Connaître l'âge de la Terre, de l'homme, des volcans, des montagnes

De Nicolas Arnaud (UMR 5573 CNRS, Laboratoire de Dynamique de la Lithosphère (LDL). Groupe de Géochronologie)

Eruptions volcaniques et tremblements de terre nous rappellent que la Terre est une planète active à l'échelle humaine. Les hautes montagnes qui parcourent le globe en sont une autre expression. Qui ne s'est demandé lors d'une excursion dans les Alpes quel était l'âge de ces pics enneigés ? Et quelle durée sépare ces jeunes montagnes de massifs à l'évidence plus anciens comme les Ardennes par exemple ? Combien de temps faut-il à une montagne pour se construire et en combien de temps l'érosion l'aura t'elle réduit à une plaine ? Les Bretons savent-ils qu'il vivent sur un Himalaya de plus de 300 millions d'années ?

Paradoxalement il est très difficile au géologue de déterminer quand une montagne s'est formée. Par contre il peut caler dans le temps le début de la destruction de la montagne sous le jeu de l'érosion. Chacun sait que, de façon grossière, l'érosion est plus féroce sur les reliefs que dans les plaines. En pratique l'érosion augmente très fortement dès que l'altitude des reliefs devient significative. Ainsi dater le début de l'érosion revient à dater la formation de la montagne. L'érosion amène à la surface des roches des profondeurs qui sont plus chaudes (en raison du gradient géothermique) et donc refroidissent lors de leur mise à la surface. Il est possible au géologue grâce aux chronomètres naturels de tracer ce refroidissement à travers l'histoire thermique des roches et en déduire ainsi le début de l'érosion.

Pour comprendre comment se forment les montagnes, des équipes françaises et internationales étudient depuis plus de 20 ans le plus bel exemple d'affrontement continental actuel : la collision Inde Asie. Depuis 60 Ma l'Inde pénètre peu à peu dans l'Asie. Et les hauts reliefs fruits de ce télescopage, comme l'Himalaya ou le Plateau Tibétain, évoluent en réponse aux forces tectoniques internes et à l'érosion. L'histoire thermique de cette gigantesque zone de déformation est remarquablement cohérente. Deux phases prédominent : entre la collision et environ 20 millions d'années, les roches ont enregistré un refroidissement modéré, ensuite ce refroidissement est beaucoup plus rapide. La compilation de toutes les données montre que ce pic de refroidissement correspond à la mise à la surface massive des roches profondes vers 20 millions d'années, alors qu'elles remontent vers la surface sous l'effet de l'érosion, elle-même liée à la naissance de grands reliefs. En terme de mécanismes, ces variations de température privilégient le scénario suivant : entre 60 et 20 millions, l'avancée du poinçon indien a entraîné l'extrusion massive des grands blocs continentaux du Sud de l'Asie (péninsule indochinoise) vers le Sud Est. Puis, vers 20 millions d'années, cette expulsion s'est considérablement réduite, laissant place à l'épaississement dominant de la lithosphère asiatique. Cet épisode expliquerait que l'Himalaya et le Tibet aient connu une augmentation très soudaine et rapide de leur altitude et de leur érosion. (A relier au dossier sur la collision Inde Asie de l'exposition du Muséum). L'extrusion de l'Indochine entre 60 et 20 millions d'années est confirmée par l'âge des roches le long des grandes failles qui limitent le Tibet et le Vietnam et l'ouverture à cette époque de la mer de Chine. Le deuxième volet est plus difficile à vérifier mais si de hauts reliefs ont existé les produits d'une érosion intense devraient en attester. L'étude des sédiments du Golfe du Bengale, où se jettent le Gange et le Brahmapoutre confirme ce scénario. Elle montre que la quantité de matériel érodé a considérablement augmenté dans les 20 derniers millions d'années, faisant même varier la composition chimique de tous les océans. Depuis, l'érosion semble avoir poursuivi son oeuvre à un taux élevé. Pourtant la chaîne est toujours haute, c'est bien la preuve qu'elle n'a cessé de se soulever, à raison de quelques millimètres par an..... A l'heure actuelle, les deux mécanismes se poursuivent simultanément : tout en glissant vers l'est, le Tibet continue de s'épaissir. Autre argument en faveur de ces hauts reliefs passés, l'apparition de la mousson vers 10 millions d'années qui serait la réponse climatique à un tel changement de paysage.