Les chaînes de montagnes peuvent se former à la suite d'une subduction puis d'une collision, phénomènes dont on retrouve des indices tectoniques et pétrographiques.
Les chaînes de montagnes sont vouées à disparaître, comme par exemple le massif armoricain qui est issu de l'ancienne chaîne hercynienne. Cette disparition se fait par le biais de l'érosion, en partie compensée par le rééquilibrage isostatique.
Formation des chaînes de montagnes : l'orogénèse
La subduction : le moteur de la tectonique des plaques
Au fur et à mesure de son éloignement par rapport à la dorsale, la lithosphère océanique se refroidit, se densifie et s'épaissit.
Le refroidissement des roches, leur hydratation et le métamorphisme hydrothermal conduisent la densité de la lithosphère océanique à dépasser celle de l'asthénosphère. La lithosphère plonge alors dans cette dernière ce qui marque le début d'une subduction.
Ce phénomène explique pourquoi la lithosphère océanique n'excède pas 200 millions d'années.
Ce sont les subductions qui sont à l'origine des mouvements tectoniques des plaques, de leur plongée dans l'asthénosphère sous l'effet de l'augmentation de densité. La subduction est donc le moteur du mouvement des plaques.
Le début de la collision
Une fois que la lithosphère océanique a entièrement plongé, le mouvement de convergence provoque la rencontre de deux lithosphères continentales. À la fin de la subduction océanique, se produit une courte subduction continentale. Cette subduction continentale est caractérisée par un métamorphisme de très haute pression/basse température. Ce métamorphisme est à l'origine de la formation de la coésite qui est la forme haute pression du quartz. Les expériences montrent que la lithosphère continentale a plongé vers environ 90 km de profondeur. Il est possible de retrouver aussi du diamant, cela marque une profondeur d'enfouissement de la lithosphère continentale approchant les 120 km.
Lorsque le plongement devient impossible à cause de paramètres physiques, la collision démarre. L'affrontement de deux croûtes continentales est à l'origine de la croissance des chaînes de montagnes. Cette élévation d'altitude est appelée surrection.
Surrection
La surrection est l'élévation de l'altitude à l'origine des chaînes de montagnes.
Les Alpes sont aujourd'hui encore en surrection.
Les indices de la collision
On connaît le mode de formation des chaînes de montagnes grâce aux indices laissés par l'ancienne subduction océanique et la collision, ancienne ou en cours.
Les indices laissés par l'ancienne subduction océanique sont :
- Des roches appartenant à l'ancien plancher océanique qui ont été obduites : les ophiolites.
- Des roches témoignant du métamorphisme de la plaque subduite : des métagabbros de faciès schiste vert, schiste bleu et éclogite qui sont remontées à la surface à cause des phénomènes compressifs.
- Des roches témoignant d'un épaississement de la plaque chevauchante. Cela a modifié les conditions de température et de pression, il y a eu formation des migmatites et des granites d'anatexie.
Ces indices sont les indices pétrographiques de la collision.
Les indices tectoniques de la collision sont liés aux contraintes compressives qui ont entraîné un raccourcissement de la croûte :
- Des plis formés en profondeur
- Des failles inverses formées en surface
- Des chevauchements, qui créent une structure de la croûte en écailles
- Des nappes de charriage où un ensemble de couches se déplace sur plusieurs kilomètres en discontinuité sur d'autres couches
La formation des chaînes de montagnes
Disparition des chaînes de montagnes
L'érosion
Les chaînes de montagnes sont soumises à des phénomènes physiques et chimiques qui dégradent le relief : c'est l'érosion.
L'érosion (au sens large) se compose de :
- L'altération mécanique (ou physique)
- L'altération chimique
- L'ablation (ou érosion au sens strict) : enlèvement et transport des particules détachées de la roche initiale.
Sous l'effet de l'eau de ruissellement et de pluie, qui passe de l'état liquide à l'état solide, les roches se fissurent et se cassent. Les fissures sont appelées diaclases. Ce phénomène est appelé altération mécanique (ou altération physique). Un effet semblable peut être obtenu, par exemple, par l'action des racines des végétaux sur la roche.
Diaclases
Les diaclases sont les fissures créées par l'eau dans les roches.
Altération mécanique
L'altération mécanique (aussi appelée altération physique) est la fragmentation des roches par l'action de l'eau qui passe de l'état liquide à l'état solide dans les zones où ont lieu des alternances de gel et de dégel. Le volume de la glace se formant dans ces fissures augmente et entraîne la fragmentation de la roche.
Les glaciers jouent aussi un rôle très important car, lors de leur déplacement, ils vont polir la roche et la dégrader pour former de fines particules minérales.
L'eau s'infiltre dans les diaclases et hydrolyse les roches en emportant certains éléments qui se déposent plus loin sous forme d'argiles, ameublissant les roches. Ce phénomène est appelé altération chimique.
Altération chimique
L'altération chimique est l'hydrolyse des roches par l'eau qui s'infiltre dans les diaclases.
Les roches fragmentées et ameublies sont transportées par les eaux de ruissellement en direction des océans. Les roches les plus imposantes sont transportées moins rapidement que les plus petites, en d'autres termes plus la force du courant sera importante plus les roches pouvant être transportées seront grosses.
L'érosion est constante, y compris dans les massifs en surrection.
Le rééquilibrage isostatique
Au fur et à mesure de l'érosion, la croûte continentale perd de sa masse. Elle s'enfonce donc moins dans l'asthénosphère. L'érosion s'accompagne par conséquent d'une remontée de la lithosphère par rééquilibrage isostatique. Une perte de matériel influe à la fois sur la hauteur du massif montagneux et sa profondeur, d'où l'impression de lenteur de l'érosion.
Associé à ce rééquilibrage isostatique, il existe un phénomène de distension (lié à un effondrement gravitaire) dans les zones centrales des massifs. En fin de phase de collision, on note l'apparition de failles normales à l'intérieur des massifs qui sont la marque de la distension.
