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Les montagnes et l’érosion

Lorsqu’on contemple les grandes chaînes de montagnes comme l’Himalaya, les Alpes, ou plus encore les Andes, on ne peut manquer d’être frappé par la grandeur du spectacle. Sur des centaines de kilomètres, des milliers parfois, des masses rocheuses se dressent à des altitudes de l’ordre de 5000 à 8000 mètres au-dessus du niveau de la mer. Or, certaines de ces roches sont sédimentaires, ce qui implique qu’elles ont été surélevées de 10000, parfois de 20000 mètres au-dessus de leur niveau antérieur. De plus, ces montagnes sont le plus souvent plissées, charriées, déversées1 et montrent les traces de l’activité de forces extraordinaires qui les ont modelées. De vastes vallées s’y faufilent, dont la profondeur contraste avec l’altitude des sommets qui les dominent.

1 Les chaînes de montagnes dont nous parlons ici sont principalement celles ayant un relief plissé. Suivant la forme des plis, on distingue les plis droits (a), couchés (c), déversés (d), les structures en nappes de charriage (e.f), les reliefs inversés (g). Nous insistons ici sur ces types de relief, car ce sont ceux qui font le moins penser à des causes catastrophiques, bien moins en tout cas que les reliefs dus aux volcans, aux failles, aux blocs basculés, etc. (voir fig. 5, page suivante).

Comment de telles constructions naturelles ont-elles pu se faire ? Ces phénomènes n’impliquent-ils pas l’action de forces immenses pendant des durées infinies ? Et même dans ce cas, peut-on rendre compte de leur formation ?

1. LES HYPOTHÈSES OROGÉNIQUES

De très nombreuses hypothèses ont été émises pour expliquer la formation des chaînes de montagnes. Sans remonter jusqu’aux anciennes idées de la contraction du globe (Elie de Beaumont, 1852) qui comparaient la terre à une pomme au four qui se refroidit, et par conséquent se plisse parce qu’elle diminue de volume, on pourrait facilement mentionner une dizaine d’hypothèses explicatives. C’est dire la complexité du problème et les divergences d’opinions qu’il crée chez les tectoniciens2.

2 On appelle ainsi les spécialistes d’une branche de la géophysique qui traite de la tectonique, ou étude de la déformation des terrains sous l’action des forces orogéniques, c’est-à-dire créatrices des montagnes.

Ainsi Matschinsky (1950) imagine que la croûte terrestre, se refroidissant plus vite que l’intérieur, diminue plus rapidement de volume. L’écorce, telle l’enveloppe d’un ballon, est donc sous tension et finit par se rompre. C’est le rajustement de la croûte à ce nouvel état d’équilibre qui créerait les montagnes.

Egyed (1955) pensait plutôt à une dilatation continue du globe, déchirant les croûtes et faisant monter des masses magmatiques.

Nous avons déjà mentionné la thèse d’Argand (1924) qui revient à l’honneur, purgée il est vrai de certains de ses excès, et qui met en jeu les poussées horizontales créatrices de plissements ; la matière, pincée entre deux radeaux continentaux, jaillit comme de la pâte dentifrice qui sort d’un tube que l’on presse (image caricaturale, bien entendu).

Au contraire, Griggs (1939) insiste sur les courants de convection qui auraient lieu dans le magma (voir fig. 6). Des mouvements descendants se produiraient et entraîneraient alors une sorte de « succion » du Sial superficiel et la formation d’une racine profonde (fig. 6). De fait, on a déjà remarqué que, sous les montagnes, l’épaisseur de la croûte terrestre est plus grande qu’ailleurs. Lorsque, pour des raisons inconnues, le mouvement des courants de convection cesserait ou même s’inverserait, les « racines » ne seraient plus aspirées vers le centre de la terre et remonteraient pour retrouver leur nouvelle position d’équilibre isostatique (fig. 7).

R. Perrin (1934), étudiant le métamorphisme des roches en profondeur, ajouta un autre facteur d’orogenèse : il démontra que le métamorphisme s’accompagne généralement d’une augmentation de volume, pouvant atteindre 55%3. Les roches métamorphisées, en augmentant de volume, auraient alors soulevé les couches situées au-dessus d’elles.

3 Voir R. PERRIN, Le métamorphisme générateur de plissements, « Annales des Mines », sept. 1934, p. 135-170. Il semble toutefois que le métamorphisme ne puisse pas être véritablement générateur de plissements. Ce serait tout au plus un élément accompagnateur de celui-ci. Voir aussi sur ce point P. ROUTHIER, Essai critique sur les méthodes en géologie, Paris, 1969, p. 151.

