Chapitre 9 – La disparition des La disparition des reliefs anciens s'explique par...

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  • Chapitre 9 – La disparition des reliefs Une fois formés, que deviennent les reliefs et la racine crustale d'une chaîne de montagnes ?

    I. Comparaison entre chaînes de montagnes récentes et anciennes

    Points culminants des massifs montagneux français (ne pas apprendre par cœur) Age de formation des reliefs Point culminant Altitude (m)

    Ardennes orogenèse calédonienne : ≈ 400 Ma Signal de Botrange (Belg.) 694 Massif armoricain orogenèse hercynienne : 360 à 250 Ma Avaloirs et forêt d'Ecouves 417 Massif central orogenèse hercynienne : 360 à 250 Ma,

    mais reliefs rajeunis au Cénozoïque Puy de Sancy (Monts Dore) 1886

    Vosges Ballon de Guebwiller 1424 Alpes ≈ 40 Ma à aujourd'hui Mont Blanc 4810 Pyrénées ≈ 40 Ma à aujourd'hui Pic d'Aneto (Espagne) 3404

    Les massifs anciens présentent des reliefs peu élevés (ex. Massif armoricain : 417 m) ; ce sont pourtant d'anciennes chaînes de montagnes dont les reliefs ont été aussi vigoureux que ceux des Alpes aujourd'hui. Les chaînes de montagnes récentes en revanche présentent des reliefs élevés, jusqu'à 4800m dans les Alpes dont les reliefs ont commencé à se former il y a environ 40 Ma (14 sommets au-dessus de 8000 m dans l'Himalaya, max. 8848m). Corrélativement, la croûte continentale est beaucoup moins épaisse sous les massifs anciens (profondeur du Moho : 30 km sous le Massif armoricain) que sous les chaînes de montagnes jeunes (60 km sous les Alpes à la frontière Italie-Suisse). Que sont devenus les matériaux qui constituaient il y a 250 Ma l'épaisse croûte continentale des Massifs armoricain et central ?

    II. Effondrement gravitaire Dans la zone axiale des Alpes, on enregistre des séismes dont les caractéristiques indiquent un mouvement d'extension, et en surface on observe de très nombreuses failles normales récentes. (Doc. 1 et 2 p. 218-219 et diaporama) Cela résulte du fait que les reliefs ont tendance à s'effondrer, s'étaler, sous leur propre poids.

    III. Altération et érosion des roches 1. Altération chimique Les minéraux des roches formées en profondeur sont thermodynamiquement instables dans les conditions de pression et température régnant à la surface. Ils s'altèrent donc. La principale réaction chimique responsable d'une altération est l'hydrolyse, c'est-à-dire la destruction des minéraux par l'eau. Les cations les plus solubles quittent le réseau cristallin ; le silicium est partiellement remplacé par de l'aluminium. Exemple :

    Chapitre 4 – La disparition des reliefs 1 / 3

    La chaîne de montagnes hercynienne il y a 250 Ma

    Molécule d'eau

  • Ainsi, dans le cas d'un granite, les micas et les feldspaths (ex. orthose) sont progressivement transformés en minéraux argileux. On constate d'abord des auréoles d'altération autour des micas et feldspaths, puis à un stade plus avancé la roche se désagrège. En revanche, le quartz est quasi-inaltérable. Finalement, l'altération totale d'un granite produit donc du sable comme celui formant les plages de sable blanc de l'Atlantique (un grain de sable = un cristal de quartz).

    2. Altération mécanique Les glaciers ont une grande force érosive (surtout quand il s'agit d'une calotte de plus de mille mètres d'épaisseur comme celle qui recouvrait la plus grande partie de l'Europe il y a 20 000 ans). Ils creusent des vallées en U. La glace arrache de très fines particules aux roches ("farine glaciaire", doc. 1 p. 212, photo en haut à droite) et finit par les polir. Les débris de roches transportés à la base du glacier et poussés par celui-ci peuvent laissent leur marque dans les roches en place sous forme de stries.

    Vallée glaciaire des Alpes, "en U" Roches striées par un glacier (Alpes) Roche polie par la glace (vallée de la Valgaudemar, Ecrins) (vallée de la Valgaudemar, Ecrins) (Yosemite National Park, Californie) En haute montagne, l'action du gel est importante : l'eau stagnant dans les fissures gèle, donc augmente de volume, et favorise l'éclatement de la roche. Les variations brutales de température jour/nuit et l'action mécanique des racines des végétaux sont également des agents d'altération mécanique. (Doc. 1 p. 212) Les particules de toutes tailles détachées de la roche par l'altération, tombent sous l'effet de la gravité, puis sont transportées par les glaciers, les cours d'eau ou le vent (voir paragraphe V). Peu à peu, les reliefs sont érodés. Cette érosion commence dès la formation des reliefs.

