L'HISTOIRE DU RELIEF TERRESTRE.
LES PRINCIPALES THÉORIES OROGÉNIQUES.
En cherchant à définir les grands traits du relief terrestre, nous avons
reconnu que ces traits, à première vue irréguliers et capricieux,
deviennent mieux intelligibles quand on se place au point de vue
historique. Ils tendent à se rapprocher d'une formule simple et presque
mathématique si on les considère comme les restes d'une structure
primitive que des causes toujours en action tendent à effacer.
Ces causes, dont l'étude forme l'objet principal de la Géographie
physique, dérivent toutes plus ou moins directement de la radiation
solaire. L'atmosphère, l'eau, la glace modifient le relief du Globe avec
lenteur dans les régions arides, avec une promptitude relative dans les
contrées où les précipitations sont abondantes. La substance des
montagnes, entraînée peu à peu, vient s'étaler sur les plaines ou se
déposer près des rivages. Les profondeurs mêmes de l'Océan reçoivent un
continuel dépôt de débris organiques. Mais leur comblement ne s'opère
qu'avec une lenteur extrême, et c'est là, mieux que sur les terres
émergées, que l'on peut trouver les caractères encore reconnaissables de
la structure initiale.
A ce sujet, une remarque importante doit être faite: l'ensemble des
causes actuelles, de celles dont nous pouvons mesurer les effets dans la
période historique, concourt d'une manière évidente au nivellement
général de la surface. L'érosion détruit les montagnes, les sédiments
comblent les mers. Parfois, il est vrai, l'érosion, en déchaussant des
massifs de roches dures, fait apparaître des formes plus abruptes, mais
elle n'accroît jamais l'altitude des cimes. Les cônes soulevés ou
construits par des éruptions volcaniques, les redressements locaux qui
peuvent résulter des tremblements de terre n'ont qu'un volume
insignifiant en comparaison des chaînes de montagnes, plus insignifiant
encore auprès des fosses océaniques. Ce ne sont donc pas les causes
actuelles, celles qui accumulent sous nos yeux les terrains stratifiés,
qui ont pu créer le relief terrestre, établir des écarts de 9km à 10km
dans le sens vertical entre la surface réelle et le géoïde. L'érosion ne
rend pas compte de la figure actuelle des montagnes, moins encore de
l'existence des fosses océaniques.
[Illustration: Fig. 15. Exemple de formes superficielles en rapport avec
la structure interne. (Cluse du Jura bernois.) DE LAPPARENT, _Abrégé de
Géologie_, _fig._ 25, p. 105.]
On a le droit, assurément, en Géologie, de limiter le champ de ses
recherches. C'est ainsi qu'une école nombreuse, longtemps prépondérante
en Angleterre sous l'influence de Lyell, ne voulait reconnaître que
l'action des causes actuelles, reléguant tout le reste dans un passé
lointain et inaccessible. L'Astronomie nous fait une obligation de nous
placer au point de vue inverse: la formation des terrains stratifiés,
l'action de l'air et de l'eau sur la surface deviennent dans l'évolution
d'un corps céleste des épisodes presque négligeables. Certaines planètes
ont déjà traversé cette phase de leur histoire; d'autres ne l'ont pas
encore atteinte et, sur la Terre elle-même, l'action habituellement
cachée et assoupie des forces internes se révèle comme prépondérante par
la grandeur de ses effets. Leur rôle du reste n'est pas terminé; il est
fort possible qu'elles interviennent encore de nos jours, concurremment
avec les agents atmosphériques, ou qu'elles provoquent dans l'avenir de
nouveaux cataclysmes, après un repos qui aurait embrassé la période
historique tout entière.
