CHAPITRE 9 : LA DISPARITION

DES RELIEFS

Introduction

Problèmes :

Comment l’altération et l’érosion participent-elles à l’effacement des reliefs ?

Que deviennent les produits issus de l’érosion du relief ?

Comment les phénomènes tectoniques contribuent-ils à l’effacement des

reliefs ?

Comment est recyclée la lithosphère continentale ?

L’étude comparée de plusieurs chaînes de montagnes montre que les

caractéristiques de ces dernières évoluent au cours du temps et permet de

comprendre les processus responsables de la disparition des reliefs et les

modalités de recyclage de la lithosphère continentale.

On trouve ainsi, sur tous les continents, des vestiges d’anciennes chaines de

montagne datant de plusieurs centaines de millions d’années.

Un cycle orogénique se décompose de

la façon suivante : surrection (mise en

place) - érosion - pénéplanation

(disparition totale jusqu'au stade plaine).

On peut estimer à 100 à 150 millions

d'années la durée moyenne d'un cycle

orogénique.

1. Comparaison chaînes de montagnes anciennes et récentes

Paysage des Alpes

Début de formation -30 Ma

Paysage des Pyrénées

Début de formation -80 Ma

Paysage du Massif Central

Début de formation -350 Ma

Paysage du Massif Armoricain

Début de formation dès -600 Ma mais

accélérée vers – 360 Ma

Une chaine de montagne récente est caractérisée par des hauts reliefs et par

une racine crustale profonde.

A l’affleurement, les montagnes récentes présentent une quantité modérée de

roches formées en profondeur (granit et roches métamorphiques (gneiss,

micaschiste)) et on y observe la présence de roches sédimentaires formées en

milieu marin, c’est l’inverse dans le cas des chaines de montagnes anciennes.

Chaines de montagnes

Caractéristiques

Alpes – HimalayaPyrénées

Massif CentralMassif armoricain

Âge du début de la collision

Oligocène (ère tertiaire)

Alpes – Pyrénées : ~40 Ma / 70 Ma

Himalaya : 70 Ma

Paléozoïque (ère primaire) :

~300 Ma

Reliefs

Arêtes saillantes, aiguilles, fortes

pentes

Alpes française : Mont Blanc :

4810 m

Himalaya : 14 des plus grands

sommets du monde (Everest : 8

848m)

Relief adouci, arrondi

(mamelons) voire absence de

relief

Plomb du Cantal : 1855m

Les Monts d’Arrée : 385m

Racine crustale

Présente et profonde

Alpes : 56 km

Himalaya : 70 km

Absente ou peu profonde

Massif central : 25 à 30 km

Proportion de

roches d’origine

profonde à l’affleurement

Modérée dans certains massifs

Présence de roches sédimentaires

déposées en milieu marin

Forte dans certains massifs

L'érosion a déblayé les

terrains sédimentaires sus-

jacents.

2. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs

A. Des processus mécaniques et chimiques

• Erosion : ensemble des phénomènes mécaniques qui altèrent, enlèvent

les débris et particules issus de l’altération et modifient le relief.

Exemples d'érosion

Action de l'eau

Dans de nombreuses régions, les

pluies ont des effets

dévastateurs. Le ruissellement

provoque une dénudation des

terrains. Dans des cas extrêmes,

cela peut aboutir à un véritable

ravinement (photo).

Exemples d'érosion

Action du gel

Face ouest des Drus (3 764 m,

massif du Mont Blanc)

Dans les régions où l’eau subit des

phénomènes de gel – dégel, elle peut

entraîner la fracturation des roches. En

effet, en passant de l’état liquide à l’état

solide, le volume de l’eau augmente

d’environ 10%. Ainsi, quand l’eau

infiltrée dans les fissures (diaclases)

d’une roche gèle, l’augmentation du

volume d’eau provoque l’éclatement de la

roche

Erosion physico-chimique due aux racines (Angkor temple de Wat Siem

Reap)

Exemples d'érosion

Action des végétaux

Exemples d'érosion

Action du vent

Ce sont des figures caractéristiques des zones

arides soumises à l’érosion éolienne. En effet, sous

l’action abrasive des grains de sable transportés

par le vent, les roches sont usées. L’efficacité

maximale de l’usure se situe vers 1 à 1,50 m de

hauteur, zone où la plus grande partie des grains

de sable qui se déplacent vient frapper le rocher.

Plus haut d’une part, au ras du sol d’autre part,

l’action érosive est moins importante. Des "rochers champignons"

(désert de Lybie)

Ce sont des formations géologiques

remarquables. En effet, on peut y

voir des figures d’érosion

spectaculaires et uniques au

monde, comme « La Vague ».

