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title: "La formation des montagnes"
book: "Sciences de la Terre et de l’Univers du lycée"
subject: earth
language: fr
chapter: 20
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/20-la-formation-des-montagnes
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Earth and Space Sciences Book, One Course (one-course.com)"
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# Chapitre 20 — La formation des montagnes

Les alpinistes qui atteignent le sommet de l’Everest, à $8848.86\,\mathrm{m}$ au-dessus du niveau de la mer, se tiennent sur du calcaire. Les géologues qui ont redescendu des échantillons du sommet y ont trouvé des fragments de trilobites, d’ostracodes et de crinoïdes : des animaux marins qui vivaient il y a plus de 440 millions d’années, à l’Ordovicien. La plus haute roche du monde s’est déposée au fond d’une mer. Ce chapitre explique comment un fond marin finit sur le toit du monde : deux continents entrent en collision, et la croûte prise entre eux est comprimée, plissée, empilée et épaissie jusqu’à former une chaîne de montagnes.

![L’Everest et les nombreux glaciers qui l’entourent, vus depuis la navette spatiale Columbia le 30 novembre 1996. Photographie NASA (domaine public).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/img-a53e160d5a47.jpg)

*L’Everest et les nombreux glaciers qui l’entourent, vus depuis la navette spatiale Columbia le 30 novembre 1996. Photographie NASA (domaine public).*

**Tu sais déjà.**

Une plaque de [lithosphère océanique](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere), fabriquée à une dorsale, replonge dans le manteau à une fosse ; son [panneau plongeant](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-slab) la tire vers le bas ([Chapitre 15](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#ch-g11-subduction-zones)). La [croûte continentale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-continental-crust) est épaisse et légère, environ $2830\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ en moyenne contre $3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ pour le manteau situé dessous : elle flotte donc haut, et une croûte épaisse se dresse plus haut qu’une croûte mince, au-dessus d’une [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root) (Chapitres [19](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#ch-g12-continental-crust) et [12](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/12-lithosphere-et-asthenosphere#ch-g11-lithosphere-asthenosphere)). Une faille est une cassure le long de laquelle les deux blocs se sont déplacés ; à une [faille normale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault), le bloc situé au-dessus du plan de faille est descendu, comme là où la croûte est étirée à une dorsale lente ([Chapitre 14](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#ch-g11-ocean-ridges)).

## 20.1 De la subduction à la collision

Un océan consommé à une fosse plus vite qu’il n’est fabriqué à sa dorsale rétrécit. Un continent porté par la plaque qui plonge se rapproche de la fosse à la vitesse de la plaque, et finit par y arriver. La [lithosphère océanique](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) qui le précédait est descendue ; le continent ne peut pas la suivre, car sa croûte est trop légère pour s’enfoncer dans le manteau, plus dense. La [subduction](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-subduction) s’arrête. Les deux continents sont pressés l’un contre l’autre, et le [panneau plongeant](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-slab) qui pendait sous le fond océanique finit par se détacher et sombrer dans le manteau.

**Définition 20.1 (Collision continentale).**

Une *collision continentale* est la rencontre de deux continents à une limite de plaques convergente, une fois que la [lithosphère océanique](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) qui les séparait a été subduite. Aucun des deux continents ne s’enfonce : la croûte prise entre eux est déformée et épaissie en une chaîne de montagnes.

![De la subduction à la collision (sans échelle). 1 : un océan se ferme à mesure que son fond plonge à une fosse. 2 : le continent arrive à la fosse et ne peut pas s’enfoncer ; des écailles de fond océanique sont poussées sur son bord. 3 : la croûte prise entre les deux continents est raccourcie et épaissie en une chaîne de montagnes qui repose sur une racine ; la ligne où les deux continents sont soudés, jalonnée d’écailles de fond océanique, est la suture ; le panneau plongeant se détache et sombre.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-903af0003967.svg)

*De la [subduction](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-subduction) à la collision (sans échelle). 1 : un océan se ferme à mesure que son fond plonge à une fosse. 2 : le continent arrive à la fosse et ne peut pas s’enfoncer ; des écailles de fond océanique sont poussées sur son bord. 3 : la croûte prise entre les deux continents est raccourcie et épaissie en une chaîne de montagnes qui repose sur une [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root) ; la ligne où les deux continents sont soudés, jalonnée d’écailles de fond océanique, est la [suture](#def-g12-mountain-building-suture) ; le [panneau plongeant](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-slab) se détache et sombre.*

### 20.1.1 La trace d’un océan disparu

Une fois l’océan refermé, les deux continents sont soudés le long d’une ligne.

**Définition 20.2 (Suture).**

Une *suture* est la ligne, ou la zone étroite, le long de laquelle deux continents ont été réunis par une collision, une fois la [subduction](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-subduction) arrêtée entre eux : la trace d’une ancienne limite de plaques. Elle marque l’endroit où se trouvait l’océan qui les séparait.

Qu’est-ce qui signale une [suture](#def-g12-mountain-building-suture) ? Le long de beaucoup d’entre elles affleurent des corps de roches qui n’ont leur place nulle part sur un continent : de haut en bas, des sédiments marins, des basaltes en coussins, une masse de [dykes](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/17-les-roches-magmatiques#def-g11-igneous-rocks-intrusion) verticaux accolés les uns aux autres, du [gabbro](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-gabbro) et, à la base, de la [péridotite](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-peridotite) du manteau : les couches du fond océanique ([Chapitre 14](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#ch-g11-ocean-ridges)), avec le sommet du manteau sous elles.

**Définition 20.3 (Ophiolite).**

Une *ophiolite* est un morceau de [lithosphère océanique](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) — sédiments, basaltes en coussins, complexe filonien, [gabbro](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-gabbro) et [péridotite](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-peridotite) du manteau — poussé sur une [croûte continentale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-continental-crust).

Une [ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite) est un fond océanique échoué : une écaille de l’océan disparu, poussée sur un continent au lieu de sombrer avec le reste. Les montagnes soulevées par une collision contiennent couramment un peu de [croûte océanique](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-oceanic-lithosphere) et de manteau supérieur, car c’est là qu’un océan s’est refermé. Dans le sud du Tibet, les [ophiolites](#def-g12-mountain-building-ophiolite) alignées le long de la [suture](#def-g12-mountain-building-suture) de l’Indus–Tsangpo sont les restes d’un océan appelé Néotéthys, qui s’étendait entre l’Inde et la région de Lhassa ; un [gabbro](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-gabbro) y a été daté de 243 millions d’années.

