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TECTONIQUE ET DISPARITION DES RELIEFS

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Mécanismes tectoniques participant à la disparition des reliefs : le réajustement isostatique

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Dès qu'un relief se forme, il est soumis à des facteurs externes d'érosion et d'altération qui ont tendance à le faire disparaître, à l'user, à l’altérer et à le dégrader. Le processus est complexe, pour l'expliquer, on va observer trois schémas à trois temps successifs de l'histoire d'une chaîne de montage.

 

I. Le taux d'érosion

 

Le taux d'érosion correspond à la quantité des matériaux d'origine montagneuse retirée chaque année par érosion et altération. Il est plus élevé au départ (quand la chaîne de montagnes est jeune). En effet, plus les reliefs sont pointus, acérés et élevés, plus l'altitude est grande et plus les facteurs d'érosion, principalement le vent et l'eau, vont avoir de prise sur la chaîne de montagnes. L'érosion est plus efficace au départ que lorsque la montagne est plus âgée. Lorsque la montagne est jeune, on considère qu'il y a un taux d'érosion net de 1 000 m par million d'années.

Lorsque la montagne va vieillir, cette érosion diminue du fait de la moindre prise de l'eau, du vent, etc., sur le massif. On considère que l'érosion moyenne pour une chaîne de montagnes âgée de 15 millions d'années est de l'ordre de 10 fois moins, soit environ 100 mpar million d'années et cela diminuer encore au fur et à mesure des années.

En réalité, l'abaissement réel (ce qu'on pourrait voir comme évolution dans le paysage si on prenait une photo au cours de ces millions d'années) est moindre. Cela est principalement dû à ce que l'on appelle le phénomène de rebond ou de réajustement isostatique.

 

II. Le réajustement isostatique

 

Ces schémas simplifiés illustrent la diminution réelle du relief et pas seulement l'érosion qui fait disparaître les roches du massif.

 

 

Premier schéma

En orange, c'est la croûte continentale qui présente au départ une épaisseur qu’on a appelée E1. Cette croûte comprend notamment des plutons, de roches de nature granitique. La croûte continentale est représentée soumise au facteur d'érosion et d'altération. La limite entre la croûte et le manteau lithosphérique est le moho. Sous une chaîne de montagne, le moho a une profondeur importante (il peut se trouver à plus de 50 kilomètres) alors que l'épaisseur d'une croûte continentale en dehors d'une chaîne de montagnes est de l'ordre de 30 à 40 km. Il y a une croûte continentale épaisse : on parle de racine crustale pour désigner ce matériel d'origine crustale supplémentaire par rapport aux zones de plaine. Il permet la réalisation de l’isostasie, c'est-à-dire que l'ensemble croûte et manteau se trouve en équilibre sur l’asthénosphère. Sous le manteau, c'est le manteau asthénosphérique. La limite entre le manteau lithosphérique et le manteau asthénosphérique correspond à l’isotherme 1 300°C.

On a donc une montagne récente avec une croûte d'épaisseur E1, et en dessous une racine crustale puis une courbure du manteau lithosphérique. Tout cela a un certain poids puisqu'il y a beaucoup de matériaux continentaux et de manteau. Lorsque cette montagne est soumise à érosion et altération, en surface on a un démantèlement des matériaux et donc un certain volume de roche détruit et emmené ailleurs.

 

Deuxième schéma

On est à la deuxième étape, quand cette chaîne de montagnes est encore relativement jeune : on observe encore un relief. L'épaisseur est moindre et on a représenté par des flèches noires des déplacements ou des modifications dans les altitudes.

En surface, l’érosion fait disparaître un certain nombre de matériaux crustaux. Cette érosion s'accompagne d'une disparition de la racine crustale. Moins il y a de relief, moins il y a de racine crustale. Il y a une remontée du moho. Cette remontée du moho implique que l'épaisseur E2 est inférieure à l'épaisseur E1. Cela est dû principalement à l’érosion et à la disparition de la racine crustale.

Sous l'effet de cette disparition de matériaux d'origine continentale, on observe un rebond isostatique : une remontée du manteau lithosphérique et de la croûte continentale. Avant, il y avait des matériaux plissés. Ce plissement diminue, comme une balle qui rebondit. Il y a donc une remontée de l'ensemble de la structure. Grâce à ce rebond isostatique, la disparition réelle n'est que de 200 m par millions d'années.

Ce que l’on cherche à expliquer, c'est qu’il y a un rééquilibrage dans les proportions quatre-cinquième. Pour 5 m réellement érodés en début de vie de la chaîne de montagnes, il y a une remontée isostatique de 4 m. L’ensemble des matériaux retirés ne se voit pas à la surface. On a enlevé 1000 m de matériaux mais on observe une diminution du relief seulement de 200 m. Il y a eu une remontée isostasique de 800 m. Cela signifie que le relief et l’altitude diminuent plus lentement que la vraie érosion. Ce réajustement isostatique qui a lieu en parallèle de l'érosion et de l'altération, limite les conséquences de celles-ci. Le relief et l'altitude diminuent moins vite que l'ensemble des matériaux qui ont été retirés à la montagne

 

Troisième schéma

La chaîne de montagnes a quasiment disparu. On a une épaisseur E3 inférieure à E2 et on a quasiment plus de montagne. À ce moment, si c'est une chaîne de montagnes ancienne, on est dans un taux d'érosion d'environ 100 m par million d'années. Comme il y a toujours ce rebond isostatique de quatre-cinquième, la diminution réelle du relief est seulement de 200 m par million d’années donc un cinquième de ce qui est réellement érodé. Il y a toujours la diminution de la racine crustale qui a quasiment disparue : lorsqu'il n'y aura plus du relief, il n'y aura plus de racine crustale et la croûte continentale sera d'une épaisseur d’environ 30 km ce qui correspond à la profondeur du moho.

 

Au fur et à mesure du temps, ces valeurs vont diminuer puisque l'érosion sera de moins en moins efficace et donc le rebond isisotasique sera de plus en plus lent.