On le voit, les tentatives d’explication ne manquent pas ! Toutes, cependant, font appel à des phénomènes qui ne sont que des hypothèses. Les courants de convection, par exemple, considérés par beaucoup de géologues actuels comme les principaux responsables de l’orogénèse, ne sont pas absolument prouvés à l’heure actuelle. Ce n’est « qu’une hypothèse de travail. L’explication n’est qu’ébauchée et ne vaut sans doute pas pour toutes les régions4. » On peut donc dire que la cause des déformations des couches internes de la terte et de la formation consécutive des montagnes échappe encore à toute explication et constitue ce que A.J. Eardley (1957) appelait « une énigme5 ».

4 J. ROTHE, Séismes et volcans, Paris, 1968, 5e éd., p. 93.

5 Cf. A.J. EARDLEY, The Cause of Mountain Building, An Enigma, dans « American Scientist », vol. 45, juin 1957, p. 189. Sur le rôle du volcanisme dans l’orogenèse, voir B. GEZE, Roches volcaniques et volcanologie, dans Géologie de J. GOGUEL, Paris, 1972, p. 579-586.

2. LE MOUVEMENT OROGÉNIQUE

Si les causes profondes de l’orogenèse (ou formation des montagnes, de oros — montagne, en grec) échappent encore, nous en ignorons également les mécanismes. Il semble cependant que depuis 1958 la situation se soit un peu clarifiée grâce aux nombreuses études des géographes et des géologues de montagne, en particulier grâce aux travaux de l’Ecole de Grenoble (Institut de Géographie alpine, dirigé par le doyen P. Veyret). Cette école, étudiant les Alpes, parvint à mettre en évidence deux éléments importants : d’une part, les Alpes seraient dues surtout à des mouvements verticaux, bien plus qu’à d’hypothétiques poussées tangentielles horizontales. D’autre part, le rôle de l’érosion dans la formation des reliefs actuels devrait être considérablement réduit. Le remarquable ouvrage de P. Veyret (1967) a donné la synthèse de ces recherches6.

6 P. et G. VEYRET, Les Alpes, Paris, 1967. Voir aussi la récapitulation des hypothèses récentes, avec références aux travaux, dans M.G. RUTTEN, The Geology of Western Europe, Elsevier, 1969, p. 202-204, Se reporter aux photos de P. Veyret, chapitre 4.

a. Les mouvements verticaux comme principal moteur de l’orogenèse. Cette affirmation renouvelle l’étude des mouvements tectoniques. Et pourtant, quoi de plus logique ? Les montagnes ne sont-elles pas essentiellement verticalité ? On s’étonne que, pendant si longtemps, le dogme des poussées horizontales ait suffi à masquer cette vérité. Quant aux causes de ces poussées verticales, on en distingue trois principales : les courants de convection, le métamorphisme et l’isostasie, ou rétablisse- ment d’un équilibre antérieur rompu. Ce sont ces poussées verticales qui, s’exerçant sur des régions où s’étaient accumulés les sédiments, auraient fait monter les masses cristallines de l’intérieur à travers les couches sédimentaires qui les recouvraient. Elles les auraient d’abord soulevées, puis auraient « percé » les couches sédimentaires (voir fig. 8, p. 73, et fig. 16, p. 247). Celles-ci, à cause de leur poids, auraient glissé en se plissant, à la manière d’un manteau posé sur un pupitre que l’on soulève. Le décollement des couvertures sédimentaires aurait ainsi créé, entre les masses granitiques du centre de la chaîne et les « Préalpes » calcaires, une région déprimée, utilisée ensuite par les fleuves et les glaciers : le sillon alpin.

D’autre part, à cause de la forme arquée des Alpes françaises, les masses sédimentaires auraient dû se scinder en tronçons en s’écartant vers la périphérie, d’où les « cluses » de Chambéry, Aix-les-Bains, Annecy, qui ne devraient rien, ou presque, à l’érosion : ce sont des cluses « structurales ».

Il n’est donc plus nécessaire, pour expliquer l’existence de couches identiques de part et d’autre des massifs centraux cristallins, d’imaginer d’énormes nappes que l’érosion aurait détruites : les couches sont semblables parce qu’elles faisaient partie d’une seule et même couverture et qu’elles ont été séparées lors du décollement de cette couverture sédimentaire. L’érosion, pour sa part, a utilisé les formes structurales ainsi créées, se contentant de retoucher le relief, sans le modifier profondément. Encore moins aurait-elle pu l’abolir ou l’inverser.