![Laves en coussins de l’ophiolite de Semail à Wadi Jizzi, en Oman : une lave refroidie sous l’eau en coussins arrondis, aujourd’hui à l’air libre. Photographie Lionel Duchoiselle (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/img-ea362df4f5af.jpg)

*Laves en coussins de l’[ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite) de Semail à Wadi Jizzi, en Oman : une lave refroidie sous l’eau en coussins arrondis, aujourd’hui à l’air libre. Photographie Lionel Duchoiselle (CC BY-SA 3.0).*

## 20.2 Raccourcir la croûte

Comprimé latéralement, un corps de roche se casse s’il est froid et cassant ; s’il est assez chaud pour se comporter de façon plastique, il se plisse. Une chaîne de montagnes est pleine de [plis](#def-g12-mountain-building-fold) comme de failles.

### 20.2.1 Les plis

**Définition 20.4 (Pli ; anticlinal ; synclinal ; axe du pli).**

Un *pli* est une courbure de couches de roches. Ses côtés inclinés sont les *flancs* ; ils se rejoignent à la *charnière*, là où les couches sont le plus courbées, et la ligne qui suit la charnière est l’*axe du pli*. Un *anticlinal* est un pli dont les couches se courbent vers le haut, ses flancs plongeant en s’écartant de l’axe ; un *synclinal* est un pli dont les couches se courbent vers le bas, ses flancs plongeant vers l’axe.

Le plan qui passe par les charnières des couches successives est le plan axial. Anticlinaux et synclinaux vont en général par paires, le flanc de l’un étant le flanc du suivant. Les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) ont toutes les tailles, du microscopique à plusieurs dizaines de kilomètres. Une fois érodé, un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) montre ses couches les plus anciennes en son cœur, et un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) ses couches les plus jeunes ; un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) n’est pas forcément une crête, ni un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) une vallée, car l’érosion suit les couches dures et tendres plutôt que la forme du [pli](#def-g12-mountain-building-fold).

![Un anticlinal et un synclinal recoupés par une surface d’érosion plane (bloc-diagramme sans échelle). Les axes des plis suivent les charnières ; les tirets sont les traces des plans axiaux. Sur la surface du haut, l’anticlinal érodé montre des couches plus anciennes en son cœur, le synclinal des couches plus jeunes.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-dd360738439a.svg)

*Un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) et un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) recoupés par une surface d’érosion plane (bloc-diagramme sans échelle). Les axes des [plis](#def-g12-mountain-building-fold) suivent les charnières ; les tirets sont les traces des plans axiaux. Sur la surface du haut, l’[anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) érodé montre des couches plus anciennes en son cœur, le [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) des couches plus jeunes.*

![Des couches de roches plissées dans une falaise de l’Himalaya, à environ 3\, km au nord-est de Jomsom, dans les gorges de la Kali Gandaki, au Népal. Photographie Jean-Marie Hullot (CC BY 2.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/img-a9951579c32c.jpg)

*Des couches de roches plissées dans une falaise de l’Himalaya, à environ $3\,\mathrm{km}$ au nord-est de Jomsom, dans les gorges de la Kali Gandaki, au Népal. Photographie Jean-Marie Hullot (CC BY 2.0).*

La couverture des collines de Varden est plissée de la même façon, bien plus doucement. Son grès, son calcaire, son argilite et sa craie se sont déposés à plat, puis ont été courbés en un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) et un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) dont les flancs plongent de $12{}^{\circ}$ ; une [faille normale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) plus récente les recoupe.

![schiste grès calcaire argilite craie Coupe A–B à travers les collines de Varden, du sud-ouest au nord-est. La couverture repose sur le socle de schiste et elle est plissée en un anticlinal et un synclinal ; la faille normale, plus récente que les plis, abaisse le bloc nord-est. L’échelle verticale est étirée 2.5 fois, ce qui fait paraître les flancs plus raides qu’ils ne le sont. Données : le modèle de la région propre à la série.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-1eb4e7a4089c.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-566c770c31bd.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-ee5920d88bfa.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-41b4d681a317.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-2acb61d968b9.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-6b6f7d480ea2.svg)

*![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-566c770c31bd.svg) schiste ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-ee5920d88bfa.svg) grès ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-41b4d681a317.svg) calcaire ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-2acb61d968b9.svg) argilite ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-6b6f7d480ea2.svg) craie *exagération verticale $\times 2.5$* Coupe A–B à travers les collines de Varden, du sud-ouest au nord-est. La couverture repose sur le socle de schiste et elle est plissée en un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) et un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) ; la [faille normale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault), plus récente que les [plis](#def-g12-mountain-building-fold), abaisse le bloc nord-est. L’échelle verticale est étirée 2.5 fois, ce qui fait paraître les flancs plus raides qu’ils ne le sont. Données : le modèle de la région propre à la série.*

### 20.2.2 Failles inverses, chevauchements et nappes

Là où la croûte est comprimée alors qu’elle est froide et cassante, elle se rompt le long de failles d’un autre type que les [failles normales](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) d’une croûte étirée.

**Définition 20.5 (Faille inverse ; chevauchement).**

Une *faille inverse* est une faille inclinée le long de laquelle le bloc situé au-dessus du plan de faille est monté par rapport au bloc situé au-dessous. Les failles inverses se forment là où la croûte est comprimée. Un *chevauchement* est une faille inverse à faible pendage, inférieur à $45{}^{\circ}$.

Un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) peut transporter une lame de roches sur des dizaines de kilomètres : des roches plus anciennes viennent alors reposer sur des roches plus jeunes, à l’inverse de l’ordre dans lequel elles se sont déposées. Dans les montagnes Rocheuses, le chevauchement de McConnell a poussé un empilement de roches sédimentaires épais d’environ $800\,\mathrm{m}$ sur quelque $40\,\mathrm{km}$, d’ouest en est : un calcaire vieux d’environ 500 millions d’années repose aujourd’hui sur une pélite vieille d’environ 75 millions d’années.

**Définition 20.6 (Nappe de charriage).**

Une *nappe de charriage* est une grande lame de roches transportée sur une longue distance, souvent des dizaines de kilomètres, par-dessus les roches sous-jacentes, le long d’un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) presque plat.

