Journal de l`exposition Himalaya-Tibet le choc des continents

Contrat de Projets Etat-Région
UNION EUROPEENNE
CENTRE
DE CULTURE
SCIENTIFIQUE
TECHNIQUE
INDUSTRIELLE
REGION AQUITAINE
HANGAR 20
QUAI DE BACALAN
33300 BORDEAUX
T(33) 05 56 01 07 07
F(33) 05 57 85 93 81
Le journal du CNRS
1, place Aristide-Briand
92195 Meudon Cedex.
Téléphone : 01 45 07 53 75
Télécopie : 01 45 07 56 68
Mél : [e-mail]
Directeur de la publication :
Arnold Migus
Directeur de la rédaction :
Arnaud Benedetti
Rédacteur en chef :
Fabrice Impériali
Les textes de ce tiré à part ont été
publiés dans le numéro 155/156
de novembre/décembre 2002
du Journal du CNRS
CAP SCIENCES
Le Journal de l’Expo
PAO :
Patrice Brossard
Hangar 20
Quai de Bacalan
33300 Bordeaux
Mèl : [email protected]
UNE PUBLICATION DE CAP SCIENCES - REGION AQUITAINE
Tiré à part
Edité par
CAP SCIENCES
CAP SCIENCES LE JOURNAL DE L’EXPO
Himalaya Tibet
le choc des
continents
CNRS
Le
journal
du

H
i
m
a
l
a
y
Image obtenue par combinaison
de mesures du relief et d'images satellite.
Modèle numérique de terrain GTOPO30 de l'USGS.
Satellite NOAA-VHRR, couverture mondiale, résolution 1 km.
© Laboratoire de Détection et de Géophysique - CEA / Fleximage / USGS /NOAA
Indus
Fleuve Rouge
Altaï
Fleuve Bleu
Fleuve Jaune
Mékong
Irrawaddy
Salouen
Gange
Brahmapoutre
Tsangpo
TIBET
INDE
Pamir
lac Balkash
Indochine
lac Baïkal
H
I
M
A
L
A
Y
A
Tarim
Karakoram
Deccan
Hindukush
Tien Shan désert de Gobi
Choukoutien
Kunlun
EVEREST
▲
KAILASH
▲
OCÉAN INDIEN
MER DE CHINE
Sur cette image de l’Asie, vous pouvez repérer les fleuves et les reliefs cités dans l’exposition
H
i
m
a
l
a
y
Mongolie
Kazakhstan
Ouzbékistan Kirghizistan
Turkménistan
INDE Myanmar
(Birmanie)
Cambodge
Laos
Thaïlande
Vietnam
CHINE
Hong Kong
Hanoï
Saïgon
Bangkok
Rangoon
Calcutta
Madras
Pakistan Népal Bhoutan
Afghanistan
Tadjikistan
Shanghaï
Taïwan
Chengdu
Philippines
Lhasa
Kachgar
Delhi
Islamabad
Kaboul
Kathmandu
Karachi
Bombay
Ürümchi
Irkutsk
Pékin
Kunming
Phnom Penh
Modèle numérique de terrain GTOPO30 de l'USGS.
Satellite NOAA-VHRR, couverture mondiale, résolution 1 km.
© Laboratoire de Détection et de Géophysique - CEA / Fleximage / USGS /NOAA
OCÉAN INDIEN
MER DE CHINE
Bangladesh
Sri Lanka
Ulan Bator
Sur cette image de l’Asie, vous pouvez repérer les pays et les villes de cette zone géographique
--

Les hautes terres d’Asie, de la plaine du
Gange à la Sibérie, constituent le plus
spectaculaire ensemble de hauts reliefs
de la planète. L’Himalaya et le Karakoram,
qui rassemblent la plupart des sommets de
plus de 8000 m, forment le rempart sud de
cet ensemble. Au-delà, il faut parcourir plus
de 1000 km sans jamais descendre en dessous
de l’altitude du mont Blanc (4807 m) pour
traverser le seul Tibet. Ces hautes terres sont
le château d’eau de la moitié du continent.
Douze fleuves, parmi les plus grands du mon-
de, y prennent naissance, quatre d’entre
eux, dans une montagne sacrée, le Kailash.
Un tiers de l’humanité vit dans les plaines
arrosées par ces fleuves.
