Les montagnes se soulèvent-elles?

À l’échelle humaine, les monts St-Elias peuvent paraître vieux, mais leur taille, leurs pentes abruptes et instables et leurs rebords cisaillés sont le signe de leur jeunesse géologique. Le front montagneux tel qu’on l’aperçoit de Haines Junction, fait au moins 1600 mètres (4000 pieds) d’altitude, mais cette région était, il y a moins de 16 millions d’années, recouverte de collines de faible hauteur. La montagne s’est soulevée sous l’effet de la faille Denali, sur un segment qui semble aujourd’hui inactif.

À mesure que les montagnes se soulèvent, elles reçoivent des précipitations plus importantes provenant des systèmes météorologiques maritimes. Étant donné l’altitude et la latitude nordique, ces précipitations tombent sous forme de neige, qui finit par se compacter sous forme de glace. La glace de glacier qui se déplace lentement est l’un des agents d’érosion naturelle les plus efficaces, et la majeure partie des sédiments produits par l’érosion des glaciers est transportée par les rivières loin des montagnes, jusqu’à l’océan Pacifique. Le delta sous-marin de la rivière Copper, qui draine les monts St-Elias dans l’est de l’Alaska, contient des sédiments qui équivalent à l’érosion de la totalité de la surface terrestre de son bassin versant sur 51 mètres au cours des 10 000 dernières années (Sheaf et al., 2003). L’érosion par les glaciers peut donc ronger les montagnes aussi rapidement qu’elles se soulèvent. Il y a toutefois des exceptions. Le mont Steele (altitude 5071 m/16 400 pi) au nord des monts St-Elias est constitué dans son sous-sol de granit qui s’est refroidi il y a neuf millions d’années. Étant donné que la plupart des granits refroidissent à environ trois kilomètres de la surface de la Terre, cette surface ancienne s’est probablement soulevée d’au moins huit kilomètres depuis ce temps, soit d’environ un millimètre par an.

Pour déterminer le rythme de soulèvement des montagnes par le passé (ce qu’on appelle la «paléoaltimétrie»), les géologues tiennent compte de la vitesse de refroidissement des roches lorsqu’elles forment des cristaux, l’augmentation de la température par rapport à la profondeur (gradient géothermique) et la vitesse à laquelle les montagnes sont érodées. On obtient une première approximation en déterminant l’âge de la formation des cristaux dans les roches ignées maintenant exposées en haute altitude comparées aux roches de même type cristallisées à une époque plus tardive et maintenant exposées à une plus basse altitude.
Séquence de quatre vues transversales d'une masse qui se soulève et s'érode.
Gradient paléo-géothermique
Photo © Gouvernement du Yukon



Une technique de laboratoire qu’on appelle «datation par les traces de fission» (http://en.wikipedia.org/wiki/Fission_track_dating) suppose l’analyse au microscope de minuscules cristaux d’apatite afin de déterminer l’âge des roches recueillies à diverses altitudes dans la montagne.
Ces points de données sont dérivésle long des traces de fission dans les apatites que l'on trouve dans les roches granitiques, à diverses altitudes du mont Logan.
Points de données dérivés le long des traces de fission dans les apatites, à diverses altitudes du mont Logan
Photo © Gouvernement du Yukon



Le soulèvement peut être une conséquence de l’accumulation de tension le long de la marge continentale transformante, de la convergence des plaques, de l’expansion thermique du manteau supérieur, ou d’une combinaison de tous ces effets. La chaîne montagneuse se voûte-t-elle, s’incline-t-elle vers le continent, se soulève-t-elle au-dessus de failles chevauchantes ou se déforme-t-elle de façon interne? Nous n’avons aucune certitude à ce sujet. Il se peut également que le soulèvement soit en partie le résultat d’un effet de rebond causé par la réduction de la masse de la glace depuis la fin de la dernière période glaciaire.

En 1992, une expédition commanditée par la Société géographique royale du Canada, la Commission géologique du Canada et Parcs Canada a franchi les premiers pas vers l’établissement de la vitesse de soulèvement actuelle du mont Logan. Les alpinistes se sont rendus jusqu’au substrat rocheux visible afin d’installer des balises de laiton dont la position a été établie par des récepteurs satellites de positionnement GPS. Ces balises seront visitées environ toutes les décennies pour que de nouveaux calculs soient faits. Les variations d’altitude ou de position latérale pourraient nous renseigner sur le soulèvement ou le mouvement tectonique.