Une [nappe de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe) peut transporter des roches formées très loin, voire des écailles de fond océanique ; elle peut elle-même être plissée, ses couches renversées. Les chaînes de montagnes empilent les nappes les unes sur les autres. L’érosion perce ensuite des trous dans une nappe, ouvrant des fenêtres sur les roches du dessous, et en laisse des morceaux isolés posés sur les roches plus jeunes.

![Une nappe de charriage (sans échelle) : une lame de roches plus anciennes transportée le long d’un chevauchement presque plat par-dessus des roches plus jeunes restées en place. L’érosion y a percé une fenêtre et en a laissé un morceau isolé à gauche. Les dents du chevauchement pointent vers le bloc qui est passé par-dessus.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-1968956e578a.svg)

*Une [nappe de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe) (sans échelle) : une lame de roches plus anciennes transportée le long d’un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) presque plat par-dessus des roches plus jeunes restées en place. L’érosion y a percé une fenêtre et en a laissé un morceau isolé à gauche. Les dents du [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) pointent vers le bloc qui est passé par-dessus.*

![Le chevauchement de Glaris, dans les Alpes de l’est de la Suisse. Les roches sombres des sommets, déposées au Permien, il y a environ 299 à 252 millions d’années, reposent sur des roches plus claires et bien plus jeunes ; le chevauchement est la limite nette qui les sépare. Les roches du dessus se sont déplacées de quelque 40 à 50\, km. Photographie Christian Heine (CC BY-SA 3.0).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/img-ca612aaebe24.jpg)

*Le chevauchement de Glaris, dans les Alpes de l’est de la Suisse. Les roches sombres des sommets, déposées au Permien, il y a environ 299 à 252 millions d’années, reposent sur des roches plus claires et bien plus jeunes ; le [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) est la limite nette qui les sépare. Les roches du dessus se sont déplacées de quelque 40 à $50\,\mathrm{km}$. Photographie Christian Heine (CC BY-SA 3.0).*

### 20.2.3 Mesurer le raccourcissement

Les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) comme les [chevauchements](#def-g12-mountain-building-thrust) raccourcissent la croûte dans la direction où elle est comprimée.

**Définition 20.7 (Raccourcissement).**

Le *raccourcissement* d’une couche est la fraction de sa longueur qu’elle a perdue : si elle était longue de $L_0$ et s’étend aujourd’hui sur $L$,

$$
e = \frac{L_0 - L}{L_0}.
$$

Pour le mesurer, il faut connaître la longueur initiale $L_0$. Dans beaucoup de [plis](#def-g12-mountain-building-fold), les couches gardent leur épaisseur en se courbant, en glissant les unes sur les autres comme les pages d’un livre que l’on courbe ; une telle couche n’est pas étirée dans sa longueur. Cela donne la longueur initiale.

**Proposition 20.8 (Le raccourcissement d’une couche plissée).**

Si une couche s’est plissée sans être étirée ni comprimée dans sa longueur, sa longueur initiale $L_0$ est sa longueur mesurée le long de la couche plissée. Pour un [pli](#def-g12-mountain-building-fold) à flancs droits plongeant d’un angle $\theta$,

$$
e = 1 - \cos\theta .
$$

**Démonstration.** Déplier la couche, sans l’étirer, l’étale à plat sans changer sa longueur ; $L_0$ est donc la longueur mesurée le long de la couche. Sur un flanc droit de longueur $\ell$ plongeant de $\theta$, la distance horizontale parcourue est $\ell\cos\theta$ (triangle rectangle). En ajoutant tous les flancs, la couche de longueur $L_0$ s’étend sur $L = L_0\cos\theta$, et $e = (L_0 - L_0\cos\theta)/L_0 =
1 - \cos\theta$. ∎

![À gauche : une couche plissée s’étend sur L ; étalée à plat, sans être étirée, elle est longue de L_0 (ici, les plis sont aussi hauts que le quart de leur longueur d’onde, et L vaut 68\,\% de L_0). À droite : le raccourcissement d’un pli à flancs droits, 1 -, en fonction du pendage de ses flancs. Des plis doux raccourcissent très peu une couche.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-21a34726090c.svg)

*À gauche : une couche plissée s’étend sur $L$ ; étalée à plat, sans être étirée, elle est longue de $L_0$ (ici, les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) sont aussi hauts que le quart de leur longueur d’onde, et $L$ vaut $68\,\%$ de $L_0$). À droite : le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) d’un [pli](#def-g12-mountain-building-fold) à flancs droits, $1 - \cos\theta$, en fonction du pendage de ses flancs. Des [plis](#def-g12-mountain-building-fold) doux raccourcissent très peu une couche.*

**Méthode 20.9 (Mesurer le raccourcissement sur une coupe).**

1. Vérifier que la coupe est dessinée à l’échelle vraie. Si son échelle verticale est étirée, les pendages et les longueurs le long des couches sont trop grands : la redessiner, ou corriger d’abord chaque pendage.
2. Choisir une limite de couche que l’on peut suivre d’un bout à l’autre de la coupe ; là où une faille la coupe, raccorder les deux extrémités coupées comme elles l’étaient avant le jeu de la faille.
3. Mesurer sa longueur le long de la couche, $L_0$ : la suivre avec un fil, ou additionner de courts segments droits.
4. Mesurer la distance horizontale entre ses deux extrémités, $L$ .
5. Calculer $e = (L_0 - L)/L_0$ ; pour des flancs droits de pendage connu, $e = 1 - \cos\theta$ le donne directement.

**Exemple 20.10 (Les plis de Varden).**

Les flancs des [plis](#def-g12-mountain-building-fold) de Varden plongent de $12{}^{\circ}$ : la couverture a donc été raccourcie de $e = 1 - \cos12{}^{\circ} = 1 - 0.978 = 0.022$, environ $2.2\,\%$ : une bande de la région large aujourd’hui de $10\,\mathrm{km}$ était large de $10/\cos12{}^{\circ} \approx
10.22\,\mathrm{km}$ avant le plissement. Mesurés sur la coupe A–B telle qu’elle est dessinée, les flancs paraîtraient plonger d’environ $28{}^{\circ}$, car l’échelle verticale est étirée 2.5 fois : $\tan\theta$ est multipliée par 2.5, et $\arctan(2.5
\tan12{}^{\circ}) \approx 28{}^{\circ}$. Pris pour argent comptant, cela donnerait un [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) de $12\,\%$, plus de cinq fois trop.

