CONTROVERSE CONCERNANT LES CHAÎNES DE MONTAGNES
La plupart des chaînes de montagnes ont des racines constituées de couches rocheuses plissées, un processus appelé orogenèse. De nos jours, on a tendance à croire que la théorie de la tectonique des plaques (TTP) peut expliquer tous les aspects de la formation des montagnes. Comme vous le verrez, l'orogenèse reste un mystère.
Pour exposer la controverse, nous utiliserons une rhétorique sociale :
Un étudiant au doctorat est invité à publier certains de ses résultats sur la tectonique. Ses superviseurs avisés lui demandent de lire des articles de référence sur 9 difficultés liées à l’orogenèse :
1- Comment la théorie du prisme d'accrétion + subduction présente de graves lacunes.
2- Les nappes longuement charriées (thin skin tectonics) ne peuvent pas être déplacées par une force appliquée proposée par la théorie de la subduction.
3- Pourquoi les nappes de charriage ne sont jamais déplacées au-dessus de surfaces érodées ?
4- Pourquoi la tectonique verticale est toujours tardive bien après le stade de plissement orogénique ?
5- Les orogénèses du monde ont toutes été érodées en « pénéplaines ». Étonnamment, ces surfaces planes ont toutes été synchronisées pour être levées à la fin du Cénozoïque, quel que soit leur âge de plissement. Ce n’est qu’après un soulèvement en plateau que ces surfaces ont été érodées en montagnes modernes.
6- Pourquoi beaucoup de ces pénéplaines furent érodées sans érosion différentielle ?
7- Pourquoi les dépôts des énormes plis érodés sont introuvables ?
8- À certains endroits, comme dans les Alpes, la reconstruction théorique des structures gigantesques indique la préexistence d'un méga pli de 100 km. Comment une collision de plaques peut-elle construire lentement un tel méga pli si les débits d’érosion et de flux gravitationnel auraient due désamorcer ce méga basculement ?
9- Certains minéraux comme la coesite ne cristallisent qu'à 100 km de profondeur dans la croûte. Comment les retrouve-t-on en surface si la géométrie de l’orogenèse ne permet pas une telle cinématique ?
Cet exercice demandera à cet étudiant de lire de nombreux articles. Il peut également lire The Origin of Mountains (Cliff Ollier, 2000), un livre qui résume certaines de ces questions. Cet étudiant comprendra à quel point les publications récentes de la TTP ont ignoré ces controverses. Donnez le même défi à tous les géo-étudiants de la planète. Ils sortiront tous de l'obscurité en apprenant les lacunes de la TTP.
■ De la même manière, imaginez un expert chevronné qui soumettrait un article sur ces questions à un grand journal de géologie. Il est fort probable que l'éditeur et ses pairs refusent cet article en se basant sur le fait que les publications récentes de la TTP ont déjà résolu ces controverses. La monographie d’Ollier a été publiée en 2000 et jusqu’à présent, je n’ai encore trouvé aucune réplique. Ces controverses sont toujours plausibles.
■ Regardons le paradoxe suivant. Les couches rocheuses à grande échelle sont peu résistantes. Une grande nappe de charriage (disons 100 km sur 100 km sur 300 m d'épaisseur) n'a aucune force interne comparée aux forces de déplacement requises. La résistance interne de la roche est constituée des forces de cohésion entre minéraux dont les cristaux sont liés par des forces moléculaires. Une force appliquée ne déplacerait jamais une telle plaque mais la réduirait en petits blocs. À plus petite échelle, cela revient à déplacer une couche de crème anglaise sur une table et mieux, une crème pâtissière multicouche multicolore. Vous pouvez ajouter du savon à vaisselle comme lubrifiant. Vous allez sûrement créer un bombement de couches de crème. Dans le phénomène de thick skin déformation (peau épaisse), nous appelons ce renflement prismes d'accrétion. Comme il joue le rôle de lame de bulldozer nous l’appelons backstop.