    IV. Réajustement isostatique Lorsque la compression cesse, sous l'effet de l'étalement gravitaire et de l'érosion, les reliefs commencent à perdre progressivement de la hauteur. La croûte continentale cesse alors d'être en équilibre isostatique : sous l'effet de la poussée d'Archimède exercée par le manteau, la racine crustale remonte progressivement, au fur et à mesure que les reliefs diminuent (doc. 3 p. 217 + accomp). Finalement, on aboutit à une "pénéplaine" (lat. pene : presque) comme le Massif armoricain. Du fait de la remontée de la racine crustale, des roches formées en profondeur (granitoïdes) se retrouvent aujourd'hui à l'affleurement (= exposées à la surface) dans les massifs anciens. Ce n'est pas encore le cas (très peu) pour les granitoïdes formés lors de l'histoire alpine. (N.B. Les reliefs du Massif central, après avoir été aplanis, ont été "rajeunis" au Cénozoïque.)

    Chapitre 4 – La disparition des reliefs 2 / 3

    chaos granitique Trois étapes de la formation d'un chaos granitique, en quelques milliers d'années

    granite sain diaclases granite "pourri" arène

    eaueau eausol sol

  • V. Devenir des produits d'érosion et "recyclage" de la croûte continentale 1. Transport Outre les glaciers et le vent, l'eau est le principal agent de transport des particules issues de l'altération des roches. Les ions sont transportés en solution, et les particules peuvent rester en suspension tant que la force du courant est suffisante. On définit la charge sédimentaire d'un cours d'eau comme l'ensemble des matières en suspension et des matières dissoutes qu'il transporte. (Doc. 1 et 2 p. 214) Par l'analyse d'échantillons d'eaux sur de longues périodes, il est possible de dresser un bilan d'érosion sur l'ensemble du bassin d'un cours d'eau. (Doc. 2 p. 214, 3 et 4 p. 215) 2. Sédimentation Les particules transportées par les cours d'eau finissent par arriver dans l'océan (doc. ci-contre). Elles se déposent sur le plateau continental et le talus continental, faisant progresser celui-ci de plus en plus loin du continent. Les sédiments se compriment sous le poids des couches qui se déposent par-dessus, perdent leur eau et se transforment peu à peu en roches sédimentaires (c'est la diagenèse).

    3. Recyclage des matériaux continentaux Les sédiments provenant du démantèlement d'un continent peuvent de nouveau être pris dans des phénomènes tectoniques (subduction du fond océanique sur lequel ils sont déposés puis collision continentale). Ces roches sédimentaires pourront alors être déformées, entraînées à quelques kilomètres ou dizaines de kilomètres de profondeur donc soumises à des conditions de pression et de température produisant un métamorphisme, voire fondre au moins partiellement (anatexie). Puis les reliefs formés seront de nouveau détruits, les roches profondes remonteront, et ainsi de suite. La croûte continentale subit ainsi un « cycle ».

    Conclusion du chapitre : Les massifs anciens sont les vestiges d'anciennes chaînes de montagnes dont les reliefs étaient, dans le passé, comparables à ceux d'une chaîne récente. La disparition des reliefs anciens s'explique par l'étalement gravitaire des reliefs et par l'érosion. L'eau est le principal agent d'altération des roches et aussi le principal agent de transport des particules arrachées aux reliefs. La destruction des reliefs entraîne une remontée de la racine crustale de la chaîne de montagnes (rebond isostatique). Les sédiments arrachés à un continent et déposés sur le fond d'un océan peuvent de nouveau être pris dans des phénomènes tectoniques (subduction océanique puis collision continentale) et participer à la formation d'une nouvelle chaîne de montagnes : c'est le recyclage de la croûte continentale.

    Chapitre 4 – La disparition des reliefs 3 / 3

    Bloc transporté et déposé par un glacier (Yosemite National Park, Californie)

    La chaîne de montagnes hercynienne il y a 250 Ma Molécule d'eau chaos granitique Trois étapes de la formation d'un chaos granitique, en quelques milliers d'années Bloc transporté et déposé par un glacier (Yosemite National Park, Californie) Chapitre 9 – La disparition des reliefs Une fois formés, que deviennent les reliefs et la racine crustale d'une chaîne de montagnes ? I. Comparaison entre chaînes de montagnes récentes et anciennes Points culminants des massifs montagneux français (ne pas apprendre par cœur) Les massifs anciens présentent des reliefs peu élevés (ex. Massif armoricain : 417 m) ; ce sont pourtant d'anciennes chaînes de montagnes dont les reliefs ont été aussi vigoureux que ceux des Alpes aujourd'hui. Les chaînes de montagnes récentes en revanche présentent des reliefs élevés, jusqu'à 4800m dans les Alpes dont les reliefs ont commencé à se former il y a environ 40 Ma (14 sommets au-dessus de 8000 m dans l'Himalaya, max. 8848m). Corrélativement, la croûte continent