Les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) doux absorbent peu. Une chaîne aux [plis](#def-g12-mountain-building-fold) serrés, dont les flancs plongent de $60{}^{\circ}$, a été raccourcie de moitié ; et un seul [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) presque plat qui a transporté une nappe sur $40\,\mathrm{km}$ absorbe $40\,\mathrm{km}$ de [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening), autant qu’une très large bande de [plis](#def-g12-mountain-building-fold) doux.

## 20.3 Épaississement et soulèvement

Le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) ne détruit pas la roche. Une bande de croûte comprimée jusqu’à une fraction de sa largeur initiale garde son volume : elle doit donc s’épaissir. Si une croûte épaisse de $H_0$ est raccourcie d’une largeur $L_0$ à une largeur $L$ sur toute la longueur de la chaîne, sa section garde son aire, $H L = H_0 L_0$, et

$$
H = H_0\,\frac{L_0}{L} = \frac{H_0}{1 - e}.
$$

Une croûte épaisse de $35\,\mathrm{km}$ raccourcie de $50\,\%$ devient épaisse de $70\,\mathrm{km}$. L’[isostasie](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/12-lithosphere-et-asthenosphere#def-g11-lithosphere-asthenosphere-isostasy) fait alors le reste : une croûte plus épaisse flotte plus haut, au-dessus d’une [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root) plus profonde ([Proposition 12.5](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/12-lithosphere-et-asthenosphere#prop-g11-lithosphere-asthenosphere-airy)). Avec le modèle d’Airy et les masses volumiques du rappel, une croûte plus épaisse de $\Delta H$ se dresse plus haut de $\Delta H\,(\rho_m - \rho_c)/\rho_m = \Delta H
\times 550/3380$, environ un sixième du surcroît d’épaisseur ; les cinq autres sixièmes forment la [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root). La croûte est épaisse de 35 à $40\,\mathrm{km}$ loin des chaînes de montagnes, et de 50 à $70\,\mathrm{km}$ sous elles : plus les montagnes sont hautes, plus la croûte est épaisse.

C’est ainsi que le calcaire d’un fond marin est arrivé au sommet de l’Everest : déposé au fond d’une mer, il a été emporté vers le nord avec l’Inde, empilé dans les écailles chevauchantes de l’Himalaya, et soulevé à mesure que la croûte située sous lui s’épaississait et montait. Un tel mouvement vertical de la croûte s’appelle un soulèvement.

## 20.4 Deux chaînes

### 20.4.1 L’Himalaya

L’Himalaya s’étend sur $2900\,\mathrm{km}$ le long de la frontière entre l’Inde et le Tibet. Il y a environ 80 millions d’années, l’Inde se trouvait à quelque $6400\,\mathrm{km}$ au sud de l’Asie, de l’autre côté d’un océan, et se déplaçait vers le nord à environ $9\,\mathrm{cm}$ par an ; elle a rencontré l’Asie il y a 40 à 50 millions d’années, et sa progression vers le nord a alors ralenti. Les reconstitutions des plaques retracent ce voyage en détail : construites à partir de nombreux types d’indices, parmi lesquels les [traces des points chauds](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/13-les-plaques-et-leurs-mouvements#def-g11-plate-motions-hotspot-track) ([Chapitre 13](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/13-les-plaques-et-leurs-mouvements#ch-g11-plate-motions)), elles ramènent les plaques en arrière dans le temps, étape par étape.

![À gauche : la latitude d’un point du centre de l’Inde (78 E, 20 N aujourd’hui) et de Lhassa, au nord de la suture, au cours des 100 derniers millions d’années, dans deux reconstitutions des plaques publiées (2022 et 2019). À droite : la vitesse de l’Inde vers le nord dans chaque étape de 5 millions d’années. La bande grisée marque l’intervalle d’il y a 50 à 40 millions d’années. Données : R. D. Müller et ses collègues (2019, 2022), calcul avec le GPlates Web Service.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-b7c2fe26bfb5.svg)

*À gauche : la latitude d’un point du centre de l’Inde ($78{}^{\circ}$ E, $20{}^{\circ}$ N aujourd’hui) et de Lhassa, au nord de la [suture](#def-g12-mountain-building-suture), au cours des 100 derniers millions d’années, dans deux reconstitutions des plaques publiées (2022 et 2019). À droite : la vitesse de l’Inde vers le nord dans chaque étape de 5 millions d’années. La bande grisée marque l’intervalle d’il y a 50 à 40 millions d’années. Données : R. D. Müller et ses collègues (2019, 2022), calcul avec le GPlates Web Service.*

Les deux reconstitutions concordent à quelques degrés près. Entre 65 et 50 millions d’années, l’Inde s’est déplacée vers le nord à environ $13\,\mathrm{cm}$ par an ; entre 50 et 40 millions d’années, sa vitesse a chuté, et depuis 40 millions d’années elle se déplace à environ $4\,\mathrm{cm}$ par an, moins d’un tiers de sa vitesse passée. Lhassa, du côté asiatique, s’est aussi déplacée vers le nord, mais bien plus lentement.

**Exemple 20.11 (La vitesse de l’Inde).**

Dans la reconstitution de 2022, le centre de l’Inde se trouvait à $12.10{}^{\circ}$ S il y a 60 millions d’années et à $0.68{}^{\circ}$ S il y a 50 millions d’années. Un degré de latitude vaut $2\pi R/360 = 2\pi \times 6371\,\mathrm{km}/360 \approx 111.2\,\mathrm{km}$. L’Inde s’est déplacée vers le nord de $(12.10 - 0.68) \times 111.2 \approx 1270\,\mathrm{km}$ en 10 millions d’années : $127\,\mathrm{km}$ par million d’années, c’est-à-dire $127 \times 10^{6}\,\mathrm{mm} /
10^{6}\text{ ans} = 127\,\mathrm{mm}$, environ $13\,\mathrm{cm}$, par an.

