La formation de l'Himalaya pourrait avoir détruit une partie de la croûte continentale ! Comment est-ce possible ?
Des scientifiques ont tenté de quantifier la quantité de croûte continentale perdue dans le manteau lorsque deux plaques entrent en collision à chacune de ces frontières et ont appliqué cette méthode à la chaîne de montagnes de l'Himalaya, avec des résultats surprenants.
Les continents de la Terre se déplacent lentement à la surface de la planète sous l'effet de la tectonique des plaques, aboutissant à des régions d'expansion et de collision de la croûte terrestre. Dans ce dernier cas, des températures et des pressions élevées provoquent un remodelage de la croûte, qui affecte sa composition ainsi que celle du manteau sous-jacent. En outre, la collision de deux plaques continentales produit des caractéristiques topographiques particulières, à savoir des chaînes de montagnes, qui sont des manifestations superficielles de l'épaississement de la croûte.
Trois de ces zones de collision forment le plateau tibétain-himalayen, les Alpes européennes et les monts Zagros, situés en Iran, en Irak et en Turquie. Ces zones sont apparues au Cénozoïque (au cours des 66 derniers millions d'années). Une nouvelle étude, publiée dans Earth and Planetary Science Letters, a tenté de quantifier la quantité de croûte continentale qui disparaît dans le manteau lorsque deux plaques tectoniques entrent en collision à chacun de ces points de contact.
Destruction de la croûte continentale dans la formation de l'Himalaya
Pour cela, le Dr. Ziyi Zhu, chercheur à l'Université de Monash (Australie), et ses collègues ont développé un modèle théorique pour évaluer l'équilibre entre la masse et le volume de la croûte continentale. Ils ont comparé la quantité de croûte raccourcie à celle qui s'est épaissie verticalement, extrudée latéralement et érodée en surface.
Pour simplifier l'utilité de chacun de ces paramètres dans les calculs, le Dr Zhu explique : « Imaginez que vous pressez une barre de chocolat mou : le matériau compressé (raccourcissement horizontal) forme une pile (épaississement vertical). »
« De plus, la croûte peut se déplacer dans des directions perpendiculaires à la compression (extrusion) ou subir une érosion. Si la masse de la croûte est conservée, la masse de la croûte raccourcie devrait s'équilibrer avec celle de la croûte épaissie, en tenant compte de toute croûte perdue par érosion ou extrusion latérale. Tout déséquilibre indique que la croûte manquante est probablement enfouie dans le manteau. »
L’équipe de recherche a identifié qu’au moins 30 % de la croûte continentale s’est perdue dans le manteau lors de la formation du plateau de l’Himalaya et du Tibet, ainsi que des monts Zagros (possiblement jusqu’à 64 % pour ces derniers, selon l’épaisseur initiale de la croûte). Par ailleurs, jusqu’à 50 % du volume des Alpes pourrait avoir été détruit. Il est important de souligner que cette perte dans le manteau a eu un effet destructeur deux fois plus important que l’érosion de surface, laquelle est estimée en fonction des volumes d’éventails de sédiments associés à chaque chaîne de montagnes.
Le Dr Zhu explique l’importance de cette recherche et déclare : « Notre étude quantifie la quantité de croûte terrestre perdue dans le manteau lors des collisions continentales, comme celles qui ont formé l’Himalaya. Bien qu’il soit bien connu que l’érosion des immenses montagnes de l’Himalaya ait créé les plus grands éventails sédimentaires de la Terre, ainsi que le deuxième plus grand (les éventails du Bengale et de l’Indus), nos résultats indiquent que la perte de croûte dans le manteau est en réalité deux fois plus importante que l’érosion de surface. »
Le Dr Zhu explique que la délamination est probablement le mécanisme responsable du recyclage de la croûte lors de la formation du plateau de l’Himalaya et du Tibet.
« Dans la région de l’Himalaya, ce soulèvement rapide induit par la délamination, qui correspond aux âges des roches potassiques-adakitiques, coïncide avec le début de l’intensification des pluies de mousson il y a environ 22 millions d’années. Cela met en évidence une connexion entre les processus profonds de la croûte terrestre et les changements climatiques de surface lors de la formation de la chaîne de montagnes provoquée par la collision entre continents. »
La Grande Inde : une croûte continentale engloutie dans le manteau
Plus précisément, depuis le début de la formation du plateau de l’Himalaya et du Tibet, il y a environ 59 millions d’années, les reconstructions des plaques tectoniques suggèrent que l’Inde et l’Asie ont convergé sur une distance d’environ 3 000 km. Cependant, seulement entre 1 000 et 2 000 km de cette distance peuvent être attribués au raccourcissement de la croûte. On considère que le reste n’a pas été conservé dans les archives rocheuses, mais correspond à une partie de la croûte continentale qui s’est subduite ou délaminée dans le manteau, connue sous le nom de Grande Inde.
Pendant ce temps, l'orogenèse des Alpes européennes a commencé il y a environ 35 millions d'années, avec la possible destruction de la moitié du volume de la croûte. Cette perte pourrait être attribuée à la subduction de la croûte continentale inférieure dans le manteau, comme cela a été décrit qualitativement dans des études précédentes.
Parallèlement, les monts Zagros ont commencé à se former avec la collision entre l'Arabie et l'Eurasie. Dans ce cas, la perte orogénique est attribuée à une combinaison de facteurs, notamment la disparition de la marge continentale avec la plaque océanique détachée, la subduction continentale et le phénomène de "goutte-à-goutte", un processus par lequel des "fragments" de croûte continentale s'écoulent depuis sa base.
Le recyclage des matériaux continentaux
« Les chaînes montagneuses issues de collisions continentales se sont également formées plus tôt dans l’histoire géologique, notamment lors de la formation des supercontinents, lorsque de vastes masses continentales se sont rassemblées (par exemple, la collision entre Gondwana oriental et occidental a créé une immense chaîne montagneuse connue sous le nom de Supermontagnes Transgondwaniennes il y a environ 500 millions d’années) », explique le Dr Zhu.
« Ainsi, si des processus de perte orogénique similaires à ceux observés dans le plateau de l’Himalaya et du Tibet, les Alpes européennes et les monts Zagros se sont produits, des quantités substantielles de matériaux continentaux auraient été recyclées dans le manteau lors des événements de formation de montagnes, 'contaminant' le manteau pendant des milliards d’années au cours des cycles supercontinentaux passés. »
Référence :
Ziyi Zhu et al, Quantifying the loss of continental crust into the mantle from volume/mass balance calculations in modern collisional mountains, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI: 10.1016/j.epsl.2024.119070