Couplages Tectonique -Erosion - Géosciences ?· Exercice 2 : Dessiner l’évolution post-orogénique…

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    13-Sep-2018

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  • Couplages Tectonique -Erosion

    Berger, 2008

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

  • Couplages Tectonique ErosionDistribution

  • Couplages Tectonique ErosionDistribution

    log E = 2.65log(p2 / P) + 0.46 log H tan 1.56

    Production de sdiment

    Prcipitation durant le

    mois le plus humide

    Prcipitation annuelle moyenne

    Hauteur moyenne du bassin versant

    Pente moyenne

  • Couplages Tectonique ErosionDistribution

  • Forage tectonique

    Interactions Asthnophre-Lithosphre

    Processus externesFriction

    Rhologie

    Gomtrie des interfaces

    Structurethermique

    Composition

    Crote Sup.

    Crote Inf.

    Manteau

    Couplage tectonique - rosion

  • Couplages Tectonique -Erosion

    Quelques concepts

    Les processus

    Couplages et rtro-actions

    Mesure

    Lexemple himalayen

  • Quelques concepts

    Altitude: hauteur par rapport au niveau moyen des mer. Affecte directementlrosion et laltration via la temprature.

    Pente: gradient spatial de laltitude. Elle contrle la stabilit des flancs dune montagne et la capacit de transport.

    Relief: Contraste entre le minimum et le maximum daltitude dans une rgion. Il contrle le taux drosion rgional le flux de sdiment. En gnral altitude et relief sont bien corrls, except les hauts plateaux comme le Tibet ou lAltiplano.

    Important:Important: une montagne est caractrise par son relief pas par son altitude. Une zone de haute altitude et de faible relief est un plateau.

  • Couplages Tectonique ErosionQuelques concepts

    Surrection/subsidence Dplacement vertical de la crote

    Accumulation/dnudation Changement vertical de la position de la surface par rapport un

    point matriel de la crote Important:Important: le changement daltitude dun point en surface est la somme

    dun changement li une surrection/subsidence et uneaccumulation/denudation.

    Surrection

    DnudationAltitude =

    Surrection + Dnudation

    Altitude

  • Couplages Tectonique ErosionQuelques concepts

    Isostasie

  • Couplages Tectonique ErosionQuelques concepts

    Isostasie

  • Couplages Tectonique Erosion

    Exercice 1 :

    Quelle quantit de matire est-il ncessaire droder pour diminuer laltitude dun haut plateau de 1 km ?

  • crote

    crote

    manteau

    airhtopo

    hracine

    P1 P2

    ( )

    topotopocrotemanteau

    croteracine

    racinemanteauracinetopocrote

    hhh

    hhhPP

    7

    21

    =

    =+=

    Exhumation

  • Couplages Tectonique ErosionQuelques concepts

    En cartant les maxima locaux de la topographie (lignes de partage), un relief peut tre divis, toutes les chelles (du mtre 1000 km), en bassins drainant, chacun tant associ un rseau de drainageprincipal le long duquel est chenalis le ruissellement de surface.

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Principes de base

    1. Equilibre ou quasi-quilibre entre la forme de la topographie et les mcanisme exognes et endognes responsables de cette forme.

    2. Cet quilibre est cr et maintenu par linteraction entre les nergies (cintique et potentielle), les forces et la rsistance des milieux.

    3. Des seuils existent.4. Les processus sont coupls et de nombreuses rtroactions existent.5. Ces processus ont lieu diffrentes chelles spatiales et temporelles.

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Quest-ce qui contrle la stabilit dune pente ? - la pente- la lithologie- des prcipitations

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    ht

    = Chx

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    ht

    = D 2hx2

    Lois drosion

  • Couplages Tectonique Erosion

    Exercice 2 :

    Dessiner lvolution post-orognique du profil topographique suivant, en considrant une rosion dpendant de la pente et une rosion de type diffusion.

