LES CONTINENTS ET LEUR DYNAMIQUE

CHAPITRE 4 : La disparition des reliefs

Paysage des Monts d'Arrée - Photo : Herby - Source

Des études scientifiques ont déterminé la topologie des monts d'Arrée lors des différentes périodes géologiques26 : lors du plissement hercynien de l'ère primaire, il y a environ 300 millions d’années, les monts d'Arrée culminaient entre 2 000 et 3 000 mètres, l'érosion de l'ère secondaire a ensuite rabaissé l'altitude pour atteindre 100 à 200 mètres de moyenne. L’alignement principal de ces « menez » va du Ménez-Hom à l’ouest jusqu’au nord de l’Ille-et-Vilaine en passant par le Menez Bré (ou Mené Bré) et les monts du Mené dans les Côtes-d'Armor. Source

Pb : Quels sont les phénomènes qui participent à l'érosion d'une chaîne de montagne ?

I- L'aplanissement des chaînes de montagne

1- Comparaison entre les Alpes et le Massif central

TP : Comparaison d'une chaine jeune et d'un massif ancien avec GoogleEarth

Ressource : http://eduterre.ens-lyon.fr/eduterre-usages/terre/montagnes/differences

Source : GoogleEarth (fichier montagnes jeunes et anciennes.kmz )

Le massif armoricain, le Massif central et les Vosges sont des massifs formés à la fin de l'ère Primaire entre 360 et 250 Ma. Les Pyrénées et les Alpes sont de jeunes massifs nés il ya 30 à 40 Ma. Les 3000 m d'altitude qui séparent leur sommet s'explique par l'érosion.

Pb : comment estimer la vitesse d'érosion d'un massif ?

2- Estimation de la vitesse d'érosion

Manuel Bordas 2012 p211 (questions 2 et 3)

Traces de fission dans un cristal d'apatite (source : http://geology.fullerton.edu/parmstrong/research.htm)

Source

Cette méthode consiste à mesurer les effets de la décomposition radioactive de 238U, qui se manifestent sous la forme de microtraces de fissuration du réseau cristallin de l’apatite, traces dont la longueur initiale est stable aux environs de 16 mm et dont le nombre s’accroît avec le temps. Toutefois, au-delà d’une température de fermeture de 110-120 °C, ces traces ne sont pas conservées. Il est donc possible, en mesurant la densité des traces de fission et la teneur en uranium du minéral, de déterminer l’époque à laquelle ce dernier est passé sous cette température. Cependant, l’âge « AFT » (pour « apatite fission track ») ainsi déduit est presque toujours plus jeune que celui de la roche-hôte quand ce dernier est connu. Cela est dû au fait que, si sous 60 °C les traces de fission sont parfaitement conservées, dans l’intervalle 110-60 °C, elles sont, par contre, partiellement et progressivement réparées, de telle manière qu’en fonction de l’histoire thermique de l’échantillon, une partie de la population de traces de fission présente des longueurs réduites, ce qui a évidemment une incidence sur la densité des traces dénombrées dans une lame mince.

La thermochronologie (histoire thermique de certains minéraux) permet d'estimer la vitesse d'érosion en estimant le gradient géothermique de la chaîne.

Ex : pour un gradient géothermique de 30°C/km

Des cristaux d'apatites contenant des traces de fission marquant leur passage à 110 °C il y a 40 Ma (AFT) et leur passage à 60°C il y a 35 Ma (AFT), indiquent au géologue que la roche se trouvait à 3.7 km de profondeur il y a 40 Ma. et à 2 km de profondeur à 35 Ma. Elle est donc remontée de 1.7 km en 5 Ma parce que pendant le même laps de temps une quantité équivalente de roche a été érodée. Par conséquent cette vitesse d'exhumation correspond à la vitesse d'érosion : dans notre exemple 340m / Ma.

Dans les Alpes, la vitesse d'érosion est estimée à 630m / Ma et dans certaines régions de l'Himalaya, elle irait jusqu'à 1250m / Ma.

Dans tous les cas, ces vitesses sont très supérieures à l'évolution de l'altitude d'une chaîne de montagne au cours du temps. En effet, il faudrait 90Ma environ pour aplanir un relief de 6000m!