Le ralentissement est interprété comme la marque de la collision : la [croûte continentale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-continental-crust) qui arrivait à la fosse ne pouvait pas s’enfoncer, et l’Inde a été freinée. La date exacte du premier contact est encore débattue : les estimations vont d’environ 60 à 54 millions d’années, et certains géologues soutiennent que l’Inde a d’abord rencontré une chaîne d’îles volcaniques et n’a atteint l’Asie elle-même qu’il y a environ 34 millions d’années. L’Inde ne s’est pas arrêtée : les pôles de rotation des plaques actuelles la déplacent vers l’Eurasie à environ $4.5\,\mathrm{cm}$ par an à travers l’Himalaya ([Chapitre 13](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/13-les-plaques-et-leurs-mouvements#ch-g11-plate-motions)), et la poussée chasse des parties de l’Asie vers l’est.

Au nord de l’Himalaya, le plateau du Tibet culmine en moyenne à environ $4600\,\mathrm{m}$, au-dessus d’une croûte épaisse d’environ $70\,\mathrm{km}$ ([Chapitre 12](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/12-lithosphere-et-asthenosphere#ch-g11-lithosphere-asthenosphere)). Entre l’Inde et le Tibet s’étend la [suture](#def-g12-mountain-building-suture) de l’Indus–Tsangpo et ses [ophiolites](#def-g12-mountain-building-ophiolite) ; au sud de celle-ci, l’Himalaya est fait en grande partie de sédiments déposés sur la bordure nord de l’Inde, puis empilés, plissés et faillés, le calcaire du sommet de l’Everest parmi eux.

### 20.4.2 Les Alpes, et toute une ceinture

Les Alpes ont une histoire semblable, à une échelle plus petite : elles se sont élevées là où l’Afrique est entrée en collision avec l’Europe. Elles aussi contiennent des [ophiolites](#def-g12-mountain-building-ophiolite), et de grands [chevauchements](#def-g12-mountain-building-thrust) : au chevauchement de Glaris, des roches permiennes ont été transportées par-dessus des roches bien plus jeunes. Les Alpes et l’Himalaya appartiennent à une même longue ceinture de montagnes, qui passe par le Zagros, en Iran, là où l’Afrique et l’Inde sont entrées en collision avec l’Eurasie.

![La ceinture de montagnes jeunes de l’Atlantique au Tibet : les reliefs élevés (chaque carré est une maille de 1 degré), les séismes superficiels de magnitude 6 ou plus de 1976 à 2025 (à moins de 70\, km de profondeur), et les limites de collision entre plaques (trait bleu). La flèche montre le mouvement de l’Inde vers l’Eurasie. Données : ETOPO1, catalogue des séismes de l’USGS, limites de plaques de Bird (2003), terres émergées d’après Natural Earth.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/earth-2/g12-mountain-building/fig-cf9fd5598ac8.svg)

*La ceinture de montagnes jeunes de l’Atlantique au Tibet : les reliefs élevés (chaque carré est une maille de 1 degré), les séismes superficiels de magnitude 6 ou plus de 1976 à 2025 (à moins de $70\,\mathrm{km}$ de profondeur), et les limites de collision entre plaques (trait bleu). La flèche montre le mouvement de l’Inde vers l’Eurasie. Données : ETOPO1, catalogue des séismes de l’USGS, limites de plaques de Bird (2003), terres émergées d’après Natural Earth.*

Les reliefs élevés et les séismes suivent la même bande étroite. La collision n’est pas terminée : les séismes montrent que la croûte continue de se rompre le long de toute la ceinture, et que les montagnes sont encore en train de se former.

## 20.5 Exercices

**Exercice 20.1 ★.**

Associer chaque terme à sa description : [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold), [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold), [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust), [nappe de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe), [suture](#def-g12-mountain-building-suture), [ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite). (a) une [faille inverse](#def-g12-mountain-building-thrust) à faible pendage ; (b) un morceau de fond océanique trouvé sur la terre ferme ; (c) un [pli](#def-g12-mountain-building-fold) dont les flancs plongent vers son axe ; (d) la ligne où deux continents ont été réunis ; (e) un [pli](#def-g12-mountain-building-fold) dont les flancs plongent en s’écartant de son axe ; (f) une grande lame de roches transportée loin le long d’un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust).

**Solution de Exercice 20.1.**

(a) [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) ; (b) [ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite) ; (c) [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) ; (d) [suture](#def-g12-mountain-building-suture) ; (e) [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) ; (f) [nappe de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe).

**Exercice 20.2 ★.**

De part et d’autre d’une vallée, les couches du côté ouest plongent de $20{}^{\circ}$ vers l’ouest et celles du côté est de $20{}^{\circ}$ vers l’est. (1) Le [pli](#def-g12-mountain-building-fold) qui les sépare est-il un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) ou un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) ? (2) Après l’érosion, trouve-t-on le long de son axe les couches les plus anciennes ou les plus jeunes ? (3) La vallée doit-elle se trouver au-dessus d’un [synclinal](#def-g12-mountain-building-fold) ?

**Solution de Exercice 20.2.**

(1) Les flancs plongent en s’écartant de l’[axe du pli](#def-g12-mountain-building-fold) : c’est un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold). (2) Les couches les plus anciennes. (3) Non : l’érosion suit les couches dures et tendres, pas la forme du [pli](#def-g12-mountain-building-fold) ; le cœur d’un [anticlinal](#def-g12-mountain-building-fold) peut être creusé en vallée.

**Exercice 20.3 ★.**

Une couche est plissée en flancs droits qui plongent de $30{}^{\circ}$. (1) Calculer son [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening). (2) Elle s’étend aujourd’hui sur $6.0\,\mathrm{km}$. Quelle était sa longueur ?

**Solution de Exercice 20.3.**

(1) $e = 1 - \cos30{}^{\circ} = 1 - 0.866 = 0.134$, environ $13\,\%$. (2) $L_0 = 6.0/\cos30{}^{\circ} \approx 6.9\,\mathrm{km}$.

**Exercice 20.4 ★.**

(1) Le long d’une faille, le bloc situé au-dessus du plan de faille est descendu. S’agit-il d’une [faille normale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) ou inverse, et la croûte a-t-elle été étirée ou comprimée ? (2) Une [faille inverse](#def-g12-mountain-building-thrust) a un pendage de $25{}^{\circ}$ : est-ce un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) ?

**Solution de Exercice 20.4.**

(1) Une [faille normale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-normal-fault) ; la croûte a été étirée. (2) Oui : c’est une [faille inverse](#def-g12-mountain-building-thrust) de pendage inférieur à $45{}^{\circ}$.