Àl’origine de cette démesure: une histoire
géologique exceptionnelle. Violente. Le choc,
il y a 55 millions d’années, de deux conti-
nents autrefois séparés:l’Inde et l’Asie. Et ce
choc-là n’est que le dernier de la série de col-
lisions qui a assemblé la mosaïque asiatique
en soudant divers fragments issus de la Pan-
gée, l’ancien continent unique.
Aujourd’hui, la collision poursuit son œuvre,
ponctuée par de terribles séismes.
L’Asie, continent des extrêmes
Les plus hautes chaînes de montagnes, LE PLATEAU LE PLUS ÉLEVÉ,
certaines des plus grandes failles et des plus gros fleuves. Une activité tectonique
extraordinaire, enfin, qui n’a pas son égal ailleurs sur la planète, ni par son
ampleur, ni par sa célérité. En quittant le Gondwana pour venir emboutir l’Asie,
l’Inde a modelé un paysage si gigantesque, si extrême qu’il s’imposait comme
exemple pour expliquer LE FONCTIONNEMENT DE LA «MACHINE-TERRE». En
aucun autre lieu de la surface, les entrailles de la planète ne livrent autant leurs
secrets. L’ambitieux projet du CNRS et du Muséum national d’Histoire naturelle
permet de mieux faire comprendre ces mouvements, d’une échelle dépassant
souvent l’entendement humain, de mieux saisir les liens de la géologie avec les
climats, de prendre conscience, enfin, que la dynamique de la planète influence
directement les CIVILISATIONS HUMAINES. Si le Muséum et le CNRS se sont
lancés dans cette aventure, c’est avant tout parce qu’une longue expérience les
lie à cette région : depuis plus de vingt-cinq ans, les scientifiques français
l’arpentent, d’abord depuis Kaboul, puis de Pékin, grâce à une coopération
franco-chinoise. DE DÉCOUVERTE EN DÉCOUVERTE, nous continuons pourtant à
nous étonner du gigantisme de l’Himalaya et du Tibet.
PAUL TAPPONNIER
L’exposition Himalaya-Tibet, le choc des continents
aété conçue et coproduite par le CNRS et le Muséum national d’Histoire
naturelle, avec le soutien du Ministère délégué à la Recherche et aux
Nouvelles Technologies. Elle est présentée aujourd’hui dans une scéno-
graphie réalisée par Cap Sciences.
Elle vise à faire découvrir comment la Terre, par sa dynamique interne,
façonne les paysages en prenant pour exemple la collision entre l’Inde et
l’Asie. Elle se présente comme un voyage à travers le temps, et à travers
les paysages d’Asie :Himalaya, Tibet, péninsule indochinoise. Elle raconte
l’histoire de la rencontre de deux continents et ses conséquences jusqu’à
nos jours, lisibles dans les paysages et déterminantes pour les êtres qui
yvivent.
Himalaya-Tibet
le choc des continents
UN MOTEUR DANS LA TERRE
LA RENCONTRE AVEC L’ASIE
PEUPLER TOUS LES PAYSAGES
“
“
EN CHIFFRES
>L’Himalaya domine la planète avec
10 sommets dépassant 8000 m d’altitude.
>Le Toit du monde, ensemble des reliefs
de l’Himalaya et du Tibet, couvre plus de 5 fois
la surface de la France.
>Les fleuves issus du Tibet charrient
ensemble plus de sédiments que tous
les autres fleuves du monde.
>6failles, plus longues que celle de
San Andreas (Californie, États-Unis), sont
àl’origine des séismes continentaux les plus forts
du monde.
>Depuis 2000 ans, au moins 165 séismes
de magnitude supérieure à 7 (échelle de Richter)
ont secoué l’Asie et 28 sont connus pour avoir
atteint ou dépassé la magnitude 8.
>Le 14 novembre 2001, le dernier grand
séisme dans le nord du Tibet a résulté du glissement
de la faille de Kunlun, sur 400 km de long.
Lac Pen Tso,
àplus de 4000 m au Tibet.
Kevin Kling

Ensurface, la Terre est un puzzle com-
posé de douze pièces, ou plaques. Au
plus profond, c’estune gigantesque
usine thermique animée de mouvements qui
dissipent, par convection, la chaleur libérée
par la radioactivité naturelle des roches pro-
fondes. La tectonique des plaques (du grec
tecton, charpentier) estla manifestation
en surface de cette dynamique. Les plaques
froides sont rigides, d’où leur nom de plaques
lithosphériques (du grec lithos,pierre). Elles
sont constituées de la frangesuperficielle
du manteau (manteau lithosphérique) sur
laquelle repose la croûte, continentale ou
océanique.