Remarque : l'apatite est un phosphate

Pb : Quels sont les processus qui participent à l'érosion des reliefs ?

II- L'altération des roches

1- Une altération physique

Bloc de gneiss gélifracté : la fracturation est le résultat du gel de l'eau qui s'est introduit dans les fissures

Photo : E. Lacouture (Norvège)

Head grossier dans les sédiments quaternaires : les fragments anguleux de roche résultent de la gélifraction

Photo : E. Lacouture (Ploumanac'h)

Photo : E. Lacouture

 

En montagne ou dans les régions périglaciaires, l'alternance gel/dégel entraîne la fracturation des roches. Accentué par le passage des racines du couvert végétal, ce phénomène contribue efficacement à l'érosion d'un massif : c'est l'altération physique.

A la base d'un glacier, les roches se désagrègent par le frottement de la semelle sur le substrat. La moraine qui en résulte est très fine : c'est la "farine glaciaire"

 

2- Une altération chimique

Karst du Buren (Irlande) : ces fissures sont le résultat de la dissolution du calcaire par l'eau de pluie

Cuvette percée par l'hydrolyse des felsdpaths du granite de Ploumanac'h

Photos : E. Lacouture

Deux phénomènes chimiques participent à l'érosion des reliefs :

- L'hydrolyse = attaque des minéraux silicatés par l'eau avec changement d'espèces minérales et réorganisation totale de la structure.

- La dissolution = mise en solution de tous les constituants des minéraux qui s'altèrent. Ex : dissolution des carbonates avec mise en solution de Ca2+

Remarque : l'altération chimique des roches soustraient du CO2 à l'atmosphère (cf cours de spe...)

Réaction d'hydrolyse d'un feldspath calcique :

Réaction de dissolution d'un carbonate :

 

3- Le dépot des produits de l'érosion

Durant la collision, alors que l’épaississement de la croûte se poursuit, l’érosion attaque les reliefs et limite leur croissance faisant affleurer les roches formées en profondeur.
L’épaississement crustal induit une charge qui est à l’origine d’une flexure de la lithosphère. Il en résulte un bassin à l’avant de la chaîne. L’excès de matériel érodé s’accumule dans un bassin flexural. Les molasses sont des dépôts sédimentaires détritiques épais de plusieurs centaines de mètres, composés de blocs, de sables et de particules plus fines.

L'érosion glaciaire a modelé les reliefs alpins de façon parfois très spectaculaire : des vallées profondes ont été sculptées et d'énormes quantités de sédiments détritiques ont été évacuées loin des reliefs. La photo été prise dans la carrière d'ocre de Rustrel (dans le Lubéron) et montre des cheminées de fées dues à l'érosion de fins dépôts glaciaires.

Les particules détritiques terrigènes sont entraînées par les glaciers et les eaux de ruissellement et se déposent au pied des montagnes qui tendent donc à s'aplanir. La quantité de sédiments déposés dans un bassin en fonction du temps correspond au flux sédimentaire.

Exercices

Pb : Les vitesses d'érosion mesurées entraîneraient un aplanissement rapide de la chaîne de montagne en quelques millions d'années seulement. Or, cela a pris une centaine de millions d'années pour araser la chaîne hercynienne : pourquoi ?

 III- L'intervention de phénomènes tectoniques

1- Des réajustements isostasiques

Manuel + doc Pour la science

Document extrait du manuel de SVT Bordas TS- 2012 p217

Document extrait du dossier "Pour la science" Janvier-Mars 2013 p13

L'exhumation des roches profondes est le résultat de l'érosion mais aussi et surtout du rebond isostasique. On estime que pour 100 mètres d'érosion, il y a une remontée de la chaîne de 80m!

Exercice

2- L'effondrement gravitaire

Failles normales au coeur des Alpes dans le secteur de la Tête d'Oréac (commune de l'Argentière-le-Bessée - Entrée du Vallon du Fournel)

Source : http://eduterre.ens-lyon.fr/eduterre-usages/terre/montagnes/extension/alpes

Source : Larousse

Lorsque les forces de compression à l'origine du relief diminuent, la chaîne a tendance à s'effondrer sous son propre poids. Cet effondrement gravitaire est matérialisé sur le terrain par des failles normales.