Il s’agit de fines couches de grès

(datées de – 190 Ma), plus ou moins

dures, usées par l’action du vent et

de la pluie.

2. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs

A. Des processus mécaniques et chimiques

• Altération : modification chimique d’une roche sous l’action d’un agent

naturel de surface comme l’eau.

Exemples d'altération

➢ Correction exercice : l'altération du granit

A l'œil nu, on observe un changement de couleur quand le bloc s'altère : la

couleur rouille apparaît et montre qu'il existe donc de l'oxyde de fer dans

le granite.

Peu à peu le granite altéré s'effrite et devient de l'arène granitique

(roches dégradées). L'arène granitique contient des petits morceaux de

granite, du sable et de l'argile. Elle est meuble.

LPA

Mica noir

Feldspath

Quartz

LPA

Feldspath

Microfissure

Mica

Aspect « propre », minéraux bien visibles,

jointifs

Aspect « sale », minéraux plus ou moins

fragmentés

Au microscope

Un massif granitique présente de

nombreuses fissures : les diaclases par

lesquelles l'eau de pluie va s'infiltrer.

Les minéraux les plus fragiles comme les feldspaths

et les micas vont s'altérer et se transformer en

minéraux argileux (ex : Kaolinite) responsables de la

couleur rouille de l' arène granitique. L'altération

des minéraux du granite est ainsi responsable du

passage d'une roche cohérente (le granite sain)

à une roche friable, puis à une roche meuble

(l'arène granitique).

L’altération d’un Feldspath Plagioclase :

NaAlSi3O8 + 11 H2O ------------> Si2O5Al2(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 (Na+, OH-)

(Kaolinite)

L’altération de la biotite :

2K(Fe,Mg)3AlSi3O10(OH)2 + 17 H2O → Si2O5Al2(OH)4 + 6FeO(OH) + 4Si(OH)4 + 2K+ + 2OH-

(Kaolinite)

L'eau provoque alors une transformation chimique des minéraux qui

composent le granite.

L'eau a une autre action, elle est responsable de la réaction

d’hydrolyse c’est à dire la destruction des minéraux par

l’eau.

En effet, l’eau, acide car chargée de CO2 dissous et d’acides

humiques, attaque les roches silicatées comme le granite. Il

y a substitution partielle de certains cations des minéraux par

des ions H+ et donc mise en solution de ces cations dans l'eau.

Or certains cations sont très solubles : K+,

Na+, Ca2+, Fe2+…, ce sont les ions que

l'on trouve dans les feldspath et les micas.

Ces minéraux vont donc perdre ces cations

et être fragilisés.

Ce qui n'est pas exporté, principalement l'aluminium, le fer+++ et une

partie de la silice se réorganise pour former un nouveau réseau

cristallin stable aux conditions de la surface, le plus souvent pour former

des phyllosilicates hydratés, dont les plus connus sont les argiles

RRQ. les racines ont tendance à acidifier le milieu. Ce rejet d’ions H+ peut

interférer avec des cations qui constituent les minéraux des roches

environnantes et, ainsi, favoriser l’altération chimique.

Les molécules organiques issues de la décomposition des végétaux participent

également à l’altération chimique.

Altération : Hydrolyse

des minéraux :

feldspaths, mica puis

formation de nouveaux

minéraux argileux et

libération d’ions qui sont

lessivés

Erosion par l'eau, le gel,

le vent, les végétaux qui

créent des fissures dans

le granit (diaclases)

Exemples d'altération

➢ L'altération du calcaire

L’eau de pluie, chargée de dioxyde de carbone, s’écoule dans les failles ou

fissures du massif de calcaire.

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2 HCO3-

Sous l’effet de l’altération chimique de la roche, les

fissures s’élargissent et forment des paysages de type

karstique. Les paysages karstiques sont caractérisés

par des formes de corrosion de surface, mais aussi par

le développement de cavités creusées par les

circulations d'eaux souterraines

Montpellier le vieux

Massif de la Chartreuse

Schéma bilan

A l'échelle continentale, l'érosion par les eaux de ruissellement ,la glace et le vent tend

à aplanir les reliefs (diminution d'altitude).

Selon le principe de l'isostasie, l'érosion de matériaux à la surface d'un continent

entraîne un rééquilibrage des masses : il y a remontée de l'ensemble de la lithosphère

continentale.

Ainsi, cette remontée permet , dans le cas des massifs anciens, l'apparition en surface

des roches métamorphiques (gneiss) tandis que dans les massifs récents on observe

en surface principalement les roches magmatiques (granit)

De cette manière, la croûte continentale s'amincit progressivement : on tend vers la

pénéplaine.

