réajustement isostatique

Contrairement aux chaînes de montagnes récentes, les chaînes de montagnes anciennes comme le Massif Central présentent des reliefs aplanis. Le réajustement isostatique entraîne le raccourcissement de la racine crustale.

Des roches métamorphiques qui se sont formées en profondeur se retrouvent donc à l’affleurement de ce type de montagnes.

Altération et érosion des reliefs

Les montagnes sont constamment soumises aux phénomènes d’érosion.

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Définition

Érosion :

L’érosion correspond à l’ensemble des phénomènes qui dégradent les roches et modifient ainsi les reliefs. Ces phénomènes sont causés par des agents extérieurs.

  • Les agents extérieurs qui causent l’érosion sont le plus souvent l’eau et le vent.

Les glaciers présents dans les montagnes sont d’excellents agents d’érosion car la force de la glace brise la roche en débris. Ces débris sont alors plus facilement altérés par l’eau. Il y a alors hydrolyse des roches.

Schéma de formation des roches sédimentaires Schéma de formation des roches sédimentaires

Les produits issus de l’érosion des montagnes sont des débris solides, appelés sédiments, et des ions dissous. Ils sont transportés par le réseau hydrographique et déposés dans les bassins sédimentaires continentaux ou océaniques comme on peut le voir sur le schéma. Ils vont alors s’accumuler dans ces bassins et former des roches sédimentaires détritiques.

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Définition

Roches sédimentaires détritiques :

On dit que ces roches sédimentaires sont détritiques car elles sont composées d’au moins 50 % de débris.

L’argile, le limon ou le sable sont des exemples de roches sédimentaires détritiques.

Les ions précipitent sous forme de carbonates de calcium et de magnésium et vont former des roches sédimentaires calcaires. Ces roches sédimentaires sont dites biochimiques.

Le calcaire ou la craie sont des exemples de roches sédimentaires biochimiques.

Processus tectoniques participant à la disparition des reliefs

Cependant, le seul phénomène d’érosion ne peut pas expliquer la vitesse à laquelle les reliefs disparaissent. De plus, la découverte de failles normales, qui sont les témoins d’une zone de divergence au cœur des montagnes a intrigué les géologues.

Les chaînes de montagnes représentent un déséquilibre gravitationnel qui ne peut durer trop longtemps. Il va y avoir un rééquilibrage de l’épaisseur de la croûte continentale par des processus tectoniques et en particulier par une extension post-épaississement.

Rééquilibrage de l’épaisseur de la croûte continentale Rééquilibrage de l’épaisseur de la croûte continentale

Lors de la formation d’une chaîne de montagne, la croûte continentale subit des forces latérales de compression. À mesure qu’elle se forme et qu’elle prend de l’altitude, la croûte continentale subit des forces verticales liées au poids des reliefs et à la poussée d’Archimède.

  • Lorsque le relief est trop important, les forces liées à l’isostasie, c’est-à-dire les forces verticales, deviennent plus importantes que les forces horizontales.

Les roches de la racine crustale qui sont en profondeur subissent des températures très élevées ce qui entraîne une faible résistance de la racine crustale. Celle-ci va avoir tendance à s’étaler sous le poids de la chaîne de montagne.

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À retenir

La croûte continentale en surface, plus fragile, va s’étirer et se fracturer ce qui entraîne un amincissement de la zone. On voit alors apparaître des failles normales.

Ce phénomène a été découvert récemment, et la province de Basin and Range aux États-Unis en est le parfait exemple. L’étirement de la croûte continentale entraîne la formation de failles normales et de bassins sédimentaires. Les sédiments issus de l’érosion de la montagne s’y sont déposés.

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Définition

Recyclage de la lithosphère continentale :

On parle de recyclage de la lithosphère continentale comme l’ensemble des processus qui conduisent à la transformation des matériaux de la lithosphère ou à leur incorporation dans le manteau asthénosphérique.

Schéma du recyclage de la lithosphère continentale Schéma du recyclage de la lithosphère continentale

Les montagnes subissent de l’érosion, c’est-à-dire que les reliefs sont altérés en débris appelés sédiments. Ces sédiments sont transportés par le vent ou par l’eau et finissent par s’accumuler et se déposer.

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À retenir

Il se passe alors une diagénèse, c’est-à-dire que ces sédiments sont transformés en roches sédimentaires par un ensemble de processus biochimiques et physiques.

Avec l’augmentation de la pression et de la température, certaines des roches sédimentaires ainsi formées vont devenir des roches métamorphiques. Lors de cycles orogéniques, c’est-à-dire lors de la formation d’une montagne, certaines de ces roches sédimentaires et métamorphiques vont migrer et se retrouver à la surface.

De même, certaines roches métamorphiques subissent des températures et des pressions plus importantes et vont entrer en fusion partielle : c’est la formation du magma. Ce magma ainsi formé va cheminer dans des chambres magmatiques plus ou moins longtemps. Il en résulte la formation de granite lors d’un refroidissement lent. Lors d’un refroidissement rapide, il y a une activité volcanique avec la formation de basaltes par exemple.

  • Les produits du volcanisme sont transportés comme les produits de l’érosion et sont recyclés de la même façon.

Lors de la subduction d’une plaque océanique, il se forme un prisme d’accrétion, c’est-à-dire une accumulation de sédiments continentaux. Une faible proportion de la croûte continentale va être entraînée avec la croûte océanique.

Par opposition, la totalité de la croûte océanique plonge et disparaît dans le manteau. Ce phénomène explique le fait que les roches de la lithosphère océanique n’excèdent pas 200 millions d’années alors que les roches les plus anciennes de la lithosphère continentale sont âgées de plus de 4 milliards d’années.

Conclusion :

Les chaînes de montagnes récentes sont caractérisées par des reliefs importants et une racine crustale à l’aplomb des reliefs. Les chaînes de montagnes anciennes présentent des reliefs aplanis, l’absence de racine crustale et une forte proportion de roches formées en profondeur qui se retrouvent en surface.

Ces différences sont dues au fait que les reliefs sont soumis à l’érosion et à des processus tectoniques qui tendent à réajuster l’équilibre isostatique rompu.

Les matériaux ainsi déplacés sont recyclés. En ce qui concerne la croûte continentale, la plupart des matériaux sont recyclés superficiellement par les phénomènes de diagénèse et de métamorphisme. Une faible proportion est recyclée dans le manteau.
Pour la croûte océanique, la quasi-totalité des matériaux sont recyclés dans le manteau car la plaque plonge dans l’asthénosphère lors de la subduction.