  • Couplages Tectonique Erosion

    ht

    = Chx

    ht

    = D 2hx2

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    IsostasiaS(x,y,t)Q(x,y,t)K(x,y,t)U(x,y,t)

    dtdh(x,y,t) nm =

    Taux de surrection

    Erodabilit Dbit des rivires

    Pente

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    m=0.5

    n=1.0

    U=0.5 mm/y

    dt=100 y

    K=5E-7

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    Rivas, 2006

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    Rivas, 2006

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Lois drosion

    Rivas, 2006

  • Couplages Tectonique ErosionProcessus

    Laltration et lrosion dpendent de

    - la temprature- laltitude- des prcipitations- la couverture vgtale- la lithologie- la pente-

  • Couplages Tectonique Erosion

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

    Lrosion est couple laltitude

    - Il existe une corrlation, certes imparfaite, entre altitude et pente, ce qui favorise laltration mcanique et le transport.- Laltitude favorise laltration via le processus de glifraction.- La pluviomtrie augmente avec laltitude (effet orographique).- La vgtation diminue avec laltitude, ce qui rduit la stabilisation des pentes via les racines des arbres.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

    En labsence de tectonique lrosion tend faire disparaitre les reliefs. On parle de rtro-action ngative.

    Peulvast & Sales, 2005

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 1

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 2

    Altitude et rosion sont couples au climat

    - La topographie perturbe la circulation atmosphrique- Climat froid: les glaciers sont des agents drosion et de transport de sdiments trs efficaces.- Climat chaud: laltration chimique est acclre.- Climat humide: Erosion mcanique et chimique sont favoriss.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 2

    Rivas, 2006

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 2

    La surrection du plateau tibtain a engendr le rgime de mousson.Le soleil dt sur le plateau cause une zone de upwelling (air chaud et sec) qui en rencontrant les masses dair ocanique engendre des pluiesimportantes.Au Npal, plus de 90% des prcipitations ont lieu entre juin et septembre.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 2

    Le flux de sdiment a augment dun facteur ~10 depuis 40 Ma.

    Apporte des nutriments dans les ocans

    Relche du CO2 danslatmosphre

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 3

    Lrosion est couple la surrection

    - A cause de lisostasie, lajout de masse la surface de la Terre engendre un approfondissement du Moho.- A linverse lrosion, en allgeant la crote, engendre une diminution de la profondeur du Moho.- La compensation isostatique a une longueur donde suprieure ~100 km. Cest la masse moyenne de la crote cette chelle qui dtermine la rponse isostatique lrosion.- Donc lrosion dans les valles est responsable de llvation daltitude des sommets.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 3

    On parle de rtro-action positive.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 3

    On parle de rtro-action positive.

  • Couplages Tectonique ErosionRtro-action 3

    On parle de rtro-action positive.

    Avouac & Burov, 1996

  • TectoniqueErosion

    Formation des reliefsModification du climat

    Modification de la topographie Nouvel quilibre isostatique

    Dynamique orognique

  • Couplages Tectonique ErosionMesure

    Les vitesses actuelles sont estimes partir de mesures godsiques :GPS, InSAR, nivellement,

    Pour estimer une vitesse plus long terme il est ncessaire de mesurer des marqueurs et dterminer leur ge:- Thermoluminescence- datation 14C- Cosmonucldes 10Be, 26Al, 36Cl

  • Couplages Tectonique ErosionMesure

  • Dynamique orognique

  • Couplages Tectonique ErosionMesure

  • Couplages Tectonique ErosionMesure

  • Couplages Tectonique ErosionMesure

  • Couplages Tectonique ErosionExemple himalayen

  • Couplages Tectonique ErosionExemple himalayen

    Lav et Avouac, 2000

  • Couplages Tectonique ErosionExemple himalayen

  • Couplages Tectonique ErosionExemple himalayen

  • LHomme et lrosion

  • LHomme et lrosion Comprendre les processus de surface est essentiel car nous

    vivons la surface de la Terre et que nos vies peuvent tre affectes (parfois de faon catastrophique) par ces processus.

    - Les pentes contrlent en grande partie laccumulation des sols et donc si une terre est cultivable

    - Les pentes contrlent les glissements de terrain- Les montagnes affectent le climat

    Laction de lhomme est galement un processus majeur de lvolution gomorphologique

    - Culture en terr

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