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Disparition des reliefs :
Une chaîne de montagnes est soumise à plusieurs processus qui œuvrent à la détruire, depuis le début de l’orogenèse jusqu’à son aplanissement complet, à l’état de plateau, pénéplaine ou bouclier. Tous ces processus sont regroupés dans un ensemble nommé : « disparition des reliefs« .
Points abordés dans cette page
H2La disparition des reliefs
H2 La disparition des reliefs – introduction
H2Modification de la croûte continentale épaissie
H2 Les principaux modèles d’extension :
H2 Les principaux modèles d’extension
H3L’étalement
H3Le retrait du panneau plongeant (slab-rollback)
H3Le détachement du panneau lithosphérique plongeant (slab-breakoff)
H3L’extrusion latérale -extension syn-convergence
H3L’effondrement gravitaire
H3Pénéplanation – aplanissement d’une chaine de montagnes
H3Dôme métamorphique et dôme migmatitique
H3Documentation – disparition des reliefs
H2 Disparition des reliefs – Le rôle de l’érosion
La disparition des reliefs :
La destruction d’une chaîne de montagnes est l’œuvre :
… De l’érosion (exogène) qui agit en extérieur des reliefs, continuellement depuis le début de la collision jusqu’à la pénéplanation.
… Et de processus géodynamiques (endogènes), ce sont des mécanismes d’extension agissant sur la structure interne de la chaîne de montagnes.
Remarque : L’altitude de la plus haute montagne sur Terre est l’Everest haut de 8848 mètres ; alors que, sur Mars, le Mont Olympe est haut de 22 000 mètres !
La disparition des reliefs – introduction :
En introduction au document consacré à la ❝Disparition des Disparition des reliefs et Phénomènes d’extension❞ (Planet-Terre) :
L’érosion seule, ne peut expliquer la disparition des reliefs.
Contrairement à l’idée la plus couramment admise, l’érosion n’est pas la seule cause de disparition des reliefs : il existe un mécanisme complémentaire, l’extension… (1)
L’idée la plus couramment admise est la destruction des reliefs par l’action des agents d’érosion et la remontée concomitante des racines profondes. Cette seule action de l’érosion pose deux problèmes :
→ Si seuls ces mécanismes d’érosion sont mis en jeu, la durée d’abrasion des chaînes (c’est à dire le retour de la croûte continentale vers une épaisseur de 30 km) demanderait plusieurs centaines de millions d’années. Or, on a montré que cette durée est plutôt de l’ordre de quelques dizaines de millions d’années.
→ La seule érosion de ces reliefs devrait produire des quantités monumentales de sédiments détritiques, qui devraient ensuite s’accumuler dans de gigantesques bassins sédimentaires, en bordure. Or, ce n’est pas toujours le cas et les quantités de sédiments sont généralement très inférieures à celles attendus au regard du volume initial de la chaîne. (1)
⇒ L’érosion, seule, ne peut contribuer à l’effacement des reliefs : il existe un mécanisme complémentaire, l’extension (1) .
(1) ▻ – Disparition des reliefs et Phénomènes d’extension – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon — ===> –(⚑)–
▻ – Quelques explications géodynamiques possibles … – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon — ===> –(⚑)–
▻ – L’extension tardi-orogénique dans l’arc alpin – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon — ===> –(⚑)–
▻ – Comment les montagnes disparaissent-elles ? – Vidéo – Jacques Malavieille – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon — === –(⚑)– Une vidéo de 2 minutes !
▻ – Prisme d’accrétion– Vidéo – Bcpst – Véto-Angers — === –(⚑)– Une vidéo de 29 minutes
Modification de la croûte continentale épaissie :
Voici ce qui est écrit à propos de la « destruction des reliefs » et des modifications de la croûte continentale :
– La croûte continentale épaissie présente des propriétés physiques et thermiques qui se modifient : elle devient notamment plus malléable ce qui permet sa déformation et son étirement. (2)
Mais pourquoi devient-elle plus malléable ?
Au moment de la construction de la chaîne, la croûte continentale est froide et rigide. Globalement, on peut dire que les échanges thermiques sont plus lents que les phénomènes tectoniques : quelques millions d’années suffisent pour « enfoncer » la croûte à 100 kilomètres de profondeur alors que quelques dizaines de millions d’années sont nécessaires pour un équilibrage thermique avec le milieu. (2)
Mais comment la lithosphère se réchauffe-t-elle ? et quelles en sont les conséquences ?