**Exercice 20.5 ★.**

(1) Ranger de haut en bas ces roches d’une [ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite) : [gabbro](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-gabbro), sédiments marins, [péridotite](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-peridotite), basaltes en coussins, complexe filonien. (2) Pourquoi les basaltes en coussins montrent-ils que la roche s’est formée sous l’eau ? (3) Pourquoi trouve-t-on des [ophiolites](#def-g12-mountain-building-ophiolite) le long des [sutures](#def-g12-mountain-building-suture) ?

**Solution de Exercice 20.5.**

(1) Sédiments marins, basaltes en coussins, complexe filonien, [gabbro](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-gabbro), [péridotite](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/14-les-dorsales-oceaniques-et-la-lithosphere-oceanique#def-g11-ocean-ridges-peridotite). (2) La lave ne forme des coussins que lorsqu’elle refroidit dans l’eau. (3) Une [ophiolite](#def-g12-mountain-building-ophiolite) est un morceau de l’océan qui séparait deux continents ; lors de leur collision, des écailles de son fond ont été poussées sur leurs bords au lieu de s’enfoncer : on les trouve donc là où l’océan s’est refermé, le long de la [suture](#def-g12-mountain-building-suture).

**Exercice 20.6 ★★.**

Sur une coupe à l’échelle vraie, on suit une limite de grès le long de quatre segments droits longs de $2.1\,\mathrm{km}$, $1.8\,\mathrm{km}$, $2.4\,\mathrm{km}$ et $1.6\,\mathrm{km}$ ; ses extrémités sont distantes de $6.0\,\mathrm{km}$. (1) Calculer le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening). (2) Si les quatre flancs plongent tous du même angle, quel est cet angle ?

**Solution de Exercice 20.6.**

(1) $L_0 = 2.1 + 1.8 + 2.4 + 1.6 = 7.9\,\mathrm{km}$ ; $e = (7.9 - 6.0)/7.9 \approx 0.24$, soit $24\,\%$. (2) $\cos\theta =
6.0/7.9 \approx 0.759$, $\theta \approx 41{}^{\circ}$.

**Exercice 20.7 ★★.**

Le bloc supérieur d’un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) de pendage $10{}^{\circ}$ s’est déplacé de $45\,\mathrm{km}$ le long du plan de faille. (1) De combien s’est-il déplacé horizontalement ? (2) De combien s’est-il élevé ? (3) Quelle largeur de [plis](#def-g12-mountain-building-fold) aux flancs plongeant de $12{}^{\circ}$ absorberait le même [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) horizontal ?

**Solution de Exercice 20.7.**

(1) $45\cos10{}^{\circ} \approx 44.3\,\mathrm{km}$. (2) $45\sin10{}^{\circ} \approx
7.8\,\mathrm{km}$. (3) De tels [plis](#def-g12-mountain-building-fold) raccourcissent de $1 - \cos12{}^{\circ} \approx 0.0219$ : la bande devait être large de $44.3/0.0219 \approx 2000\,\mathrm{km}$ avant le plissement.

**Exercice 20.8 ★★.**

Le long du chevauchement de McConnell, un calcaire vieux d’environ 500 millions d’années repose sur une pélite vieille d’environ 75 millions d’années. (1) Quel principe de datation relative tromperait un géologue qui ignorerait la faille ? (2) De combien la roche du dessus est-elle plus ancienne ? (3) La lame chevauchante est épaisse d’environ $800\,\mathrm{m}$ et s’est déplacée de $40\,\mathrm{km}$ : combien de fois sa propre épaisseur cela représente-t-il ?

**Solution de Exercice 20.8.**

(1) La superposition : lue sans tenir compte de la faille, la roche du dessus passerait pour la plus jeune. (2) $500 - 75 = 425$ millions d’années. (3) $40\,000\,\mathrm{m} /
800\,\mathrm{m} = 50$ fois.

**Exercice 20.9 ★★.**

Dans la reconstitution de 2022, le centre de l’Inde se trouvait à $30.23{}^{\circ}$ S il y a 80 millions d’années et à $19.38{}^{\circ}$ S il y a 66 millions d’années. (1) De combien s’est-il déplacé vers le nord ? (2) À quelle vitesse moyenne, en $\mathrm{cm}$ par an ? (3) Comparer au résumé de l’US Geological Survey, environ $9\,\mathrm{m}$ par siècle.

**Solution de Exercice 20.9.**

(1) $(30.23 - 19.38) \times 111.2 = 10.85 \times 111.2 \approx
1207\,\mathrm{km}$. (2) $1207/14 \approx 86\,\mathrm{km}$ par million d’années, soit $86\,\mathrm{mm}$, environ $8.6\,\mathrm{cm}$, par an. (3) $9\,\mathrm{m}$ par siècle font $9\,\mathrm{cm}$ par an : les deux valeurs concordent à environ $5\,\%$ près.

**Exercice 20.10 ★★.**

Une croûte épaisse de $35\,\mathrm{km}$ est raccourcie de $40\,\%$ sur toute une chaîne. (1) Quelle épaisseur atteint-elle ? (2) Avec $\rho_c =
2830\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ et $\rho_m = 3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, de combien se dresse-t-elle plus haut, et quelle est la profondeur de sa [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root) supplémentaire ?

**Solution de Exercice 20.10.**

(1) $H = 35/(1 - 0.40) \approx 58\,\mathrm{km}$. (2) $\Delta H \approx
23.3\,\mathrm{km}$ ; elle se dresse plus haut de $23.3 \times 550/3380 \approx
3.8\,\mathrm{km}$, et sa [racine](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-root) supplémentaire est profonde de $23.3 - 3.8 \approx 19.5\,\mathrm{km}$.

**Exercice 20.11 ★★.**

Sur une coupe dessinée avec une échelle verticale étirée 3 fois, un flanc semble plonger de $40{}^{\circ}$. (1) Quel est son pendage vrai ? (2) Calculer le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) à partir du pendage vrai et à partir du pendage lu sur le dessin. (3) Pourquoi les coupes servant à mesurer le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) doivent-elles être dessinées à l’échelle vraie ?

**Solution de Exercice 20.11.**

(1) Le dessin multiplie $\tan\theta$ par 3 : $\tan\theta = \tan40{}^{\circ}/3
\approx 0.280$, $\theta \approx 15.6{}^{\circ}$. (2) Pendage vrai : $1 - \cos15.6{}^{\circ}
\approx 0.037$, soit $3.7\,\%$ ; pendage lu sur le dessin : $1 - \cos40{}^{\circ}
\approx 0.234$, soit $23\,\%$. (3) Une échelle verticale étirée redresse les pendages et allonge les couches : elle fait paraître le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) plusieurs fois trop grand.