Les plaques dérivent lentement au rythme des
courants profonds, déformant alors les conti-
nents et les océans le long de leurs frontières.
C’est donc aux frontières des plaques que se
produisent les manifestations les plus visibles
du fonctionnement de la Terre: éruptions
volcaniques et tremblements de terre.
●Les frontières où les plaques se séparent
sont les dorsales. Ce sont des fossés ou rifts
volcaniques bordés de reliefs sous-marins.
Les dorsales sont situées au milieu des océans
àdes profondeurs de l’ordre de 2 000 m, et
leur longueur cumulée avoisine 60000 km.
Le long des dorsales, la convection entraîne
la fusion et la remontée de magmas qui se
solidifient au contact de l’eau: c’est ainsi que
se fabrique la croûte océanique.
●Les frontières où les plaques convergent
sont les zones de subduction. En s’éloignant
des dorsales, les plaques se refroidissent,
s’alourdissent et finissent par plonger dans le
manteau terrestre. Le plancher océanique,
plus dense, retourne dans les profondeurs
du manteau, tandis que les continents moins
denses restent en surface. Il se produit donc
un continuel renouvellement et un recyclage
des fonds océaniques.
Au fil des millions d’années, le volcanisme
associé aux zones de subduction, fabrique
la croûte continentale.
●Les plaques peuvent également coulisser
l’une contre l’autre. Les frontières où s’opère
ce type de mouvement sont appelées failles
transformantes.
Un moteur dans la Terre
La naissance d’un océan
La croûtecontinentale, étirée par la dérive
des plaques, se fracture et s’amincit. Entre
les failles, la clé de voûte s’effondre formant
un fossé ou «rift». Du magma remonte
par les fissures et édifie des volcans. Puis,
l’extension se poursuit. Des blocs entiers de
croûte sont découpés, basculés. Les bords du
rift s’éloignent. La mer l’envahit tandis que
le volcanisme, devenu sous-marin,
fait naîtreune longue chaîne:la dorsale.
En profondeur sous la dorsale, dans
les mouvements ascendants du manteau,
du magma apparaît. Moins dense que
son environnement, il s’élève vers la surface
et évolue chimiquement avant de s’épancher
àl’axede la dorsale. Ces laves basaltiques
sont immédiatement refroidies par l'eau
de mer, formant des tubes et des «coussins»
qui s'entassent sur le fond marin.
L’observation de telles structures
en coussins, caractéristiques
des épanchements océaniques, permet
de dépister les traces des océans disparus.
L’éclatement d’un super continent
Un survol de l’Asie
révèle son relief mais ne
permet pas de comprendre
comment sont nés ses
montagnes, ses vallées
et ses failles, ses déserts.
Pour cela, il faut chercher
loin dans le temps
et le sous-sol,
au cœur de la Terre.
Il y a 160 millions d’années, deux super continents,
la Laurasie au nord, le Gondwana au sud sont séparés
par l’océan Téthys. Puis, le Gondwana étiré par des tractions
tectoniques se disloque. De nouveaux océans apparaissent
entre les fragments Afrique, Inde, Australie et Antarctique.
75 millions d’années plus tard l’Inde est isolée.
La Terre étant sphérique,
les mouvements des plaques
sont des rotations.
Ces rotations sont plus
ou moins rapides:
•16 cm par an, au maximum,
le long de la dorsale
pacifique.
• 8 à 9 cm par an le long
des zones de subduction
des Andes ou du Japon.
•2à3 cm par an seulement
au milieu de l’Atlantique.
LA RONDE
DES PLAQUES
Hémisphère Sud, -160 millions d’années.
La Terre sépare l’Inde de l’Afrique.
Les mêmes mécanismes aujourd’hui
Depuis plusieurscentaines de millions
d’années, les continents se fragmentent
pour laisser place à de nouveaux océans.
Aujourd’hui, par exemple, le golfe d’Aden
et la mer Rouges’ouvrent entre l’Afrique
et l’Arabie. Et le lac Baïkal deviendra
sans doute, un jour,un océan.