→ A mesure que la chaîne s’épaissit, la croûte plonge en profondeur et est soumise à des températures et des pressions plus élevées.
La chaleur est essentiellement fournie par la désintégration d’éléments radioactifs présents dans la croûte (238U, 235U, 40K). (2)
et quelles en sont les conséquences ?
▻ – Dans les chaînes étroites (qui sont donc épaissies sur une faible largeur), la dissipation de cette chaleur se fait essentiellement par diffusion.
▻ – Dans les chaînes plus larges, la chaleur est davantage bloquée car la production de chaleur est supérieure à la dissipation par diffusion. La croûte s’échauffe donc et on assiste à une remontée de la limite lithosphère – asthénosphère (isotherme 1300 °C). La fusion partielle des matériaux en profondeur devient possible et on peut avoir la mise en place de granites. (2)
Outre la mise en place de plutons granitiques, le réchauffement crustal peut avoir d’autres conséquences. Ainsi, aux derniers stades de l’orogenèse, la lithosphère est suffisamment réchauffée : sa résistance thermique diminue et autorise alors sa déformation notamment l’extension. (2)
(2) ▻ – Quelques explications géodynamiques possibles – Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
◍ – Autres Références :
▻ – La formation des granitoïdes en contexte de distension post-collision (extension post-orogénique) – av85 – pages 122 à 137 – === –(⚑)–
▻ – L’eau, agent d’érosion : Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon. === –(⚑)–
Les principaux modèles d’extension :
Les principaux modèles d’extension syn-convergence– (2) ===> –(⚑)–
Plusieurs processus géodynamiques participent à l’amincissement de la croûte terrestre, ci-après quelques modèles présentés par Planet-Terre.
… Ces processus peuvent débuter alors que la convergence n’est pas totalement terminée et se poursuivre dans la période post-convergence.
Pour revoir le schéma dans un autre onglet : –📸–
Tous ces processus se concluent par un amincissement de la croûte épaissie provoquant une remontée de l’asthénosphère qui s’accompagne d’un flux de chaleur transmis à la base de la croûte.
L’étalement : (2) ===> –(⚑)–
L’étalement – Ce modèle fait appel à un réajustement isostatique*** d’une croûte continentale surépaissie. L’amincissement crustal se développe alors à partir du moment où la contrainte horizontale due aux forces de convergence devient inférieure à la contrainte verticale lithostatique.
La croûte supérieure, plus froide, répond en s’étirant, en se cassant localement : la zone s’amincit.
Les roches ductiles des zones plus profondes se déforment et fluent, s’épanchent latéralement vers les zones étirées localisées au-dessus. Cette dynamique s’observe lorsqu’on est présence d’une croûte particulièrement épaisse (ex : 70 km dans le cas du Tibet), associée à une altitude moyenne de la zone assez importante (4000 à 5000 m). (2)
Rq : L’étalement est un autre nom pour l’effondrement gravitaire.
(2) ▻ – Quelques explications géodynamiques possibles – Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
*** Le réajustement isostatique, dans ce contexte, consiste à rétablir l’équilibre entre la croûte continentale supérieure (cassante) et la croûte continentale inférieure (ductile) qui a été rompu par l’étirement de la partie supérieure.
*** Isostasie : État d’équilibre hydrostatique qui serait réalisé à une certaine profondeur de la Terre, dite profondeur de compensation.. (Dictionnaire de Géologie – Foucault A. et al. 2014, éd. DUNOD).▻ – Wikipédia – ===> –(⚑)– –
Isostasie : de même que la poussée d’Archimède explique qu’un bateau s’enfonce plus ou moins dans l’eau en fonction de sa charge, l’isostasie décrit comment le manteau et la lithosphère continentale restent en équilibre pendant un cycle orogénique : pendant la formation des reliefs et pendant tout le temps de leur destruction jusqu’à l’état de pénéplaine.
▤ – Pour en savoir plus sur l’isostasie : – Image – rééquilibrage isostatique– –📸–
Remarque : La croûte continentale n’est pas homogène dans son comportement quand elle est soumise à des contraintes, en compression ou en extension. La partie supérieure a un comportement cassant, alors que la partie inférieure a un comportement ductile.