**Exercice 20.12 ★★★.**

Les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) arrondis dessinés dans ce chapitre, aussi hauts que le quart de leur longueur d’onde, ont un [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) de $31.7\,\%$ ; leur pendage le plus fort est d’environ $57.5{}^{\circ}$. (1) Une couche ainsi plissée s’étend sur $10\,\mathrm{km}$ : quelle était sa longueur ? (2) Calculer le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) d’un [pli](#def-g12-mountain-building-fold) à flancs droits de pendage $57.5{}^{\circ}$. (3) Expliquer pourquoi le [pli](#def-g12-mountain-building-fold) à flancs droits raccourcit davantage pour le même pendage maximal.

**Solution de Exercice 20.12.**

(1) $L_0 = 10/(1 - 0.317) \approx 14.6\,\mathrm{km}$. (2) $1 - \cos57.5{}^{\circ}
\approx 1 - 0.537 = 0.463$, soit $46\,\%$. (3) Dans le [pli](#def-g12-mountain-building-fold) arrondi, seule une courte partie de la couche plonge de $57.5{}^{\circ}$ ; près des charnières, elle est presque plate, et les parties plates ne sont pas raccourcies. Dans le [pli](#def-g12-mountain-building-fold) à flancs droits, toute la couche plonge de $57.5{}^{\circ}$.

**Exercice 20.13 ★★★.**

Au nord de l’Himalaya, à $85{}^{\circ}$ E $28{}^{\circ}$ N, les pôles de rotation donnent à l’Inde, par rapport à l’Eurasie, une vitesse de $16.6\,\mathrm{mm}/\mathrm{an}$ vers l’est et de $41.8\,\mathrm{mm}/\mathrm{an}$ vers le nord. Sur les 5 derniers millions d’années, la reconstitution de 2022 donne au centre de l’Inde une vitesse vers le nord supérieure de $23.5\,\mathrm{mm}/\mathrm{an}$ à celle de Lhassa. (1) Trouver la vitesse de l’Inde par rapport à l’Eurasie. (2) En admettant que les composantes nord puissent être comparées, quel [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) nord–sud par million d’années reste-t-il pour la région située au nord de Lhassa ? (3) Où trouve-t-on dans le chapitre un signe que cette région se déforme ?

**Solution de Exercice 20.13.**

(1) $\sqrt{16.6^2 + 41.8^2} \approx 45.0\,\mathrm{mm}/\mathrm{yr}$. (2) $41.8 - 23.5 =
18.3\,\mathrm{mm}$ par an, soit environ $18\,\mathrm{km}$ de [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) nord–sud par million d’années au nord de Lhassa. (3) Lhassa elle-même s’est déplacée vers le nord, et les séismes de la ceinture s’étendent loin au nord de l’Himalaya, à travers l’Asie : la croûte continue de s’y rompre.

**Exercice 20.14 ★★★.**

Dans les Alpes, une [nappe de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe) a été transportée sur $45\,\mathrm{km}$ le long d’un [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) de pendage presque nul. (1) Quel [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) ce [chevauchement](#def-g12-mountain-building-thrust) a-t-il absorbé ? (2) Quelle largeur, avant plissement, d’une couverture plissée comme celle des collines de Varden (flancs à $12{}^{\circ}$) absorberait le même [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) ? (3) Que montre ce calcul sur la façon dont les chaînes de montagnes absorbent de grandes convergences ?

**Solution de Exercice 20.14.**

(1) Son pendage est presque nul : le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) est égal au déplacement, $45\,\mathrm{km}$. (2) $45/(1 - \cos12{}^{\circ}) = 45/0.0219 \approx 2060\,\mathrm{km}$. (3) Les grandes convergences sont absorbées surtout par les [chevauchements](#def-g12-mountain-building-thrust) et les [nappes de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe), et par les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) serrés ; les [plis](#def-g12-mountain-building-fold) doux absorbent très peu.

**Exercice 20.15 ★★★.**

Le calcaire du sommet de l’Everest s’est déposé sur un fond marin, au moins un peu au-dessous du niveau de la mer, et se trouve aujourd’hui à $8848.86\,\mathrm{m}$. (1) En admettant que la collision ait commencé il y a 50 millions d’années, quelle est la vitesse moyenne minimale du soulèvement, en $\mathrm{mm}$ par an ? (2) La comparer à la vitesse de l’Inde depuis 40 millions d’années, environ $40\,\mathrm{mm}$ par an. (3) Pourquoi le soulèvement de la roche est-il probablement plus grand que son altitude actuelle ?

**Solution de Exercice 20.15.**

(1) $8848.86\,\mathrm{m} = 8\,848\,860\,\mathrm{mm}$ en $5 \times 10^{7}$ ans : environ $0.18\,\mathrm{mm}$ par an. (2) $40/0.18 \approx 220$ : la montée est plus de deux cents fois plus lente que le mouvement de l’Inde. (3) Le calcaire s’est déposé sous le niveau de la mer, et l’érosion a enlevé les roches qui le recouvraient : il a été soulevé de plus que son altitude actuelle.

**Problème 20.1.**

Problème du week-end — le voyage de l’Inde

Le tableau donne la latitude d’un point du centre de l’Inde et de Lhassa, au nord de la [suture](#def-g12-mountain-building-suture), dans la reconstitution des plaques de 2022 (valeur négative = sud). Prendre un degré de latitude égal à $111.2\,\mathrm{km}$, et $1\,\mathrm{km}$ par million d’années égal à $1\,\mathrm{mm}$ par an.

| âge ($\mathrm{Ma}$) | 80 | 66 | 60 | 55 | 50 | 45 | 40 | 20 | 0 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Inde (${}^{\circ}$) | $-30.23$ | $-19.38$ | $-12.10$ | $-7.24$ | $-0.68$ | 3.30 | 5.59 | 13.40 | 20.00 |
| Lhassa (${}^{\circ}$) |  | 19.48 |  |  | 21.15 |  |  |  | 29.65 |

**Partie I — Latitudes et vitesses.**

1. Vérifier la valeur de $111.2\,\mathrm{km}$ pour un degré, avec $R =  6371\,\mathrm{km}$ .
2. Quand le centre de l’Inde a-t-il franchi l’équateur ?
3. De combien l’Inde s’est-elle déplacée vers le nord entre 66 et 50 millions d’années ?
4. À quelle vitesse moyenne ?
5. Calculer sa vitesse dans chaque étape entre 66 et 40 millions d’années (de 66 à 60, de 60 à 55, et ainsi de suite). Dans quelle étape était-elle la plus rapide ?