La preuve par les fossiles
En Inde et sur les quatre continents de
l’hémisphèreSud, des sédiments âgés de
250 à 295 millions d’années renferment des
feuilles fossilisées de fougères arborescentes,
les Glossopteris.Lorsqu’on rapproche
fictivement ces continents, les gisements se
juxtaposent et dessinent une seule et même
aire de répartition. C’est l’une des preuves
qu’à cette époque, ces continents n’en
faisaient qu’un: le Gondwana. Ces mêmes
Glossopteris étaient absents de la Laurasie.
Glossopteris browniana
(Afrique du Sud).
F
.Caillaud / Lignéris studios / CNRS / MNHN
Coupe équatoriale de la Terre.
En haut, l’océan Atlantique
encadré par l’Amérique du Sud à
gauche et l’Afrique à droite. La
lithosphère et les continents sont
exagérés considérablement
pour les rendre visibles.
Image du relief d’une section de
la dorsale sud-ouest indienne.
Eost-CNRS
J.-P. Leroux/MNHN
Ifremer/CNRS
Photo sous-marine de laves
en coussin (océan Indien).
Profondeur sous l’eau en mètres

Le choc des continents
L’océan Téthys a entièrement disparu. La
partie continentale de la plaque indienne
est entraînée à son tour dans la zone de
subduction. La croûte, moins dense que le
manteau, résiste à l’enfoncement comme
un bouchon dans l’eau. À cause de cette
résistance – la force d’Archimède – elle finit
par être désolidarisée du manteau qui seul
continue à s’enfoncer. La bordure nord de
l’Inde s’écrase alors contre l’Asie, qui
commence aussi à se déformer. Le choc
ralentit la vitesse de dérive du continent,
qui se stabilise à 5 cm/an mais ne l’arrête pas.
L’écrasement de la «Grande Inde»
Avant la collision, la bordure sud de l’Asie
devait être à peu près rectiligne et s’étendait
de l’Iran actuel à Sumatra. De son côté, l’Inde
continentale était sans doute plus vaste
qu’aujourd’hui. Le bord nord de la « Grande
Inde » était situé à plusieurs centaines de
kilomètres plus au nord qu’actuellement.
Depuis le choc initial, la déformation
des deux continents a absorbé plus de
2500 km de convergence.
Àla recherche de l’océan perdu
La fermeture de la Téthys a laissé des traces
sur la bordure nord de la haute chaîne
himalayenne, de la vallée de l’Indus à celle
du Yarlung Tsangpo. Des vestiges de croûte
océanique ayant résisté à l’enfouissement
marquent la zone de suture entre les deux
continents.
Anomalies magnétiques
Les orientations du champ magnétique
terrestre, qui varient dans le temps, sont figées
dans les basaltes de la croûte lors de leur
refroidissement. Il s’en suit, localement, des
anomalies magnétiques. Elles sont dites
positives ou négatives selon que la polarité
du champ était identique à celle du champ
actuel ou l’inverse. L’échelle datée de
ces inversions estun véritable «code-barre»
permettant de déterminer les taux
d’expansion des océans.
C’esten reconstituant, grâce à ces infor-
mations, l’ouverture des océans Indien,
Atlantique central et Atlantique Nord, que
l’on est parvenu à reconstruire le déplacement
de l’Inde par rapport à l’Asie.
La rencontre avec l’Asie
Le contact s’établit entre les marges sous-marines
de l’Inde et de l’Asie. L’océan Téthys s’évanouit. Toujours
entraînée par les mouvements profonds qui brassent le
manteau, l’Inde s’écrase alors contre l’Asie, ajoutant une
pièce à ce qui était déjà une mosaïque de blocs.
«Si le champ magnétique terrestre est connu
depuis l’Antiquité, il n’a que récemment permis
d’expliquer les bouleversements de l’écorce
terrestre, comme la folle course de l’Inde
vers l’Asie. La plupart des roches fossilisent la
direction du champ magnétique terrestre dans
les grains de fer qu’elles contiennent. Elles se
comportent alors comme de petites boussoles,
indiquant le nord et la latitude de leur formation,
et permettent ainsi de reconstruire la position des
continents dans le passé. Le travail des
chercheurs en paléomagnétisme consiste
précisément à retrouver ces directions
d’aimantation fossiles. Et à les dater. Car le champ
magnétique terrestre permet aussi une datation
fine des roches. En s’inversant périodiquement au
cours de son histoire, celui-ci laisse en effet des
indices indélébiles dans les grains de fer.
