Une étude menée par la Colorado State University suggère que les réponses au comment et au pourquoi de la formation des montagnes sont enfouies plus profondément qu’on ne le pensait.
« La construction de montagnes est un processus fondamental du comportement de la Terre », a déclaré Sean Gallen, auteur principal et professeur adjoint de géosciences à la CSU, « et cette étude suggère que nous ne comprenons peut-être pas cela aussi bien que nous le pensions. »
Gallen et son équipe ont généré de nouveaux ensembles de données et de nouvelles techniques pour utiliser les paysages afin de reconstruire l’histoire à long terme de la construction des montagnes dans le sud de l’Italie. Leur nouvelle approche a donné des résultats « confondants », selon Gallen.
Dans les zones de subduction, comme celle de la Calabre dans le sud de l’Italie, une plaque tectonique plonge sous une autre plaque. On pense que les montagnes dans ces milieux se sont formées par le froissement et l’épaississement de la croûte terrestre.
L’équipe a combiné des mesures qui ont enregistré des échelles de temps géologiquement courtes et longues, allant de milliers d’années à des dizaines de millions d’années. Comme un « magnétophone géologique » de l’histoire tectonique, le paysage a rempli le reste.
« Dans le sud de l’Italie, le paysage est en fait le pont entre ces différentes méthodes que nous utilisons généralement », a déclaré Gallen.
Les parcelles plates et à haute altitude du paysage le long du « pied » de la péninsule italienne représentent une époque où la formation des montagnes était lente, et une transition abrupte en dessous marque une accélération rapide. Ces indices dans le paysage ont permis aux chercheurs de produire un enregistrement continu et à long terme du soulèvement rocheux, l’enregistrement le plus long et le plus complet de ce type.
« Nous nous attendrions à voir une corrélation entre la vitesse à laquelle la plaque plonge sous l’autre plaque au fil du temps et notre histoire de soulèvement de la roche, et nous ne voyons pas cela », a déclaré Gallen.
Le froissement et l’épaississement de la croûte semblent être secondaires à un autre processus de formation des montagnes calabraises. Les données indiquent la descente de la plaque inférieure à travers le manteau terrestre et son altération du champ d’écoulement du manteau comme principal facteur contrôlant le soulèvement des roches.
« Les résultats suggèrent que la façon typique dont nous voyons la construction en montagne ne s’applique pas au sud de l’Italie », a déclaré Gallen. « Il semble être contrôlé par des choses qui sont beaucoup plus profondes dans le système terrestre. Ce comportement a été observé dans des modèles mais jamais dans la nature. C’est la première fois que nous pensons l’avoir observé. »
Gallen a averti que davantage de données sont nécessaires pour confirmer si leur interprétation est correcte, mais elle est étayée par des modèles numériques existants. Les scientifiques ont déjà établi un lien entre la hauteur des montagnes et les interactions des plaques tectoniques dans le manteau plastique de la Terre, mais cette recherche indique pour la première fois que ce mécanisme est la force dominante dans la construction des montagnes dans les zones de subduction.
« Les enregistrements que nous avons produits impliquent que les signaux terrestres profonds semblent dominer ce qui se passe à la surface », a déclaré Gallen. « Cela fait 15 ans que je travaille en Méditerranée, et ce résultat a profondément changé ma façon de penser ces zones de subduction. »
Une recherche transformatrice et transparente
Les nouvelles techniques développées pour cette étude offrent une percée dans la construction d’historiques de soulèvement rocheux à long terme.
L’équipe a créé un cadre unifié basé sur une collection de mesures géomorphologiques standard – thermochronologie, nucléides cosmogéniques, profils de rivières du substratum rocheux et enregistrement des niveaux de la mer passés trouvés dans les terrasses marines. La nouvelle approche remonte plus loin dans le temps que les autres méthodes et utilise différents ensembles de données pour contraindre la modélisation d’une manière unique.
La méthode est mieux appliquée aux systèmes actifs, où le paysage moderne offre des indices sur son histoire. Plus un système a été actif dans le temps géologique, plus il est difficile de reconstruire son histoire avec confiance.
Logiciel développé pour l’étude, publié dans Géoscience de la nature, est disponible gratuitement pour d’autres chercheurs. Gallen espère que les nouvelles techniques stimuleront la recherche et les découvertes dans d’autres domaines.
Plus d’information:
Sean F. Gallen et al, le soulèvement de l’avant-arc de Calabre rythmé par les interactions dalle-manteau pendant la retraite de subduction, Géoscience de la nature (2023). DOI : 10.1038/s41561-023-01185-4