Les volumes érodés sont transportés par les cours d'eau, jusqu'à l'océan ou ils

sédimenteront et deviendront des roches sédimentaires (sables, argiles…)

Document réponse

Zone de prélèvement en aval Zone de prélèvement en

amont

Zone de prélèvement au niveau de la Moselle

sable de nature granitique sable calcaire sable granitique

Galets de composition

granitique et gréseuse et

quelques galets calcaires

Galets contenant des fossiles

dans une pâte de carbonate de

calcium

Galets de composition granitique et gréseuse et

quelques galets calcaires

Lame mince correspondant au

sable de nature granitique

g=X40

Lame mince correspondante

au sable calcaire g=X40

Lame mince correspondante au sable granitique

g=X40

Pâte de carbonate de calcium

Microfossiles

Biotite = Mica noir

Quartz

Lacune remplie

d’air apparaît en

noir au microscope

polarisant

ArgileBiotite

Quartz

Lacune remplie

d’air apparaît en

noir au microscope

polarisant

Argile

TP 16 partie 1

On trouve des minéraux caractéristiques d'un sable granitique (feldspaths

altérés, mica…) en aval du bras hypothétique alors qu'en amont on trouve

uniquement des restes calcaire (fossiles, particules de calcaire)

Il y a donc bien eu un bras entre les deux rivières qui a amené des

produits de l'érosion (sable granitique) depuis la Moselle dans la

Meuse.

2. Altération et érosion contribuent à l'effacement des reliefs

B. Le transport et la sédimentation des particules

Outre le vent et la glace, l’eau est le principal

agent de transport des éléments issus de

l’altération des roches.

Les ions sont transportés en

solution, les particules en

suspension. Pour des particules de

taille importante, le transport

s’effectue en roulant ou en glissant

au fond de l’eau : lors des crues,

c’est la pression exercée par le

courant qui fait rouler les blocs.

Les particules sont transportées par les réseaux hydrographiques dans des

bassins sédimentaires continentaux ou océaniques associés à la

chaîne de montagnes.

Torrent dans l’Himalaya

L’épaisseur des sédiments déposés par Le Gange,

transportant les matériaux issus de l’érosion de

l’Himalaya. (sédimentation de type delta)

Les ions dissous arrivant dans la mer ou l'océan y précipitent et forment

d’autres types de roches sédimentaires : les calcaires par la réaction inverse

de l’altération :

Ca2+ + 2 HCO3- CaCO3 + CO2 + H2O

Les coraux peuvent utiliser les éléments dissous pour se construire un

squelette en carbonate de calcium (CaCO3).

TP 16 partie 2OG 15

CBB

CREF

OG 14 VAU

OG 15, CBB, CREF présentent une première ondes P vers le bas, ces stations sont donc

dans une zone ou il y a eu extension. OG 14 et VAU ont enregistrées une première

onde P vers le haut , elles sont donc dans un secteur compressif.

Le secteur de Briançon proche

de l'épicentre du séisme a

donc subi une extension.

Les stations situées dans

cette zone entre des failles

normale ont donc enregistrés

une déformation extensive.

En dehors de ces failles, la

zone subie une compression

Les Alpes sont donc bien actuellement le siège de mouvement

d'extension

Quelle est l'origine de ces mouvements extensifs ?

3. Des processus tectoniques participent à la disparition des reliefs.

Lorsqu'on observe une

carte de la sismicité

actuelle des Alpes, on

constate que les séismes

de la zone centrale

sont des séismes

d'extension.

Les séismes de

compression ont lieu à la

périphérie du massif.

Les séismes d'extension

sont dus essentiellement

à l'effondrement du

massif. Comme les

terrains situés autour ne

subissent pas cet

effondrement, ils

résistent, créant ainsi une

tectonique de

compression.

Dans un premier temps, le mouvement de

convergence des plaques engendre des

forces compressives horizontales sur

les roches : FL qui tendent à créer un relief

et une racine crustale. Dans le même

temps, les roches sont soumises à des

forces verticales liées au poids des

reliefs et à la poussée d’Archimède

s’exerçant sur la racine.

Les forces de volume : Fv sont d’autant

plus intenses que la croûte est épaisse.

Dans un second temps, l’intensité des Fv

finit par égaler les FL, il apparait alors les

premiers signes d’une extension au cœur

de la chaîne. Cette étape peut durer, si les

forces compressives se poursuivent, c’est

ainsi que l’Himalaya poursuit encore

aujourd’hui sa croissance.

Si ce n’est pas le cas (la collision cesse), les

Fv deviennent supérieures aux FL, la chaîne

s’effondre, la croûte s’amincit et la racine

crustale remonte (rebond isostasique)

remontant les roches formées en profondeur.

4. Le recyclage de la lithosphère continentale