Ainsi, l’étude systématique des fonds marins
a-t-elle permis de dater les roches formées
symétriquement de part et d’autre des rides,
chaînes sous-marines où se crée le plancher
océanique, et d’en déduire une vision dynamique
de la formation des océans… Et du mouvement
des continents alentour. La combinaison de ces
deux méthodes utilisant les propriétés
magnétiques des roches a ainsi permis de décrire
l’éclatement du Gondwana, l’ancien continent
unique, la dérive de l’Inde, sa collision avec l’Asie,
et enfin, la déformation de la croûte continentale.»
Jean Besse
Laboratoire géomagnétisme, paléomagnétisme,
géodynamique
CNRS - IPGP - Univ. Denis Diderot
[email protected]
Le voyage de l’Inde
L’Inde est en route vers l’Asie. Devant elle,
un océan se ferme. Derrière elle naît un nouvel
océan. À mi-chemin, un volcan la submerge de
lave : l’Inde est passée sur un point chaud.
L’Inde, entraînée par le plancher de
l’océan Téthys qui s’enfonce (subduc-
tion) au bordsud de l’Eurasie, débute
la partie rapide de son voyage. Elle parcourt
4500 km en 30 millions d’années, à la vitesse
de 15cm/an. Ausud, à mesure que la montée
ininterrompue de basaltes le long de
trois dorsales fabrique du plancher océa-
nique, un océan s’élargit : c’est l’océan In-
dien.
Cataclysme mondial à mi-parcours
À-65 millions d’années précisément, un pa-
nache chaud venu du manteau profond per-
ce l’Inde: c’est un point chaud. Il la couvre
de basaltes sur 500000 km2,soit la surface de
la France. L’événement durera 500000 ans.
L
L’ ’e em mp pi il le em me en nt t d de es s c co ou ul lé ée es s ( (o ou u t tr ra ap pp ps s) ) sur
2000 m d’épaisseur donnera naissance a
au u
p
pl la at te ea au u d du u D De ec cc ca an n. Cet épanchement d’un
énorme volume de basaltes, en un temps
géologique «bref », a
un impact très im-
portant sur la com-
position de l’at-
mosphère et de
l’océan, et par consé-
quent sur l’environ-
nement global de la
planète. Il est
contemporain de la
grande crise biolo-
gique de la fin du
Crétacé et fournit
une des hypothèses
explicatives de cette
dernière. Le volume
de gaz carbonique
émis par les éruptions – 3 fois celui de l’at-
mosphère actuelle – réchauffe la Terre de
4 °C. Il faudra 1,5 millions d’années pour en
résorber l’excès. Après ces éruptions cata-
clysmiques initiales, le point chaud restera
actif sous la plaque indienne en dérive. En té-
moigne la naissance d’îles volcaniques suc-
cessives: les Maldives, Maurice et la Réunion,
avec le piton de la Fournaise, dernier né des
volcans surgis sous la mer et témoin de l’em-
placement actuel de ce point chaud.
Le processus de subduction qui referme
l’Océan Téthys va se poursuivre encore
quelques millions d’années, jusqu’à ce que la
marge continentale de l’Inde entre brutale-
ment en contact avec l’Asie, il y a environ
55 millions d’années.
Trajet suivi par l’Inde, reconstitué d’après les
mesures des anomalies paléomagnétiques
(âges en millions d’années).
-85 millions d’années.
La Terre déplace l’Inde vers le nord. -55 millions d’années.
La Terre soude l’Inde à l’Asie.
RETRACER LA TECTONIQUE
GRÂCE AU CHAMP MAGNÉTIQUE
TERRESTRE.
Domaines océaniques(CNRS-UBO)/Géosciences Marines IPGP-CNRS-Univ. D. Diderot
Éruption du piton de la Fournaise..
IPGP-CNRS-Univ. D. Diderot
IPGP-CNRS-Univ. D. Diderot
Les trapps du Deccan
La subduction de l’ancien océan
Téthys est achevée. L’Inde se soude à l’Asie.
Les roches de la suture (sédiments marins et lambeaux de
lithosphère océanique) témoignent de l’océan disparu.
Exposition CNRS-MNHN