**Partie II — Le ralentissement.**

6. Calculer la vitesse moyenne de l’Inde entre il y a 40 millions d’années et aujourd’hui.
7. Quelle fraction de sa vitesse entre 66 et 50 millions d’années cela représente-t-il ?
8. Entre quelles dates du tableau la vitesse a-t-elle le plus chuté ?
9. Pourquoi une collision ralentit-elle la plaque ?
10. De combien l’Inde s’est-elle déplacée vers le nord entre il y a 50 millions d’années et aujourd’hui ?

**Partie III — La convergence absorbée.**

11. De combien Lhassa s’est-elle déplacée vers le nord entre il y a 50 millions d’années et aujourd’hui ?
12. De combien la distance nord–sud entre le centre de l’Inde et Lhassa a-t-elle diminué depuis 50 millions d’années ?
13. Quelle est cette distance aujourd’hui, et quelle était-elle il y a 50 millions d’années ?
14. Supposer que toute cette convergence a été absorbée par le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) de la croûte située entre les deux points. Quel est le [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) $e$ ?
15. Nommer les deux types de structures qui absorbent un tel [raccourcissement](#def-g12-mountain-building-shortening) .

**Partie IV — La croûte épaissie.**

16. Si cette croûte était épaisse de $35\,\mathrm{km}$ il y a 50 millions d’années, quelle serait son épaisseur aujourd’hui, en gardant sa section ?
17. Avec $\rho_c = 2830\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ et $\rho_m = 3380\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ , de combien se dresserait-elle au-dessus de son ancien niveau ?
18. Le plateau du Tibet culmine à environ $4600\,\mathrm{m}$ , au-dessus d’une croûte épaisse d’environ $70\,\mathrm{km}$ . Quelle épaisseur de croûte le modèle d’Airy donne-t-il pour $4600\,\mathrm{m}$ ?
19. Donner une raison pour laquelle le modèle simple de la question 16 surestime l’épaississement.
20. En ajoutant les distances des questions 3 et 10, quelle distance l’Inde a-t-elle parcourue vers le nord depuis la fin du Crétacé, il y a 66 millions d’années ?

**Solution de Problème 20.1.**

**1.** $2\pi \times 6371/360 \approx 111.2\,\mathrm{km}$.

**2.** Entre il y a 50 millions d’années ($0.68{}^{\circ}$ S) et il y a 45 ($3.30{}^{\circ}$ N) : il y a $50 - 5 \times 0.68/3.98 \approx 49$ millions d’années.

**3.** $(19.38 - 0.68) \times 111.2 = 18.70 \times 111.2 \approx
2079\,\mathrm{km}$.

**4.** $2079/16 \approx 130\,\mathrm{km}$ par million d’années : $130\,\mathrm{mm}$ par an, environ $13\,\mathrm{cm}$.

**5.** De 66 à 60 : $7.28 \times 111.2/6 \approx 135$ ; de 60 à 55 : $4.86
\times 111.2/5 \approx 108$ ; de 55 à 50 : $6.56 \times 111.2/5 \approx 146$ ; de 50 à 45 : $3.98 \times 111.2/5 \approx 89$ ; de 45 à 40 : $2.29 \times 111.2/5
\approx 51$ ($\mathrm{mm}$ par an). La plus rapide entre 55 et 50 millions d’années.

**6.** $(20.00 - 5.59) \times 111.2/40 = 14.41 \times 111.2/40 \approx
40\,\mathrm{mm}$ par an.

**7.** $40/130 \approx 0.31$ : moins d’un tiers.

**8.** De l’étape 55–50 (146) à l’étape 50–45 (89) : vers 50 millions d’années.

**9.** La [croûte continentale](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/19-la-croute-continentale#def-g12-continental-crust-continental-crust) est trop légère pour s’enfoncer : quand elle a atteint la fosse, la [subduction](https://one-course.com/books/earth/2/fr/chapter/15-les-zones-de-subduction#def-g11-subduction-zones-subduction) n’a plus pu entraîner librement l’Inde, et l’autre continent l’a freinée.

**10.** $(20.00 + 0.68) \times 111.2 = 20.68 \times 111.2 \approx
2300\,\mathrm{km}$.

**11.** $(29.65 - 21.15) \times 111.2 = 8.50 \times 111.2 \approx
945\,\mathrm{km}$.

**12.** $2300 - 945 \approx 1354\,\mathrm{km}$.

**13.** Aujourd’hui, $(29.65 - 20.00) \times 111.2 \approx 1073\,\mathrm{km}$ ; il y a 50 millions d’années, $(21.15 + 0.68) \times 111.2 = 21.83 \times 111.2
\approx 2427\,\mathrm{km}$ (et $2427 - 1073 = 1354$).

**14.** $e = 1354/2427 \approx 0.56$, soit $56\,\%$.

**15.** Les [plis](#def-g12-mountain-building-fold), et les [failles inverses](#def-g12-mountain-building-thrust) : des [chevauchements](#def-g12-mountain-building-thrust) qui transportent des [nappes de charriage](#def-g12-mountain-building-nappe).

**16.** $H = 35 \times 2427/1073 \approx 79\,\mathrm{km}$.

**17.** $\Delta H = 79 - 35 = 44\,\mathrm{km}$ ; elle se dresserait plus haut de $44 \times 550/3380 \approx 7.2\,\mathrm{km}$.

**18.** $\Delta H = 4.6 \times 3380/550 \approx 28\,\mathrm{km}$, soit une croûte épaisse de $35 + 28 = 63\,\mathrm{km}$, proche des $70\,\mathrm{km}$ mesurés.

**19.** La croûte ne garde pas sa section : des parties de l’Asie sont chassées vers l’est, et l’érosion enlève de la roche au sommet des montagnes.

**20.** $2079 + 2300 \approx 4380\,\mathrm{km}$ : depuis la fin du Crétacé, l’Inde a parcouru environ **$4400\,\mathrm{km}$ vers le nord**.