M4 Cycle érosion-sédimentation-exhumation

Topique

Le cycle d'érosion-sédimentation-exhumation relie le soulèvement tectonique, l'altération de surface, le transport et le dépôt de sédiments dans les bassins, à la réponse isostatique qui, à son tour, alimente ce même soulèvement tectonique. Ce cycle est le mécanisme par lequel la croûte continentale est recyclée, par lequel les montagnes se forment et disparaissent, et par lequel les sédiments enregistrent en définitive toute l'histoire tectonique et climatique de la région dont ils sont issus.

Le soulèvement tectonique accroît la pente du terrain soulevé. Cette pente plus abrupte augmente le taux d'érosion sur ce même terrain, et cette érosion enlève de la masse rocheuse, soulageant ainsi la lithosphère et produisant un rebond isostatique : pour chaque mètre de roche érodée, la lithosphère rebondit de 75 à 85 centimètres, selon la densité relative entre la roche érodée et le manteau sous-jacent. Ce rebond isostatique soulève à nouveau le terrain, bouclant ainsi un cycle d'auto-renforcement, de sorte que l'exhumation totale finit par largement dépasser le soulèvement tectonique initial.

Ce couplage entre l'érosion et la réponse isostatique produit le phénomène d'exhumation continue que la thermochronologie continue de détecter même dans les chaînes de montagnes matures, longtemps après la fin de toute subduction active.

L'incision qu'une rivière creuse dans son lit obéit à une loi bien établie : le taux d'incision dépend de la superficie du bassin versant, qui est un indicateur du débit, et de la pente du lit à cet endroit. Lorsque ce taux d'incision est exactement égal au taux de soulèvement tectonique, le système atteint un état d'équilibre qui détermine l'altitude d'équilibre de la montagne entière. La production de sédiments générés par l'érosion, et le transport de ces mêmes sédiments vers un bassin d'avant-pays ou une marge continentale, obéissent à des lois de diffusion et d'advection qui dépendent fortement du climat de la région, complétant ainsi, avec le rebond isostatique et l'incision fluviale décrits précédemment, le cycle complet entre le soulèvement tectonique et l'érosion par lesquels cette description a commencé.

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