Tant que les sondages océaniques sont demeurés rares et clairsemés, les
chaînes de montagnes sont apparues comme les accidents les plus
importants du relief terrestre. On a dû reconnaître que leur formation
était étroitement mêlée à l'histoire du Globe, même depuis l'apparition
de la vie à sa surface. En effet, les couches évidemment constituées par
des dépôts lentement accomplis dans une nappe liquide, couches
primitivement horizontales, présentent des redressements, des plis, des
dislocations qui accusent l'intervention de forces extrêmement
puissantes. D'autre part, une chaîne de montagnes est nécessairement
plus ancienne que les dépôts horizontaux qui sont venus s'appuyer sur
ses flancs. L'époque de la formation de ces dépôts, comme celle de la
formation des couches plissées, est caractérisée par les débris
organiques qui s'y trouvent. Un examen attentif permet donc d'établir un
ordre chronologique entre les chaînes de montagnes et l'on peut espérer
de reconstituer les états successifs du relief terrestre. Cette branche
d'études (_Géodynamique interne ou Orogénie_) a fait dans ces derniers
temps de très grands progrès, et la connaissance de ses principaux
résultats est utile pour aborder l'examen des planètes autres que la
Terre.
[Illustration: Fig. 16. Exemple de plis couchés amincis, étirés et
partiellement enlevés par ablation superficielle. DE LAPPARENT, _Abrégé
de Géologie_, _fig._ 158, p. 400.]
Les pays de montagnes offrent des coupes naturelles où la série des
couches apparaît à première vue, où les terrains de même nature et de
même âge se retrouvent de part et d'autre d'un accident de terrain qui
les interrompt. Les parties externes du massif présentent de nombreux
plis, parfois régulièrement ondulés, mais le plus souvent redressés,
renversés, couchés, charriés par de puissants efforts latéraux.
L'épaisseur d'une même couche est loin d'être uniforme dans toute son
étendue. Il n'est pas rare de voir une série de plis comprimée en forme
de coin ou dilatée en éventail. Il arrive même que la continuité d'une
même couche est interrompue par une _faille_ ou dénivellation brusque.
En pareil cas le compartiment resté au niveau le plus élevé chevauche
fréquemment sur l'autre, et l'ordre de superposition primitif se trouve
renversé. La production de failles successives et de charriages
consécutifs aboutit à la structure _imbriquée_ ou _en écailles_, souvent
observée dans les Alpes françaises.
[Illustration: Fig. 17. Exemple d'une structure montagneuse
imparfaitement transformée par l'érosion. Causse du Larzac. (D'après la
Carte au 1/200000 dressée par le Service géographique de l'Armée.
Feuille de Rodez.)]
Bien que les failles répondent, en général, à des effondrements sur
place, elles n'accusent point leur existence par des murs verticaux.
L'érosion est intervenue pour adoucir le relief. Elle arrive même, avec
le temps, à faire disparaître toute différence de niveau entre des
plaines contiguës, dont les stratifications sont discordantes. Les eaux
peuvent aussi enlever la tête d'un pli couché, en couper la racine. Et,
quand les fragments épargnés ont été charriés par la suite à 30km ou
50km de distance, on conçoit qu'il puisse devenir très difficile de
remonter à leur origine et à leur situation initiale. Ces
bouleversements indéniables n'embrassent en somme que des portions
restreintes de la surface terrestre. A côté d'elles de vastes plateaux
ont gardé, à travers toutes les périodes géologiques, leur cohésion et
leur horizontalité. Il n'y a pas lieu de penser que les masses
continentales et les fosses océaniques aient subi dans leur
configuration générale de changements bien essentiels, à part ceux que
nous avons signalés et qui ont écarté le dessin des rivages de la
symétrie tétraédrique.
Il est évident que les inégalités de la surface terrestre doivent
s'expliquer par des causes qui ont agi depuis la solidification de cette
surface. La doctrine dominante à ce sujet, au commencement du XIXe
siècle, était la théorie des soulèvements proposée par Léopold de Buch.
Le fait qui lui sert de base est le suivant: on trouve, dans la partie
centrale des chaînes les plus importantes et les plus hautes, des
massifs de roches cristallines ou primitives, sans apparence de
structure stratifiée, et dépassant en altitude les zones plissées qui
les séparent de la plaine. Partant de là Léopold de Buch admet que, la
croûte s'étant formée et ayant acquis, par sédimentation, une grande
épaisseur, des roches en fusion chassées par un excès de pression
interne ont soulevé cette croûte, et l'ont percée en quelques points
faibles, en rejetant à droite et à gauche les roches stratifiées.
