Chapitre 9 – La disparition des reliefsUne 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 peuélevés (ex. Massif armoricain : 417 m) ; ce sontpourtant d'anciennes chaînes de montagnes dontles reliefs ont été aussi vigoureux que ceux desAlpes aujourd'hui. Les chaînes de montagnesrécentes en revanche présentent des reliefsélevés, jusqu'à 4800m dans les Alpes dont lesreliefs ont commencé à se former il y a environ40 Ma (14 sommets au-dessus de 8000 m dansl'Himalaya, max. 8848m).Corrélativement, la croûte continentale estbeaucoup moins épaisse sous les massifsanciens (profondeur du Moho : 30 km sous leMassif armoricain) que sous les chaînes demontagnes jeunes (60 km sous les Alpes à lafrontière Italie-Suisse).Que sont devenus les matériaux qui constituaient il y a 250 Ma l'épaisse croûte continentale desMassifs armoricain et central ?

II. Effondrement gravitaire

Dans la zone axiale des Alpes, on enregistre des séismes dont les caractéristiques indiquent unmouvement 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 roches1. Altération chimique

Les minéraux des roches formées en profondeur sont thermodynamiquement instablesdans 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 quittentle 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 progressivementtransformés en minéraux argileux. On constate d'abord des auréoles d'altération autour des micas etfeldspaths, 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 blancde 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 mètresd'épaisseur comme celle qui recouvrait la plus grande partie de l'Europe il y a 20 000 ans). Ilscreusent 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 basedu glacier et poussés par celui-ci peuvent laissent leur marque dans les roches en place sous formede 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, doncaugmente de volume, et favorise l'éclatement de la roche. Les variations brutales de températurejour/nuit et l'action mécanique des racines des végétaux sont également des agents d'altérationmécanique. (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, lesreliefs 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 reliefscommencent à perdre progressivement de la hauteur. La croûte continentale cesse alors d'être enéquilibre isostatique : sous l'effet de la poussée d'Archimède exercée par le manteau, la racinecrustale 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) seretrouvent aujourd'hui à l'affleurement (= exposées à la surface) dans les massifs anciens. Cen'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'annéesgranite sain diaclases granite "pourri" arène

eaueau eausolsol

V. Devenir des produits d'érosion et "recyclage" de la croûte continentale1. Transport

Outre les glaciers et le vent, l'eau est le principal agentde transport des particules issues de l'altération desroches. Les ions sont transportés en solution, et lesparticules peuvent rester en suspension tant que laforce du courant est suffisante. On définit la chargesédimentaire d'un cours d'eau comme l'ensemble desmatières en suspension et des matières dissoutes qu'iltransporte. (Doc. 1 et 2 p. 214)Par l'analyse d'échantillons d'eaux sur de longuespériodes, il est possible de dresser un bilan d'érosion surl'ensemble du bassin d'un cours d'eau. (Doc. 2 p. 214, 3et 4 p. 215)2. Sédimentation

Les particules transportées par les cours d'eaufinissent par arriver dans l'océan (doc. ci-contre). Ellesse déposent sur le plateau continental et le taluscontinental, faisant progresser celui-ci de plus en plusloin du continent. Les sédiments se compriment sousle poids des couches qui se déposent par-dessus,perdent leur eau et se transforment peu à peu enroches sédimentaires (c'est la diagenèse).

3. Recyclage des matériaux continentaux

Les sédiments provenant du démantèlement d'uncontinent peuvent de nouveau être pris dans desphénomènes tectoniques (subduction du fond océanique sur lequel ils sont déposés puis collisioncontinentale). Ces roches sédimentaires pourront alors être déformées, entraînées à quelqueskilomètres ou dizaines de kilomètres de profondeur donc soumises à des conditions de pression et detempérature produisant un métamorphisme, voire fondre au moins partiellement (anatexie). Puis lesreliefs formés seront de nouveau détruits, les roches profondes remonteront, et ainsi de suite. Lacroûte continentale subit ainsi un « cycle ».

Conclusion du chapitre : Les massifs anciens sont les vestiges d'anciennes chaînes de montagnes dont les reliefsétaient, dans le passé, comparables à ceux d'une chaîne récente. La disparition des reliefs ancienss'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 desparticules arrachées aux reliefs.La destruction des reliefs entraîne une remontée de la racine crustale de la chaîne demontagnes (rebond isostatique).Les sédiments arrachés à un continent et déposés sur le fond d'un océan peuvent de nouveauêtre pris dans des phénomènes tectoniques (subduction océanique puis collision continentale) etparticiper à la formation d'une nouvelle chaîne de montagnes : c'est le recyclage de la croûtecontinentale.

Chapitre 4 – La disparition des reliefs 3 / 3

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