L'érosion et le temps long

Un relief ne s'use pas à la même vitesse partout. Une ravine peut s'agrandir de plusieurs mètres en une seule saison des pluies, tandis qu'un dôme de granite perd à peine quelques millimètres par millénaire. Dans cette leçon, tu vas voir quels agents usent le relief, à quelle vitesse ils travaillent en moyenne, et ce que cela donne quand on additionne des millions d'années. Tu apprendras aussi à te repérer dans l'échelle des temps géologiques et à distinguer deux âges qu'on confond souvent : celui de la roche et celui de la forme qu'elle porte. C'est la base pour dater un relief.

Cinq grands agents usent le relief. L'eau d'abord, qui ruisselle sur les pentes puis se concentre dans les rivières : c'est le plus actif sur la plupart des continents. La gravité ensuite, qui fait descendre les débris le long des versants, lentement ou d'un coup. Le vent, efficace là où le sol est sec et nu. La glace, qui creuse les montagnes et les régions froides. La mer, enfin, qui attaque les côtes. Le climat décide lequel domine. Au Sahara, le vent et les rares averses violentes travaillent ensemble. Dans les Alpes, la glace et le gel. Sous les forêts tropicales humides, de l'Amazonie au bassin du Congo, c'est l'eau, avec une altération chimique très profonde des roches.

En 2011, deux chercheurs ont rassemblé 1 599 mesures d'érosion faites dans 87 sites du monde grâce au béryllium 10, un isotope produit dans les roches par les rayons cosmiques. Ces mesures donnent une vitesse moyenne sur des milliers à des centaines de milliers d'années. La moitié des bassins versants étudiés s'usent de moins de 54 mètres par million d'années, soit 54 millimètres par millénaire. La roche nue des affleurements est bien plus lente, autour de 5 mètres par million d'années. Pour les bassins, c'est la pente qui pèse le plus. Retiens surtout les ordres de grandeur : de moins d'un millimètre à quelques centimètres par siècle.

Faisons un calcul simple. Prends un massif qui domine sa plaine de 1 000 mètres et suppose qu'il s'use de 50 mètres par million d'années, une valeur proche de la médiane. Il faudrait 1 000 divisé par 50, soit 20 millions d'années, pour le raser. C'est peu à l'échelle de la Terre, qui a environ 4,6 milliards d'années. Mais ce calcul est trop simple. Quand l'érosion enlève des roches, l'isostasie fait remonter la région : il faut donc enlever bien plus de 1 000 mètres de roche pour abaisser le relief de 1 000 mètres. Et si la tectonique soulève encore la chaîne, elle peut grandir malgré l'érosion. Ce calcul donne un ordre de grandeur, pas une date.

Pour voir jusqu'où peut aller l'usure, va dans les Laurentides, au nord de Montréal, ou au bord de la baie Georgienne, en Ontario. Partout, le sol montre des roches rubanées, des gneiss. Ces roches ne se forment pas en surface : elles sont nées en profondeur, sous une grande chaîne de montagnes apparue il y a environ un milliard d'années, la chaîne de Grenville. Pour qu'elles arrivent à l'air libre, il a fallu enlever, par l'érosion et par l'étirement de la croûte, toute l'épaisseur de roche qui les recouvrait. Suppose que l'érosion seule en ait retiré une quinzaine de kilomètres : à 50 mètres par million d'années, cela demande 300 millions d'années. Le paysage actuel, fait de collines basses, de bosses rocheuses et de lacs, est donc posé sur les racines d'une montagne disparue. Les glaciers l'ont ensuite raboté, tu le verras au module 5.

Pour situer un relief dans le temps, les géologues utilisent une échelle commune, tenue à jour par la Commission internationale de stratigraphie. Quelques repères suffisent pour ce parcours. La Terre s'est formée il y a environ 4,57 milliards d'années. Le Cambrien, qui ouvre la période des fossiles abondants, commence il y a environ 539 millions d'années. La fin du Crétacé, marquée par la disparition des grands dinosaures, date de 66 millions d'années. Le Quaternaire, la période des grandes glaciations, commence il y a 2,58 millions d'années. Enfin l'Holocène, notre époque, commence il y a environ 11 700 ans, à la fin de la dernière glaciation.

Ne confonds pas l'âge d'une roche et l'âge d'une forme. Les grès du Fouta-Djalon sont très anciens, mais les vallées qui les entaillent sont beaucoup plus récentes, et la ravine ouverte l'an dernier sur un versant l'est encore plus. Pour dater une forme, on commence par une chronologie relative. Ce qui recoupe une forme est plus jeune qu'elle : une ravine qui entaille une terrasse est postérieure à la terrasse. Dans une vallée, les terrasses les plus hautes sont en général les plus anciennes. Ensuite, quand c'est possible, des laboratoires donnent des âges en années, avec le carbone 14 pour les dernières dizaines de milliers d'années, ou avec des isotopes cosmogéniques au-delà.

Repense aux gneiss des Laurentides vus tout à l'heure : ils montrent ce que peuvent faire de petites vitesses. Un bassin versant typique s'use de quelques dizaines de mètres par million d'années, la roche nue beaucoup plus lentement, les pentes fortes beaucoup plus vite. Additionnées sur des dizaines ou des centaines de millions d'années, ces vitesses suffisent à raser une montagne, à condition que la tectonique ne la soulève plus. Garde aussi en tête les repères du calendrier géologique et la règle d'or : l'âge d'une roche n'est pas l'âge de la forme qu'elle porte. À toi de jouer avec le lab, où tu dresses la carte d'identité de six reliefs, puis la simulation et le quiz du module.