Sciences de la vie et de la Terre

Des montagnes sans érosion ?

12 / 10 / 2010 | Liliane Grandmougin

L’équipe des chercheurs allemands Willengring et von Blanckenburg soutient que l’élévation de l’Himalaya et autres chaînes montagneuses récentes n’a pas augmenté le transfert de matériaux érodés vers les océans de manière significative. Selon eux, l’élévation de ces montagnes n’est pas responsable du refroidissement global constaté à la fin du Cénozoïque, qui a débuté il y a environ 40 millions d’années. Cela va à l’encontre de ce que l’on a toujours pensé, à savoir que les sédiments produits, riches en carbone, ont été séquestrés dans les océans, diminuant ainsi le taux de CO2 atmosphérique !

A cette époque, une intense activité tectonique a eu pour conséquence la surrection de plusieurs grandes chaînes comme l’Himalaya, les Andes et les Alpes. Dans le même temps, le climat s’est progressivement refroidi. Les étapes principales en sont la formation et croissance de la couverture glaciaire de l’Antarctique, il y a 34 millions d’années, et la formation de glace sur l’Océan Arctique il y a 3 millions d’années. L’explication jusqu’alors communément acceptée était la suivante : tandis que les montagnes se soulèvent, l’érosion augmente et le flux de sédiments se dépose dans la mer, ce qui a deux conséquences. La première : la dissolution des minéraux augmente avec leur fragmentation en petites particules et ce phénomène chimique consomme du dioxyde de carbone atmosphérique. La seconde : le fort taux de sédimentation accroit le piégeage des particules organiques issues de la photosynthèse ; l’ensemble provoque un refroidissement climatique.

Les chercheurs ont contré ce scénario. En particulier, ils ont suggéré que les données observées précédemment d’une accélération de la sédimentation sur les 5 derniers millions d’années sont erronées.

L’érosion produit en effet des sédiments, et la mesure de leur masse reflète normalement la vitesse et l’intensité du phénomène. Mais au fur et à mesure, ces sédiments sont eux aussi sujets à l’altération, ce qui modifie l’interprétation des résultats. Les taux actuels d’érosion sont en fait supérieurs à ce que l’on trouve en remontant le temps, où les valeurs sont sous-estimées. Les chercheurs ont apporté une correction à ces données : l’érosion des continents apparaît comme globalement constante au cours de la fin du Cénozoïque, en dépit de la formation des grands sommets.

Mais dans ce cas, cela signifie-t-il que la consommation de CO2 par l’altération des roches est elle aussi restée constante ? Selon ces mêmes chercheurs la réponse est « oui » ! Ils ont mesuré, dans plusieurs sédiments océaniques profonds, le rapport isotopique de deux formes de béryllium, 10Be/9Be, sur une période couvrant les 10 derniers millions d’années de l’histoire de la Terre. Le béryllium 10 est produit continuellement dans l’atmosphère par les rayons cosmiques, puis tombe à la surface du globe à un taux constant. On le suppose donc constant au cours de ces 10 derniers millions d’années. Cet isotope est ensuite mélangé au 9Be, élément stable issu de la dissolution des minéraux. Les deux éléments se retrouvent donc dans les sédiments océaniques. Une fois que l’on a pris en compte la désintégration du 10Be, radioactif, au cours du temps, la mesure du rapport 10Be/9Be au cœur de plusieurs prélèvements océaniques en Arctique, Atlantique et Pacifique, montre un nombre constant, suggérant que le lessivage des roches et la consommation de CO2 liée sont restés stables au cours des 10 derniers millions d’années, tout comme la mesure de la vitesse d’érosion physique le laissait supposer.

Les chercheurs en ont conclu que le refroidissement climatique de la fin du Cénozoïque n’a rien à voir avec les phénomènes géologiques à l’origine des montagnes récentes. Des reconstitutions du taux de CO2 atmosphérique durant la même période et plus (20 millions d’années) semblent confirmer ces déductions.

Cela soulève cependant de nouvelles questions. Il est certain que l’érosion physique est liée à l’élévation des montagnes. Elle augmente localement par la formation de pentes abruptes et l’action des glaciers. Actuellement, plus de 20% des masses dissoutes et en suspension dans les océans proviennent de l’Himalaya et des Andes, charriés par trois fleuves, le Brahmapoutre, le Gange et l’Amazone. Comment ce flux a-t-il pu rester constant pendant 10 millions d’années alors que les montagnes se soulevaient ?
Une explication pourrait être qu’en même temps, les autres régions, de basse altitude, ont vu leur érosion décroitre. Les causes pourraient être climatiques, parce qu’elles déterminent l’érosion physique en particulier par le ruissellement. Un climat plus froid, peut-être dû à une fixation de CO2, aurait diminué à la fois l’altération chimique et physique. On peut penser que des conditions plus sèches en même temps que grandissaient les glaciers ont diminué l’érosion des continents dans ces zones, contrebalançant les effets de l’élévation des montagnes.

Il est également possible que les scientifiques aient sous-estimé les effets de formation des reliefs sur le cycle du carbone, car leurs mesures utilisant le béryllium ne remontent pas assez loin dans le temps. La croissance de l’Himalaya a débuté il y a 40 millions d’années mais s’est intensifiée il y a 20 millions d’années. Dans le même temps les moussons sont devenues plus fortes, en particulier sur le flanc sud de la chaîne ; ce sont elles qui aujourd’hui déterminent l’intensité de l’érosion. On peut donc penser que leur impact sur l’altération globale des continents a débuté il y a 10 millions d’années, avant que ne soient enregistrées les plus anciennes valeurs de béryllium. Il est possible que l’Himalaya ait consommé du CO2 au même taux qu’actuellement depuis 20 millions d’années. Si c’est le cas, cela influence toujours le cycle du carbone et le climat mondial sans que ce soit détectable sur une si courte période.

Quelles que soient les questions soulevées par ces études, elles montrent bien le défi que représente la compréhension de la « machine Terre ». Elles soulignent aussi la nécessité de repenser les liens entre l’activité tectonique, l’érosion physique et chimique, les cycles de l’eau et du carbone et enfin les changements climatiques.

L.G. D’après Nature - vol 465 - mai 2010.

Himalaya

 

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