–📸–
▻ – Subsidence initiale, subsidence thermique et déformations au cours du rifting continental – Eduscol – Planet-Terre – ENS Lyon. === –(⚑)–
Rq : Il en est de m^me pour le manteau qui a un comportement cassant dans la lithosphère, la partie supérieure du manteau, et ductile dans l’asthénosphère et dans le manteau inférieur.
Remarque : quand l’étirement de la partie supérieure de la croûte continentale est très important, la partie inférieure, en migrant dans les vides laissés par l’étirement de la partie supérieure peut former un dôme métamorphique ou migmatitique.
Voir en fin de cette page.
Et – ▤ – Dôme métamorphique et dôme migmatitique
Le retrait du panneau plongeant (slab-rollback) : (2) ===> –(⚑)–
Quand la collision est précédée de la subduction d’une lithosphère océanique sous une lithosphère continentale (cas des Alpes et de l’Himalaya), cette lithosphère océanique peut être soumise à deux évènements tectoniques :
1 – Le retrait ou recul du panneau plongeant – slab-rollback. (ce chapitre)
2 – Le détachement du panneau plongeant – slab-breakoff. (chapitre suivant)
Rappel : la lithosphère océanique est très dense, car en plongeant dans le manteau, Les basaltes dont elle est constituée, sont soumis à un métamorphisme HP-BT, de Haute Pression-Basse Température qui se traduit par la formation d’éclogites., de masse volumique élevée, voisine de 3,3.
… Ainsi, elle exerce une traction sur toute la lithosphère restée en surface, ce qui fait de ce phénomène un des moteurs de la subduction.
Le retrait du panneau plongeant (slab-rollback)
La lithosphère océanique entrainée par son poids plonge de plus en plus verticalement dans le manteau, tout en restant attachée à la lithosphère restée en surface.
–▻ – Qu’en est-il pour les Alpes ? – Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
Rq : Ce schéma illustre un modèle qui pourrait s’appliquer au cas de l’orogenèse alpine.
La partie plongeante de la lithosphère semble reculer et cela provoque une extension dans les reliefs situés sur la croûte continentale placée au-dessus.
L’évolution de la lithosphère océanique au cours du retrait est présentée en page 2 du document développé pour les Prépas Bio.
▻ – Le retrait des slabs- Prépas Bio – Prépas Svt – ===> –(⚑)– Image : –📸–
Le détachement du panneau lithosphérique plongeant (slab-breakoff) : (2) ===> –(⚑)–
La lithosphère océanique plongeante, étirée par son poids peut se fracturer et former un panneau lithosphérique qui se détache et continue, seul, son chemin dans le manteau.
Remarque : Ce phénomène de détachement du panneau lithosphérique peut se produire sur une lithosphère océanique en cours de retrait (slab-rollback).
Cela a pour conséquences :
1 – La remontée de matériel asthénosphérique très chaud vers les racines des reliefs en cours de formation.
▻ – La formation des granitoïdes en contexte de distension post-collision (extension post-orogénique) – Diapos 135 – AVG85 – : ===> –(⚑)–
Le manteau asthénosphérique, situé sous la lithosphère plongeante, remonte par la fracture ouverte lors du détachement, vers la lithosphère continentale qui lui fait face. Ces roches de l’asthénosphère, très chaudes, peuvent provoquer la fusion de la base du manteau de la lithosphère continentale.
Rappel : la température des roches à la limite de l’asthénosphère et de la lithosphère est de 1 300°C.
2 – La plaque amputée, ainsi allégée remonte, soumise au rééquilibrage isostatique ***, provoquant phénomènes d’extension dans les reliefs situés au-dessus.
Remarque : Les deux schémas proposés par Eduterre illustrent deux modèles qui pourraient expliquer des processus de divergence en cours dans les Alpes.
–▻ Qu’en est-il pour les Alpes ? – Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
*** ▤ – Pour en savoir plus sur l’isostasie : – Image – rééquilibrage isostatique– –📸–
La délamination crustale ou détachement de la racine lithosphérique de la plaque supérieure : ===> –(⚑)–
(3) – A la suite de l’épaississement crustal lié à la convergence puis à la collision continentale, la croûte inférieure subit une éclogitisation *** et donc une augmentation de densité qui amène son enfoncement dans le manteau. On parle donc de délamination crustale.
