L’étude révolutionnaire a ébranlé les opinions établies sur la formation des montagnes

Une nouvelle recherche menée par la Colorado State University offre des réponses sur comment et pourquoi les montagnes sont enfouies plus profondément qu’on ne le pensait auparavant.

“La construction de montagnes est un processus fondamental du comportement de la Terre, et cette recherche montre que nous ne la comprenons peut-être pas aussi bien que nous le pensons”, a déclaré Sean Gallen, auteur principal et professeur adjoint de sciences de la Terre à la California State University.

Galen et son équipe ont produit un nouvel ensemble de données et une nouvelle méthodologie pour utiliser les paysages naturels afin de reconstituer une longue histoire de la construction des montagnes dans le sud de l’Italie. Leur approche unique a produit ce que Gallen a appelé des résultats « déroutants ».

Dans les zones de subduction, comme en Calabre dans le sud de l’Italie, une plaque tectonique s’enfonce sous une autre. On pense que les montagnes de ces endroits se sont formées à la suite du rétrécissement et de la condensation de la croûte terrestre.

L’équipe a collecté des mesures sur des échelles de temps géologiques courtes et longues, allant de milliers d’années à des dizaines de millions d’années. A l’instar des « enregistreurs géologiques » de l’histoire tectonique, les paysages font le reste.

“Dans le sud de l’Italie, le paysage est en fait un pont entre les différents styles auxquels nous sommes habitués”, explique Gallen.

Les étendues plates et surélevées du paysage le long du « pied » de la péninsule italienne représentent une époque où la construction des montagnes était lente, et les changements brusques vers le bas représentaient une accélération rapide. Ces indices dans le paysage permettent aux chercheurs de produire des enregistrements continus et à long terme de l’élévation des roches, les enregistrements les plus longs et les plus complets de leur genre.

“Nous nous attendions à voir une corrélation entre la vitesse à laquelle une plaque s’enfonce sous une autre au fil du temps et notre historique de soulèvement des roches, et nous ne l’avons pas vu”, a déclaré Galen.

Le plissement et la condensation de la croûte semblent être secondaires à d’autres processus dans la formation des montagnes calabraises. Les données indiquent que l’affaissement des plaques à travers le manteau et les changements dans le champ d’écoulement du manteau sont les principaux facteurs contrôlant le soulèvement de la roche.

Étudiants diplômés de la CSU prélevant des échantillons de substrat rocheux thermohistochimique en Calabre, en Italie. De gauche à droite, Nikki Seymour, co-auteur des deux études, Joanna Edman et Eyal Marder. Crédit : Sean Gallen

“Les résultats montrent que notre façon typique de voir la construction en montagne n’est pas vraie dans le sud de l’Italie”, a déclaré Gallen. «Il semble être contrôlé par des choses beaucoup plus profondes dans le système terrestre. Ce comportement a été observé dans des modèles mais jamais dans la nature. C’est la première fois qu’on pense l’observer.”

Galen a averti que davantage de données étaient nécessaires pour confirmer si leur interprétation était correcte ou non, mais elle était étayée par les modèles numériques existants. Les scientifiques ont déjà lié la hauteur des montagnes aux interactions tectoniques des plaques dans le manteau terrestre à écoulement plastique, mais cette étude montre pour la première fois que ce mécanisme est la force dominante dans la formation des montagnes dans les zones de subduction.

“Les enregistrements que nous présentons montrent que les signaux terrestres profonds semblent dominer ce qui se passe à la surface”, a déclaré Galen. “Cela fait 15 ans que je travaille en Méditerranée, et cette découverte a vraiment changé ma façon de penser ces zones de subduction.”

Vue de la Calabre surplombant la mer Tyrrhénienne avec des terrasses de la mer au premier plan (zone plate). Crédit : Sean Gallen

Une recherche transformationnelle et transparente

La nouvelle technique développée pour l’étude offre une percée dans la construction d’un historique à long terme du soulèvement rocheux.

L’équipe a créé un cadre unifié basé sur un ensemble standard de mesures géomorphologiques – thermochronologie, nucléides cosmiques, profils de roches fluviales et enregistrements du niveau de la mer passé trouvés dans les terrasses océaniques. La nouvelle approche va plus loin que les autres et utilise différents ensembles de données pour contraindre la modélisation de manière unique.

Cette méthode est mieux appliquée aux systèmes actifs, où le paysage actuel fournit des indices sur son histoire. Plus un système est actif dans le temps géologique, plus il est difficile de reconstruire avec confiance son histoire.

Un programme pour cette recherche a été élaboré et publié dans Créé en janvier 2008.