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CHAPITRE 9 : LA DISPARITION
DES RELIEFS
Introduction
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.
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 ?
1. Comparaison chaînes de montagnes anciennes et récentes
Paysage des Alpes
Début de formation -30 Ma
Paysage du Massif Central
Début de formation -350 Ma
Paysage des Pyrénées
Début de formation -80 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
Âge du début de la
collision
Reliefs
Racine crustale
Proportion de
roches d’origine
profonde à
l’affleurement
Alpes – Himalaya
Pyrénées
Oligocène (ère tertiaire)
Alpes – Pyrénées : ~40 Ma / 70 Ma
Himalaya : 70 Ma
Arêtes saillantes, aiguilles, fortes
pentes
Alpes française : Mont Blanc :
4810 m
Himalaya : 14 des plus grands
sommets du monde (Everest : 8
848m)
Présente et profonde
Massif Central
Massif armoricain
Paléozoïque (ère primaire) :
~300 Ma
Relief adouci, arrondi
(mamelons) voire absence de
relief
Plomb du Cantal : 1855m
Les Monts d’Arrée : 385m
Absente ou peu profonde
Alpes : 56 km
Himalaya : 70 km
Massif central : 25 à 30 km
Modérée dans certains massifs
Forte dans certains massifs
Présence de roches sédimentaires
déposées en milieu marin
L'érosion a déblayé les
terrains sédimentaires susjacents.
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
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
Face ouest des Drus (3 764 m,
massif du Mont Blanc)
Exemples d'érosion
Action des végétaux
Erosion physico-chimique due aux racines (Angkor temple de Wat Siem
Reap)
Exemples d'érosion
Action du vent
Des "rochers champignons"
(désert de Lybie)
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.
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 TP 16 1ère partie : exemple de 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.
Au microscope
LPA
Mica noir
Feldspath
Quartz
Aspect « propre », minéraux bien visibles,
jointifs
LPA
Feldspath
Microfissure
Mica
Aspect « sale », minéraux plus ou moins
fragmentés
Un massif granitique présente de
nombreuses fissures : les diaclases par
lesquelles l'eau de pluie va s'infiltrer.
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.
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'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.
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.
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
Erosion par l'eau, le gel,
le vent, les végétaux qui
créent des fissures dans
le granit (diaclases)
Altération : Hydrolyse
des minéraux :
feldspaths, mica puis
formation de nouveaux
minéraux argileux et
libération d’ions qui sont
lessivés
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
Massif de la Chartreuse
Montpellier le vieux
 Correction TP 16 2ème partie : estimation du taux d'érosion d'une
chaîne de montagnes
5000 m
On a donc une perte de 5000 m
en 50 Ma, soit 100 m/Ma
T= 100 m/Ma
50 Ma
L'épaisseur moyenne des
sédiments est de 5 km sur
une surface de 215 353 Km2
et 98 437 Km2.
Soit (215 353 + 98 437) x 5
=
1 568 950 Km3
Sachant que la surface des Alpes est de 179 666 Km2 , l'épaisseur des
roches supprimées par l'érosion est de 1 568 950 / 179 666 = 8.73 km
L'érosion moyenne est donc de 8730 m en 50 Ma soit 174.6 m/Ma
R = 174.6 m/Ma
Soit un taux d'érosion de 0.1746 mm/an
On observe une nette différence entre la valeur théorique T :100 m/Ma
et la valeur réelle R : 174.6 m/Ma
A quoi est due cette différence ?
On observe que lors de l'érosion, les roches de la croûte continentale
remontent par rééquilibrage isostasique.
Ainsi, le volume a éroder augmente, ce qui explique la différence de
résultat entre T et R.
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…)
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).
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