Fiche 5.19: L’exhumation des zones internes des chaînes
de montagne, rôles de l’extension et de l’érosion
Mise en évidence du rôle de l’extension
dans l’exhumation de parties profondes
Les données récentes sur les vitesses d’érosion dans les grandes chaînes de montagne
montrent que l’incision et le déblaiement par les rivières, les glissements de terrain et
l’érosion glaciaire sont capables de décaper les montagnes à des taux variant entre 1
et 10 km par Ma (soit 1 à 10 mm par an), les valeurs les plus élevées étant atteintes à
Taiwan (voir aussi la fiche 5.11). Cela signifie que dans un contexte de tectonique
compressive active, l’érosion, combinée à la surrection, permet l’exhumation des
parties profondes des chaînes de montagne à des taux rapides, de l’ordre de plusieurs
cm/an (soit plusieurs km par Ma). Dans les années 1980-1990, les découvertes faites
dans la province du Basin and Range (voir fiche 5.18), ont montré que l’extension le
long de failles peu pentées peut conduire à l’exhumation de la partie interne métamorphique des chaînes de montagne (extrusion des metamorphic core complex).
On a donc considéré que les processus tectoniques extensifs jouaient un rôle important
dans l’évolution des orogènes, et l’on a cherché dans beaucoup de chaînes de montagne
les marqueurs structuraux de l’extension, tels que de grandes failles normales ductiles.
Ce fut le cas dans les Alpes internes où des failles normales ont été décrites entre des
unités internes de haute pression. Le mouvement le long de ces failles a permis la
remontée des parties les plus profondes de la chaîne.
Autres cas d’exhumation de parties profondes
Ces processus restent fondamentaux et ne sont pas remis en cause, mais on sait
aujourd’hui qu’il n’est pas nécessaire que la chaîne subisse un étalement gravitaire
généralisé pour que ce type de structure se développe. On montre de plus que l’exhumation au sein d’une chaîne peut se produire dans un contexte régional entièrement
compressif, l’érosion étant le moteur principal de l’exhumation. Les études récentes
sur le terrain ou à partir de modèles analogiques et numériques montrent qu’il existe
des interactions complexes entre la tectonique et l’érosion. Une chaîne de collision est
vue comme un prisme orogénique fait de chevauchements successifs dont la stabilité,
la géométrie, la cinématique dépendent de nombreux paramètres tels que la vitesse
de convergence, la cohésion des matériaux, la friction à la base des différentes unités.
L’érosion, en intervenant sur la topographie et donc sur la géométrie de surface du
prisme, peut modifier de façon profonde la dynamique interne de ce dernier. En
retour, dans une chaîne, la présence d’une zone où se concentrent les chevauchements peut correspondre à une région à surrection rapide, susceptible d’être décapée
plus efficacement par l’érosion. L’exhumation se concentre ainsi dans une zone du
prisme où l’activité des chevauchements est maximale.
de montagne, rôles de l’extension et de l’érosion
Mise en évidence du rôle de l’extension
dans l’exhumation de parties profondes
Les données récentes sur les vitesses d’érosion dans les grandes chaînes de montagne
montrent que l’incision et le déblaiement par les rivières, les glissements de terrain et
l’érosion glaciaire sont capables de décaper les montagnes à des taux variant entre 1
et 10 km par Ma (soit 1 à 10 mm par an), les valeurs les plus élevées étant atteintes à
Taiwan (voir aussi la fiche 5.11). Cela signifie que dans un contexte de tectonique
compressive active, l’érosion, combinée à la surrection, permet l’exhumation des
parties profondes des chaînes de montagne à des taux rapides, de l’ordre de plusieurs
cm/an (soit plusieurs km par Ma). Dans les années 1980-1990, les découvertes faites
dans la province du Basin and Range (voir fiche 5.18), ont montré que l’extension le
long de failles peu pentées peut conduire à l’exhumation de la partie interne métamorphique des chaînes de montagne (extrusion des metamorphic core complex).
On a donc considéré que les processus tectoniques extensifs jouaient un rôle important
dans l’évolution des orogènes, et l’on a cherché dans beaucoup de chaînes de montagne
les marqueurs structuraux de l’extension, tels que de grandes failles normales ductiles.
Ce fut le cas dans les Alpes internes où des failles normales ont été décrites entre des
unités internes de haute pression. Le mouvement le long de ces failles a permis la
remontée des parties les plus profondes de la chaîne.
Autres cas d’exhumation de parties profondes
Ces processus restent fondamentaux et ne sont pas remis en cause, mais on sait
aujourd’hui qu’il n’est pas nécessaire que la chaîne subisse un étalement gravitaire
généralisé pour que ce type de structure se développe. On montre de plus que l’exhumation au sein d’une chaîne peut se produire dans un contexte régional entièrement
compressif, l’érosion étant le moteur principal de l’exhumation. Les études récentes
sur le terrain ou à partir de modèles analogiques et numériques montrent qu’il existe
des interactions complexes entre la tectonique et l’érosion. Une chaîne de collision est
vue comme un prisme orogénique fait de chevauchements successifs dont la stabilité,
la géométrie, la cinématique dépendent de nombreux paramètres tels que la vitesse
de convergence, la cohésion des matériaux, la friction à la base des différentes unités.
L’érosion, en intervenant sur la topographie et donc sur la géométrie de surface du
prisme, peut modifier de façon profonde la dynamique interne de ce dernier. En
retour, dans une chaîne, la présence d’une zone où se concentrent les chevauchements peut correspondre à une région à surrection rapide, susceptible d’être décapée
plus efficacement par l’érosion. L’exhumation se concentre ainsi dans une zone du
prisme où l’activité des chevauchements est maximale.