Théorie du camembert fondu et effondrement gravitaire

Dynamique des chaînes de montagnes
cooluber-TGarrigues
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Théorie du camembert fondu et effondrement gravitaire

Messagepar cooluber-TGarrigues » 16 janv. 2017, 12:11

Bonjour,

Merci de votre intervention sur ce forum.

Lors de conférences, celles de l'AFPSVT pour ne pas les nommer ;) (malheureusement celle dont je parle n'apparait plus sur la page ), j'ai entendu parlé de la théorie du camembert coulant au sein des chaînes de montagnes, comme l'Himalaya notamment (je n'ai pas de vraie formation de géologie :mrgreen: ).

Voir cet article par exemple, de Geoscienceworld.
Je n'ai lu que l'abstract... :?

C'est une théorie que je n'ai pas retrouvée dans les ouvrages de vulgarisation, ni même sur internet en français (peut être parce que mes livres sont trop vieux, où parce que je n'utilise pas les bons mots clefs avec un moteur de recherche?)

Tout ça pour demander quelle est son rôle dans le phénomène d'effondrement gravitaire?
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G.Mahéo
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Re: Théorie du camembert fondu et effondrement gravitaire

Messagepar G.Mahéo » 27 janv. 2017, 15:49

L’analogue du camembert est utilisé pour décrire la fin d’un épisode orogénique, lorsque l’altitude d’une chaîne de montagne retourne à celle des plaines. Les données de terrain sur des chaînes anciennes comme le Massif Central ou le Massif Armoricain indiquent que la fin de l’orogénèse Hercynienne (vers 300-250Ma) est caractérisée par un métamorphisme de haute température généralisé et associé à une importante fusion partielle de la croûte continentale préalablement épaissie. Ce métamorphisme et cette anatexie sont de plus associés spatialement et temporellement à une tectonique extensive. On peut donc supposer que l’évolution thermique de la chaîne est liée à la mise en place d’une tectonique extensive qui in fine aboutit (avec le couplage érosion – isostasie) au désépaississement crustal. Le métamorphisme de haute température est caractérisé par la formation de migmatites(roches partiellement fondue) dans la croûte moyenne (20 à 40 km de profondeur) dont le comportement mécanique est très différent de celui des gneiss non fondus. Concrètement, les migmatites se déforment très facilement et le poids exercé par les roches non fondues situées au-dessus (dans la croûte supérieure) peut leur permettre de fluer latéralement. Ce fluage latéral étant permis si les forces qui agissent en bordure de la chaîne (forces aux limites liées à la convergence des plaques principalement) ne sont pas suffisamment fortes par rapport à la pression exercée par les roches appuyant sur cette croûte partiellement fondue (on parle de force de volume). Cette compétition entre forces de volume et forces aux limites existe toujours mais la fusion partielle tardive de la croûte moyenne modifie le comportement mécanique du cœur de la chaîne et favorise son étalement. Il y a donc une maturation thermique et mécanique des zones d’épaississement crustal dont le fameux camembert est un bon analogue. Un demi-camembert jeune (plâtreux) sorti de sa boite ne se déforme pas. Après un certain temps de maturation son cœur va devenir coulant et s’étaler sous son propre poids (donc fluer). Pour accommoder ce fluage interne sa croûte va se fendiller, ce qui serait un analogue des failles normales qui affectent la croûte supérieure. Pour empêcher le camembert de couler/fluer il faut le laisser dans sa boite qui exerce une contrainte aux limites analogue aux forces aux limites. Si l’on revient à notre chaîne de montagne, l’évolution thermique correspond à la ré-équilibration du géotherme qui fait suite à l’épaississement crustal. Concrètement si l’on prend les 60 premiers kilomètres de lithosphère continentale ils sont constitués de 30km de croûte continentale et de 30km de manteau lithosphérique en plaine contre 60 km de croûte continentale pour une chaîne comme l’Himalaya (jusqu’à 80 km sous le Tibet). Comme à volume équivalemment la production de chaleur par radioactivité du manteau est inférieure à celle de la croûte continentale le gradient géothermique à l’équilibre d’un croûte épaissie est supérieur à celui d’une croûte normale, 40 à 50°C/km contre 20-30°C/km. L’évolution du gradient suite à l’épaississement va donc entrainer le réchauffement de la croûte et donc sa maturation thermique jusqu’à atteindre un stade de fusion partielle de la croûte moyenne (pour la croûte inférieure la pression est généralement trop forte pour que la fusion ait lieu). Cependant, si seules l’évolution thermique et l’augmentation de l’effet des forces de volume sont prises en compte il ne peut y avoir d’aplatissement généralisé de la chaîne car les forces aux limites et la convergence sont toujours actifs. Par exemple, ce modèle d’évolution thermique et d’effondrement orogénique initialement appliqué aux chaînes ancienne a été également proposé pour expliquer les failles normales actives observées dans les chaînes jeunes comme les Alpes et l’ensemble Himalaya-Tibet. Si des failles normales sont bien visibles on ne peut pas parler d’effondrement généralisé car de nombreuses failles inverses (comme celle responsable du Séisme de Katmandou en 2015) sont actives. Il s’agit possiblement de ré-équilibration gravitaire locale et transitoire de zones préalablement épaissies suite à l’arrêt du fonctionnement de failles inverses qui les bordaient. Par exemple l’arrêt du Front Pennique dans les Alpes et le déplacement de la déformation en compression vers l’ouest pourrait expliquer l’extension récente des Alpes Centrales. Pour l’Himalaya et le Tibet, il existe des failles normales depuis au moins 13 Ma donc on ne peut invoquer un effondrement gravitaire généralisé. Pour y aboutir il faut qu’en plus de la modification mécanique intervienne une modification et un arrêt des forces aux limites (on enlève la boite du camembert), soit par modification de la géodynamique locale (détachement de lithosphère subductante qui tire la convergence en particulier) ou réorganisation régionale ou globale des plaques.
Enfin, pour ce qui est de l’article cité dans la question, celui-ci aborde une autre problématique de l’évolution thermique et mécanique des chaînes de montagne qui est celui du fluage crustal contemporain de l’épaississement. La présence de migmatites au cœur de l’Himalaya démontre que la fusion partielle n’est pas limitée à la fin de la vie des orogènes. D’après certains modèles numériques, ces roches partiellement fondues pourraient fluer horizontalement depuis l’actuel plateau du Tibet vers l’Himalaya au sud ainsi que vers l’est. Dans ces modèles, la collision Inde-Asie induit dans un premier temps l’épaississement du Tibet et la fusion partielle de sa croûte moyenne. Dans un second temps cette croûte partiellement fondue va fluer depuis les zones épaississes et hautes (forces de volume importante) vers les zones basses que sont alors l’Himalaya et l’actuelle partie est du plateau du Tibet. En Himalaya, le jeu de la forte érosion localisée et la tectonique permettrait dans un dernier temps d’exhumer jusqu’en surface les roches partiellement fondues. On peut donc à nouveau utiliser l’analogue du camembert pour expliquer l’évolution précoce du plateau du Tibet mais dans un contexte de convergence très active à l’extérieur du Camembert !


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