La racine froide est alors remplacée par du manteau asthénosphérique relativement chaud et susceptible de subir une fusion partielle par décompression adiabatique lors de sa remontée.
A la suite de délamination crustale, interviendrait une phase extensive de la croûte continentale sus-jacente ainsi que des épisodes magmatiques conséquents.
Une partie du matériel crustal qui a sombré dans le manteau serait ensuite dispersée par la convection mantellique et susceptible d’être « réinjectée » dans la croûte lors de futurs épisodes magmatiques. (3)
*** Eclogitation : Pendant la plongée dans le manteau, les basaltes de la croûte océanique subissent un métamorphisme, HP-BT qui les transforme en éclogites, une roche très dense.
Pour revoir le schéma dans un autre onglet : –📸– – (3) – Page 133
Rq : Dans le schéma suivant on peut observer l’évolution de la chaîne de montagnes avant et après la phase de délamination crustale. –📸– – (3) – Page 134
(3) — ▻ – La formation des granitoïdes en contexte de distension post-collision (extension post-orogénique) – Diapos 132 – 133 – 134 – AVG85 – : ===> –(⚑)–
L’extrusion latérale -extension syn-convergence : ===> –(⚑)–
L’extrusion latérale : Ce modèle correspond à l’échappement d’un bloc, latéralement, par rapport à un poinçon rigide.
Un tel modèle dynamique suppose l’existence d’une « bordure libre » vers laquelle s’échappe le bloc extrudé. … (2)
(2) ▻ – Quelques explications géodynamiques possibles – Plateforme ACCES – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
C’est ainsi que s’est formée la péninsule indochinoise par extrusion des reliefs himalayens à la marge vers le sud est, entre la plaque indienne et la plaque eurasienne.
▻ – Modélisation analogique des déformations lithosphérique. Exemple de la modélisation des grands décrochements asiatiques et extrusion lors de la collision Inde/Asie – Philippe Hervé -Université Claude Bernard – École Normale supérieure – Lyon – : ===> –(⚑)–
… Une simulation en laboratoire de l’extrusion latérale : –📸–
L’effondrement gravitaire :
Actuellement on constate dans les Alpes, les signes d’un tel phénomène, deux stations géodésiques s’éloignent l’une de l’autre.
La chaîne de montagnes des Alpes est une chaîne de collision qui s’est formée dans un contexte tectonique de convergence. On y trouve des indices de l’épaississement crustal lié à la compression : failles inverses, données GPS.
Une extension peut être constatée au cœur de certaines chaînes récentes. Cette extension, liée à un effondrement gravitaire de la chaîne, se produit lorsque l’érosion, assortie d’un réajustement isostatique***, et la compression ne s’équilibrent plus.
On cherche à déterminer si certains indices accréditeraient l’existence d’un effondrement gravitaire au cœur des Alpes. (4)
(4)▻ – L’effondrement gravitaire (Terminales S).– Enseignement – ENS Lyon : ===> –(⚑)–
▻ – Activité effondrement gravitaire – Eduterre – ENS Lyon : ===> –(⚑)–
*** Un schéma du réajustement isostatique : –📸– – ▤ – Pour en savoir plus sur l’isostasie :
Pénéplanation – aplanissement d’une chaine de montagnes :
Ce document présente les différents processus géodynamiques qui participent à l’amincissement des chaînes de montagnes et à la continentalisation d’une chaîne de montagne après une collision.
La pénéplanation des chaînes de montagnes est généralement considérée comme résultant de l’action de l’érosion à long terme, qui lisse le relief et diminue leur altitude jusqu’à tendre vers le niveau marin. Nous proposons un nouveau modèle, dans lequel la sédimentation de piedmont traduit une montée du niveau de base de la chaîne, entraînant son aplanissement en altitude. Ce modèle est illustré à travers l’évolution morphologique du versant sud des Pyrénées durant le Cénozoïque.
▻ – L’érosion des chaînes de montagnes : influence de la sédimentation de piedmont – Jean Dercourt – Julien Babault, Jean Van Den Driessche – Comptes Rendus. Géoscience, Volume 337 (2005) no. 16, pp. 1431-1438 – ===> –(⚑)– . un schéma explicatif –📸–
Une vidéo :
▻ – Comment les montagnes disparaissent-elles ? – Patrick Malavieille – 2’57 » – –📸– – contenu très simple !
