Liban, 2015, voie S
Dans les massifs anciens on observe à l'affleurement, en plus de l'effacement du relief, une plus forte proportion que dans les montagnes récentes de matériaux formés en profondeur et transformés.
Expliquer par quels mécanismes s'effectue l'aplanissement d'une chaîne de montagnes.
L'exposé doit être structuré avec une introduction et une conclusion
Quel nom donne-t-on au phénomène de transformation chimique conduisant à la désagrégation des roches ?
Quel nom porte l'érosion assurée par le vent ?
Quel nom porte la remontée de la lithosphère après son allègement par l'érosion ?
Sur quel principe est définie l'isostasie ?
Comment peut-on définir l'isostasie ?
Quel type de faille entraîne la compression ?
Quel type de faille apparaît lors d'une distension ?
Les phénomènes tectoniques mis à l'œuvre à l'intérieur du globe (convergence et divergence des plaques lithosphériques) permettent d'expliquer le déplacement horizontal des continents, ainsi que le soulèvement des chaînes de montagnes, ou encore la formation des fonds océaniques au niveau des dorsales ainsi que leur disparition dans les zones de subduction. Avec le temps, les chaînes de montagnes formées par l'affrontement des plaques tendent à s'aplanir, voire à disparaître. Quelles forces destructrices opèrent dans ce démantèlement des chaînes de montagnes ? Nous montrerons que si le phénomène d'érosion, classiquement invoqué, y participe bien, il ne peut expliquer à lui seul certaines observations, telles que l'âge des roches au centre des chaînes de montagnes érodées, et que des mécanismes tectoniques interviennent là encore.
Le mécanisme de l'érosion
L'érosion est le mécanisme par lequel les chaînes de montagnes et les reliefs en général vont subir une abrasion, une usure qui, peu à peu, provoque une diminution de leurs altitudes moyennes.
L'érosion est le résultat de plusieurs mécanismes :
- L'altération, qui modifie chimiquement les roches en place, transforme les minéraux les constituants, par exemple par hydratation. La roche devient friable, commence à perdre de son unité, se désagrège.
- L'érosion au sens strict, par laquelle des éléments sont arrachés à la roche initiale. Les agents d'érosion sont variés : vent, eau, gravité…
- Le transport : les débris arrachés aux relief sont transportés plus loin et vont se déposer dans des zones où l'agent ayant permis l'érosion et/ou le transport est moins puissant.
Les éléments arrachés aux reliefs expliquent donc en partie la diminution de l'altitude moyenne de ces reliefs. Mais comment expliquer, par exemple, qu'au centre des chaînes anciennes et érodées, se trouvent des roches formées en profondeur, et plus âgées que dans les chaînes moins érodées ?
Le réajustement isostatique
La lithosphère repose en équilibre isostatique sur l'asthénosphère. Au niveau des chaînes montagneuses, le relief positif (altitude) est compensé en profondeur par la présence d'une racine crustale, l'isotherme 1300°C se retrouve en profondeur. Autrement dit, au niveau de ces chaînes montagneuses, la lithosphère continentale est plus épaisse qu'en d'autres endroits.
Variabilité de l'épaisseur de la lithosphère continentale au niveau d'une chaîne de montagnes
Lors du phénomène d'érosion, ce sont les parties les plus hautes des reliefs qui sont tout d'abord arrachées à la montagne, et celle-ci perd de l'altitude. Mais, tel un radeau qui remonterait un peu si on allégeait sa charge, l'ensemble de la lithosphère remonte légèrement suite à cet enlèvement de matériaux en altitude ; c'est le réajustement isostatique. On estime que pour une perte de 5 m de matériaux en altitude, la lithosphère allégée remonte de 4 m. La perte totale d'altitude n'est donc que de 1 m et le taux de réajustement de 4/5. Petit à petit cependant, la perte d'altitude finit par être importante, d'autant que la lithosphère s'amincit et que le Moho remonte aussi.
Érosion et réajustement isostatique
Finalement, au fil des millions d'années qui s'écoulent, la chaîne de montagnes finit par être usée ; cette disparition ou aplanissement des chaînes de montagnes est la pénéplanation. C'est une explication au constat qui a été fait, mentionnant la présence au centre des chaînes érodées, de roches ayant été formées à grande profondeur. L'exemple, visible sur les schéma précédents (croix noire), est illustré par une roche dont la formation se serait faite en profondeur (ce que l'on détermine par l'étude des minéraux constitutifs de la roche, et des conditions de pression et de température nécessaires à leur formation) puis qui aurait migré du fait de la remontée du Moho, jusqu'à l'affleurement en surface.
Des phénomènes tectoniques à l'œuvre dans le démantèlement des chaînes montagneuses
Lorsque la chaîne montagneuse s'est soulevée, ce sont des forces latérales compressives qui ont été à l'œuvre. Des failles inverses, témoins de cette tectonique compressive, se sont formées. Lorsque les forces de compression disparaissent (lorsque la convergence cesse), les failles inverses vont "rejouer", mais elles vont à présent fonctionner en sens inverse. La montagne, sous l'effet de sa propre masse, et maintenant que la compression a cessé, s'effondre littéralement sur elle-même. Ce sont les forces gravitaires qui, à présent, l'emportent sur les forces compressives ayant permis le soulèvement.
Ce phénomène d'effondrement gravitaire est un élément important de l'aplanissement des anciennes chaînes de montagnes. Il participe à la disparition des reliefs.
Le fonctionnement des failles au niveau d'une chaîne de montagnes
Finalement, même si les phénomènes d'érosion au sens strict interviennent bien dans le démantèlement et la disparition des chaînes de montagnes, même si les matériaux sont en effet arrachés au relief, petit à petit, avant d'être déposés dans les bassins sédimentaires où ils s'accumulent, d'autres phénomènes sont à l'œuvre, et de manière importante. Ce sont, en réalité bien plus que la "simple" érosion, les phénomènes tectoniques profonds (réajustement isostatique et effondrement gravitaire) qui permettent d'expliquer la présence, dans les chaînes de montagnes anciennes et érodées, de roches vieilles, formées en profondeur, puis remontées à l'affleurement avec la remontée du Moho et de l'isotherme 1300°C accompagnant l'amincissement crustal.