Ainsi la nouvelle « tectonique de gravité explique à merveille l’ordonnance actuelle des Alpes. Ce sont les différences d’ampleur des poussées qui expliquent les différences du relief, mais partout le même moteur est à l’origine des montagnes. L’unité qu’Argand croyait trouver dans l’impossible continuité de ses grandes nappes, on la place maintenant dans l’harmonieuse association de la saillie des massifs cristallophylliens et de l’écoulement de leur couverture sédimentaire mais, appliquée à un matériel rocheux inégal, elle en a tiré des constructions différentes7. »

7 P. VEYRET, op. cit., p. 101.

b. L’érosion, dès lors, n’a pas eu dans la sculpture des Alpes le rôle qu’on lui attribuait jadis. Il fut facile à P. Veyret de démontrer que les agents d’érosion, les fleuves et les glaciers, n’avaient fait qu’utiliser les structures du relief, en retouchant simplement celui-ci. Nulle part ils n’ont réussi à modifier profondément la structure des Alpes. Mieux même : la forme inversée du relief de la Grande Chartreuse (voir fig. 5, p. 68), si souvent citée pour prouver l’ampleur de la destruction, ne doit rien à l’érosion qui aurait détruit les voûtes anticlinales, comme on le croyait jusqu’alors. Selon P. Veyret, « à bien y réfléchir, la structure du massif ne permet guère qu’on le couvre de telles voûtes et il est facile de démontrer, au surplus, que l’érosion aurait été incapable de les détruire depuis que le plissement est en place8 ». Les exemples ne manquent pas, en effet, de couches géologiques tendres et anciennes que l’érosion a cependant respectées, alors qu’on lui attribuait la disparition d’énormes masses de roches dures et plus récentes. Dans ces conditions, la durée (autrefois nécessaire pour expliquer la disparition d’énormes épaisseurs de sédiments) pourrait être raccourcie considérablement. Puisque l’érosion n’a pas eu le rôle privilégié qu’on lui attribuait, on peut raisonnablement invoquer l’action d’autres facteurs, s’exerçant dans un temps beaucoup plus court qu’on ne l’a cru.

8 Op. cit., p. 121.

a – Dépôt.	b – Dépôt et subsidence.
a – Dépôt, subsidence, fractures.	b – Dépôt, début du soulèvement, certains blocs s’élèvent.
e – Fin du mouvement orogénique : les couvertures sédimentaires, percées par la montée des blocs granitiques (indiqués par des croix) ont glissé le long de ceux-ci, puis les unes sur les autres. Ce mouvement de glissement a entraîné un plissement des couches sédimentaires.
f – Coupe actuelle des Alpes au droit de Briançon.
Fig. 8 – Formation des chaînes de montagnes à partir d’un dépôt dans un bassin géosynclinal. Exemple : Les Alpes, région de Briançon.

3. UNE OROGENÈSE CATASTROPHIQUE

C’est désormais dans ce sens décrit qu’il faudra rechercher une explication à la formation des chaînes de montagnes. Mais on peut se demander comment des plis aussi vastes et aussi complexes ont pu se former dans des matériaux rigides ? L’explication habituelle est que ces roches, dures et cassantes en surface, sont meubles et plastiques en profondeur. « C’est ainsi qu’un grès quartzite s’est révélé aussi plastique qu’une argile, lors de la chute d’un trépan à 400 m de profondeur. On conçoit alors qu’une pente de quelques degrés soit suffisante pour provoquer l’écoulement des roches9. »

9 P. BELLAIR et Ch. POMEROL, Eléments de géologie, Paris, 1965, p. 371. Le trépan, en tombant, avait laissé une empreinte profonde dans la roche.

L’explication est suffisante si l’on admet une orogenèse extrêmement lente, s’étendant sur des millions d’années. Mais est-ce nécessaire ? Ne peut-on pas imaginer de tels soulèvements suivis de glissements à une allure infiniment plus rapide si les matériaux étaient alors beaucoup plus meubles, peu après leur dépôt par exemple ? N’a-t-on pas constaté ces dernières années l’ampleur des phénomènes sismiques et leurs répercussions sur le relief au Chili, en 1970, où une vallée entière fut « effacée » en quelques instants ? N’a-t-on pas observé, en 1923, au Japon, un soulèvement ayant atteint une dénivellation totale de plus de 300 mètres en quelques secondes10 ?

10 Cf. J. ROTHE, op. cit., p. 27.

Dans ces conditions, il n’est pas impossible de penser que des poussées verticales ont pu, en s’exerçant sur des masses sédimentaires jeunes et encore mal consolidées, faire glisser très rapidement les couches, tandis que les masses granitiques s’élevaient au-dessus d’elles11. Nous examinerons cette possibilité dans un chapitre ultérieur.

11 En valorisant l’action des poussées verticales, avec l’école actuelle de la tectonique de gravité, nous n’excluons nullement la possibilité d’existence de nappes de charriages, surtout dans le sens de « nappes ayant glissé les unes par-dessus les autres ». L’existence de ces nappes à été récemment remise en évidence, pour les Alpes calcaires du Nord, par A. TOLLMANN, « Zur Rehabilitierung des Deckenbaves in den es Nordkalkaplen, dans « Jahrbuch der geologischen Bundesaustalt&nnbsp;», Bd, 114, Hft. 3, 1971, p. 273-360.