Voir https://en.wikipedia.org/wiki/Critical_taper (Anglais seulement).
Ce renflement pourrait même ressembler à un prisme créé par une expérience en bac à sable. MAIS, jamais vous ne monteriez des nappes de crème anglaise les unes sur les autres sur une longue distance à l’instar des nappes orogéniques. Pour être plus réaliste avec votre expérience de cuisine, vous pouvez également faire glisser une planche surmontée d’une crème sous une autre pour simuler une subduction, une collision. Alors, comment la nature a-t-elle pu engendrer des nappes de charriages genre thin skin tectonics ? La réponse est surprenante car on doit entrevoir que les nappes de charriage se seraient comportées en force d’inertie. Les nappes ont simplement été mis en mouvement avant leur déformation ! La déformation se produit lorsque la nappe décélère et freine. Il suffit de faire basculer la table de la cuisine jusqu'à ce que les nappes de crème anglaise commencent à glisser. Il n'y a pas de force appliquée latéralement donc pas de lame de bulldozer. La gravité applique sa force sur chaque particule de la crème au moment où la table s’incline. D’ailleurs dans les orogenèses, le front de nappe (l’orteil) est le premier à se déformer, suivi d'une succession de tamponnages venant de l'arrière.
Dans son cours de géologie structurale au MIT (Massachusetts Institute of Technology), Burrell Clark Burchfiel a déclaré :
“The backstop in the sandbox experiment is probably the most unsatisfying part of the whole setup. What, in nature, corresponds to a vertical, unyielding wall? Early papers on critically tapered wedges had cartoons showing bulldozers pushing wedges in front of them, but this is surely just trading one suspect metaphor for another.
One thing to realize is that the critical taper models and sandbox experiments are meant to simulate or describe fold and thrust belts or accretionary prisms. That is, they are models of a small part of the anatomy of an entire mountain range, in particular, the exterior parts. The backstop then, is just the interior (hinterland) of the mountain range, and all the model requires is that this part of the mountain range consists of thicker crust and higher elevations. How that part of the range became thickened and whether sandbox experiments shed any light into this is beside the point.”
Notre traduction :
« La lame arrière dans l'expérience du bac à sable est probablement la partie la plus insatisfaisante de l'ensemble de la configuration. Qu'est-ce qui, dans la nature, correspond à un mur vertical et rigide ? Les premiers articles sur les profils critiques de prismes d’accrétion contenaient des caricatures montrant des bulldozers poussant ces prismes, mais il ne s'agit certainement que d'échanger une métaphore douteuse par une autre.
Une chose à réaliser est que ces modèles théoriques et les expériences de bac de sable sont conçus pour simuler ou décrire des plissements et des empilements de prismes d'accrétion. C'est-à-dire qu'ils représentent une petite partie de l'anatomie de toute une chaîne de montagnes, en particulier leurs parties extérieures. Dans ce modèle, le mur d'appui (backstop) est l'arrière-pays de la chaîne de montagnes et ne se réduit qu’à un simple épaississement d'une croûte en haute altitude. La manière dont cette partie de la chaine se serait épaissie n’a aucunement été expliqué par les expériences de bac de sable. »
Désolé si nos lecteurs ne saisissent pas ce dernier point. Mais voici une déclaration nous rappelant à quel point les orogenèses sont mal comprises.
Wikipedia: «Le professeur Burchfiel a rejoint le corps professoral du MIT en 1976. Au cours de sa carrière, il a écrit près de 200 articles et encadré plus de 50 étudiants diplômés. »
Ici, je n'utilise pas l'argument d'autorité. L'attention portée sur une autorité permet de constater si le consensus de la majorité a négligé une controverse spécifique. Pour de nombreux géoscientifiques on ne remet pas en question la TTP. Elle nous semble infaillible puisqu’elle nous est racontée comme une histoire bien ficelée. Alors, pourquoi porter attention à ses détracteurs lorsqu’ils sonnent l’alarme, même s’ils sont des géoscientifiques de bonne réputation.