Prêt pour une histoire édifiante ? La 18e étape du Tour de France contourne par le sud le magnifique Parc national des Écrins, un massif montagneux dont les sommets culminent à 4102 mètres d’altitude. Les forces de compression à l’origine de la formation de ces montagnes ont pris fin il y a des millions d’années. Pourtant, elles continuent d’augmenter d’environ deux millimètres par an. Cela signifie que depuis le premier Tour de France en 1903, les montagnes au nord de l’étape 18 ont pu s’élever de 240 millimètres.
Dans cette histoire édifiante, nous explorons les processus à l’origine du soulèvement dans cette partie des Alpes et nous nous posons la question suivante : si la collision est morte, pourquoi les Alpes occidentales se soulèvent-elles activement ?
Comment savons-nous que les Alpes se soulèvent ?
Bien qu’elle semble immobile, une grande partie de la surface de la Terre se déplace lentement. Les géoscientifiques suivent ces mouvements en utilisant la même technologie GPS que votre smartphone. Le GPS triangule votre position à quelques mètres près grâce aux signaux émis par une constellation de satellites. Les systèmes GPS modernes haut de gamme sont d’une précision incroyable, capables de localiser les lieux au millimètre près. En surveillant continuellement des stations GPS fixes pendant de nombreuses années, les géoscientifiques mesurent le déplacement des plaques tectoniques et les changements verticaux d’altitude. Demain, à l’étape 19, nous vous en dirons plus sur le fonctionnement de ce système.
Les mesures GPS révèlent un soulèvement d’environ un à trois millimètres par an le long des Alpes. Cela peut sembler lent, mais au cours de l’immensité des temps géologiques, le soulèvement façonne profondément les paysages. Elle forme la topographie, alimente l’érosion, réoriente les rivières et les côtes et influe sur les tensions dans la croûte terrestre qui sont à l’origine de la sismicité.
Haute topographie
Pour expliquer la formation des Alpes occidentales, il faut revenir un peu en arrière. Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les ceintures montagneuses sont plus hautes que leur environnement ? La couche externe de la Terre, la lithosphère, comprend la croûte et le manteau lithosphérique. La lithosphère flotte sur le manteau asthénosphérique semi-fluide plus dense situé en dessous, tout comme la glace flotte dans l’eau. Le sommet d’un iceberg est émergent, soutenu par la flottabilité de la glace immergée. La pointe de l’iceberg s’élèvera plus haut si elle est soutenue par un volume plus épais et plus important de glace immergée.
La diversité topographique de la Terre, des profondeurs des océans aux hauteurs des montagnes, est principalement due aux différences d’épaisseur de la croûte terrestre. Il s’agit de la couche supérieure moins dense de la lithosphère. Sous les océans, la croûte a une épaisseur d’environ 10 kilomètres, qui passe à une moyenne de 30 kilomètres sur les continents. La topographie imposante des Alpes est soutenue par une racine crustale qui s’étend jusqu’à près de 60 kilomètres de profondeur. Nous appelons isostasie l’équilibre des forces qui soutiennent la surface de la Terre. Comme nous le verrons, la perturbation de cet équilibre entraîne une élévation ou une diminution de la surface de la Terre.
Ce n’est pas ça
L’épaisse croûte alpine a été formée par une collision continentale entre la plaque adriatique (côté sud des Alpes) et la plaque européenne (côté nord), il y a environ 34 millions d’années. Ces masses continentales étaient autrefois séparées par l’océan alpin Téthys. La subduction a attiré les deux continents l’un vers l’autre, fermant l’océan et provoquant leur collision. Les forces de compression ont empilé et écrasé des tranches de la croûte en collision, l’épaississant et créant une topographie élevée. Cette collision s’est terminée il y a environ 5 millions d’années. Pour expliquer la hausse actuelle, il faut donc chercher une autre cause. Poursuivons notre histoire édifiante avec un nouvel indice.
A droite : Colonnes de glace flottant dans l’eau. Des colonnes de glace plus épaisses soutiennent les altitudes plus élevées. Seule la pointe de la colonne de glace est émergente. La majeure partie du volume de glace est submergée, soutenant de manière flottante la glace émergente.
Mais alors, quelle est la cause de l’élévation ?
Au cours de la dernière période glaciaire, qui a atteint son apogée il y a environ 20 à 23 000 ans, les Alpes étaient recouvertes d’une épaisse couche de glace. Le poids de cette glace a exercé une pression sur la lithosphère, abaissant la surface terrestre. La charge de glace a été libérée lorsque la calotte glaciaire a rapidement fondu et que la surface terrestre a commencé à s’élever et à retrouver son niveau d’avant la période glaciaire. Au départ, des taux de soulèvement de dix millimètres par an ont pu affecter les Alpes. Des milliers d’années plus tard, nous constatons toujours les effets de ce déchargement, mais à un rythme d’environ un millimètre par an. Cela explique donc la moitié du soulèvement actuel des Alpes occidentales. Les géoscientifiques pensent(Sternai et al.) que l’autre moitié est liée à la mort dramatique de la subduction sous la ceinture montagneuse.
A droite : L’étendue de l’inlandsis alpin lors du dernier maximum glaciaire, il y a 20 à 23 000 ans, a été cartographiée en observant les reliefs laissés par la glace. L’étape 18 du Tour de France se situe à la limite de l’ancienne calotte glaciaire. La limite de la calotte glaciaire est basée sur Ehlers & Gibbard.
Mort d’une zone de subduction
La subduction, qui a finalement provoqué la collision des continents européen et adriatique, a été causée par l’attraction de la lithosphère océanique dense et lourde qui s’enfonce dans le manteau asthénosphérique. Cette lithosphère subductée, appelée « slab », constituait une lourde charge qui pesait sur les Alpes.
Dans les zones de subduction actives, la plaque laisse une traînée de tremblements de terre profonds causés par les contraintes de la subduction. Les géophysiciens utilisent également les ondes sismiques qui traversent la Terre pour sonder les profondeurs des Alpes. Il s’agit d’une technique appelée tomographie télésismique. Grâce à ces approches, ils constatent que la dalle n’est plus reliée à la surface.
À droite : La croûte européenne, épaisse et flottante, résiste à l’attraction de la plaque, qui finit par se détacher. La libération de cette traction sur la dalle entraîne l’élévation de la ceinture montagneuse.
Au fur et à mesure que la collision continentale progressait, l’épaisse croûte continentale flottante des Alpes et de la plaque européenne a résisté à l’attraction de la plaque qui s’enfonçait. Cette tension a fini par provoquer la rupture de la dalle avec la surface. La rupture a éliminé la lourde charge de la dalle, provoquant le soulèvement de la croûte alpine. Il était libre de s’élever à nouveau.
La zone de subduction située sous les Alpes occidentales est peut-être morte, mais les montagnes sont vivantes. Ils sont soutenus par les effets transitoires de la déglaciation et du glissement de la plaque dans les profondeurs du manteau. En perturbant l’équilibre isostatique de la lithosphère, ces deux processus continuent à façonner les montagnes autour de l’étape 18. Cela fait de cette étape une histoire plutôt réjouissante.
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