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Quand les nuages déplacent les montagnes...

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L'influence du climat sur la formation des montagnes et leur évolution tectonique est une vieille idée. Elle vient d'être validée par une belle expérience de laboratoire, menée par Stéphane Bonnet de Géosciences Rennes, sur des maquettes de montagnes. Basée sur des critères inédits, l'hypothèse a pu être vérifiée dans les Andes.

Expérience d'érosion d'un relief en laboratoire, créé par le ruissellement de précipitations artificielles. © Géosciences Rennes (Insu-CNRS/Rennes 1)

La présence de montagnes modifie les conditions climatiques d'un lieu. Si la variation d'altitude affecte bien évidemment les températures, d'autres effets peuvent entrer en ligne de compte : l'effet orographique et l'effet de Foehn.

L'effet orographique est la conséquence d'une chaîne de montagnes sur la circulation des masses d'air. Lorsqu'une chaîne de montagnes est perpendiculaire aux vents dominants et d'altitude suffisamment élevée, elle perturbe les circulations atmosphériques, qui s'élèvent au-dessus d'elle. Cet effet orographique engendre l'effet de Foehn, d'ordre climatique.

En effet, l'élévation des masses d'air en altitude provoque leur refroidissement et donc la précipitation de son eau, accompagnée d'un réchauffement : la condensation de l'eau dégage de l'énergie. A l'inverse, de l'autre côté, les masses d'air asséchées mais échauffées redescendent, provoquant un climat plus sec et plus chaud.

Cliquer pour agrandir. Schéma de l’effet orographique qui provoque l’effet de Foehn. Le versant face aux vents dominants est caractérisé par un climat humide et froid, celui de l’autre côté possède un climat sec et chaud. © Pierre cb, domaine public

Le contraste climatique, et plus particulièrement hydrologique, de part et d'autre de la ligne de crête devrait, selon les modèles, créer une différence des vitesses d'érosion entre chaque face de la chaîne de montagne et donc faire migrer la ligne de crête.

Mais comment le vérifier ? Impossible de se planter en face des montagnes et d'attendre... Il faut donc trouver des critères qui prouvent et caractérisent ce phénomène.

Une montagne.... minuscule

Stéphane Bonnet a créé un modèle réduit en laboratoire pour étudier l'érosion de mini-reliefs artificiels. Alors que l'équivalent d'un soulèvement tectonique est appliqué au modèle, les très fines précipitations produites artificiellement génèrent une migration de la ligne de partage des eaux (shrinking) qui subdivise les bassins versants (splitting) de la face aride. Chacun forme alors deux bassins versants indépendants. La réorganisation des réseaux de rivières qui en découle se fait en stades évolutifs.

En haut, l’observation expérimentale des effets du climat sur la ligne de crête montre une migration de celle-ci vers la face aride. En bas, on peut voir la séparation des cours d’eau et la multiplication des bassins versants au cours du temps. © Géosciences Rennes (Insu-CNRS/Rennes 1)

L'expérience montre que le degré de division des réseaux hydrographiques et des bassins versants de la face aride est fonction de la migration de la crête d'une chaîne de montagnes. Non pris en compte jusque-là, ce paramètre caractérise donc l'évolution des montagnes, en sus des phénomènes d'orogenèse déjà reconnus.

En conséquence, l'étude géomorphologique des bassins versants et de leurs réseaux hydrographiques peuvent servir de critères et caractériser la migration de la ligne de crête. Ces expérimentations ont été corroborées par l'observation des stades évolutifs constatés au niveau d'un relief tectoniquement actif du front est des Andes, la Sierra del Aconquija.

Les calculs ont montré que la ligne de crête de ce relief migrait à une vitesse de l'ordre du millimètre par an depuis 3 millions d'années. C'est donc bien prouvé, le climat affecte de manière quantifiable la géométrie et la cinématique des structures tectoniques responsablent de l'orogénèse.

En d'autres termes, les nuages déplacent bien les montagnes !

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