L’eau, agent de de transport des sédiments :
▻ – Érosion continentale : le bilan des grands fleuves N. Pajon _ ===> –(⚑)– . –📸–
18,3 milliards de tonnes par an soit (18,3 / 2,7 = 6,7) soit 6,7 milliards de m3.
Soit sur une épaisseur de 1 m : 6,7×109 M2, soit 6 700 km2
Soit sur une épaisseur de 1cm2 : 670 000 km2 par an (la surface de la France 549 134 km2).
L’eau – agent d’érosion :
▻ – L’eau, agent d’érosion – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
▻ – L’eau, agent d’altération des roches – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
▻ – L’eau, agent de transport – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
▻ – Bilan : L’érosion continentale – Eduterre – Planet-Terre – ENS Lyon – ===> –(⚑)–
Dôme métamorphique et dôme migmatitique ;
Les dômes métamorphiques et migmatitiques se forment après l’effondrement d’une ancienne chaîne de montagnes, suivi d’un étirement important.
◾ – Le principe général du dôme métamorphique :
Lors de ce phénomène géodynamique d’étirement de toute la lithosphère, les roches de la base de la croûte continentale, ductiles et très chaudes, remontent dans la croûte continentale supérieure, cassante, fracturée lors de l’étirement.
… Alors démarre un rééquilibrage isostatique où les roches de la croûte inférieure effectuent une remontée vers la surface en format un dôme métamorphique.
.Remarque : Cette remontée est adiabatique, les roches métamorphiques restant à température élevée et presque constante, alors qu’elles subissent une diminution importante de pression, elles peuvent être portées dans les conditions P-T de fusion partielle ou anatexie : le dôme métamorphique devient alors un dôme migmatitique.
▻ – Quand l’effondrement d’une montagne fait remonter des roches des profondeurs de la croûte terrestre – Morgane Gillard le 14 novembre 2022 :- Futura-Sciences _–===> –(⚑)– … –📸–
▤ – Dôme métamorphique et dôme migmatitique
▤ – Dôme migmatitique du Velay
Documentation – disparition des reliefs :
▻ – Extension et disparition des reliefs – Explication Géodynamique – Eduterre – ENS Lyon ===> –(⚑)–
▻ – La formation des granitoïdes en contexte de distension post-collision (extension post-orogénique) – Diapos 122 -137 – AVG85 – : ===> –(⚑)–
… Bien illustré ! – Par exemple – un résumé de la délamination crustale – –📸–
▻ – Tectonique des plaques et formation des montagnes – Chapitre III ▻ – Le cirque de Barrosa : ===> –(⚑)–
▻ – Le retrait du panneau plongeant (slab-rollback): –Site svt pour les prépas bio ===> –(⚑)–
▻ – La disparition des reliefs – Lycée des Adultes – Sophie Codani – Terminale S – ===> –(⚑)–
___ Vous trouverez sur ce site de nombreux documents traitant de la géologie pour un niveau de Terminale S
Disparition des reliefs – Le rôle de l’érosion :
L’érosion façonne de l’extérieur (plis et chevauchements) que les forces géodynamiques ont mis en place depuis l’intérieur.
Ci-dessous, un schéma pour montrer que l’érosion est d’autant plus active que les reliefs sont élevés.
« How many years can a mountain exist Before it’s washed to the sea? » (Bob Dylan).
Poser cette question, c’est s’interroger sur la pérennité de choses qui semblent faites pour durer toujours. Mais, on le sait, les montagnes s’érodent. Combien faut-il de temps (géologique) pour effacer un relief montagneux?
L’étude comparative des volumes de sédiments dans les bassins océaniques issus de l’érosion de diverses chaînes de montagnes anciennes et des volumes restants des chaînes a permis d’en arriver à une certaine approximation exprimée par cette courbe..(5)
La vitesse d’érosion est de 200 m par millions d’années à une altitude 5 000 mètres, de 100 m/Ma à une altitude de 2500 m.
(5) ▻ – L’Érosion et isostasie: – Cours Géologie – Le coin des géologues – ===> –(⚑)– . –📸–
Ne pas oublier le rééquilibrage isostatique de la croûte au fur et mesure de la la disparition des reliefs :
▤ – Pour en savoir plus sur l’isostasie :