Cette manière de voir est naturellement repoussée par les théoriciens
qui n'admettent pas la fluidité interne du globe, par ceux qui pensent
que la solidification a dû commencer par le centre et progresser vers la
surface. Mais elle n'a même pas conservé de partisans dans l'école
adverse, qui tient pour l'existence actuelle de l'écorce mince. En
effet, l'étude plus attentive des groupes montagneux a prouvé que les
masses primitives n'ont dans les plissements et les soulèvements du sol
qu'un rôle passif. Elles ne sont venues au jour que longtemps après leur
solidification, et ne se sont point déversées en nappes liquides. Chaque
fois que les roches fondues ont réussi à percer, c'est en profitant de
fissures antérieures et non en soulevant les couches superficielles.
Enfin les massifs cristallins présentent jusque près de leur cime des
restes de stratifications horizontales. Il en résulte que leur
couverture sédimentaire a été lentement enlevée par l'érosion, et non
refoulée par un soudain cataclysme.
[Illustration: Fig. 18. Exemple de formes superficielles en discordance
avec la structure interne. (Coupe des Dents de Morcles, Suisse.) De
Lapparent, _Abrégé de Géologie_, _fig._ 161, p. 405.]
Une autre origine possible du relief terrestre est le plissement de
l'écorce par contraction. Ainsi qu'Élie de Beaumont l'a indiqué avec une
netteté parfaite dès 1829, un globe fluide, qui se refroidit et
s'enveloppe d'une croûte peu conductrice, arrive assez vite à ne plus
perdre par sa surface que la chaleur empruntée aux couches internes; la
température de la surface tend vers une limite fixe, qu'elle a déjà à
peu près atteinte, pendant que la température interne continue à
s'abaisser. L'écorce, se contractant moins que le noyau, prend
relativement à celui-ci un excès d'ampleur, qui, sous l'action de la
gravité, fait perdre à la surface la figure sphérique. On pourrait
supposer que cette déformation s'accomplira par des affaissements locaux
avec rupture. En fait les énormes pressions qui règnent dans l'écorce
terrestre communiquent aux roches une plasticité qu'elles n'ont point
dans les expériences de laboratoire et ce sont des plissements que l'on
observe.
Les crêtes des plis tendent-elles à s'éloigner du centre de la Terre ou
sont-elles simplement en retard sur l'affaissement des parties voisines?
La question ne semble pas aisée à résoudre. Dans l'ensemble
l'affaissement doit prédominer, puisque le globe se refroidit; mais des
soulèvements locaux restent possibles et Élie de Beaumont n'y voyait
point de difficulté. Sans doute, dans un esprit de réaction contre la
doctrine de Léopold de Buch, une autre école, qui se réclame de Constant
Prévost, ne veut laisser dans l'orogénie aucune place aux soulèvements.
Elle ne reconnaît que des mouvements centripètes inégalement répartis.
Mais cette théorie ne semble pas capable de s'assimiler tous les faits.
Les terrains sédimentaires dont on retrouve des fragments près des plus
hautes cimes cristallines existent dans les mêmes régions en masses
considérables parfaitement nivelées et régulières. Il est plus facile de
concevoir un soulèvement local qu'un affaissement qui aurait porté sur
une contrée entière sans amener de dénivellation ni de rupture. Des
roches contemporaines se rencontrent en grandes masses à des niveaux
extrêmement différents. Le grand plateau du Colorado est demeuré
au-dessous du niveau de la mer depuis le commencement de l'époque
carbonifère jusqu'à la fin de la période crétacée. Il a reçu dans cet
intervalle 3000m à 4000m de sédiments, ce qui prouve qu'il a continué à
s'enfoncer, car les sédiments ne se déposent en quantités importantes
qu'à de faibles profondeurs. Depuis il a émergé sans que l'on puisse
dire si l'ascension a pris fin actuellement, et, si l'on rétablissait
tout ce que l'érosion lui a enlevé, ce plateau aurait maintenant 6000m
d'altitude. Cet exemple, que nous empruntons à M. J. Le Conte[6], est
assurément un des plus frappants, mais il est loin d'être isolé et l'on
doit tenir des soulèvements étendus pour possibles, alors même que leur
lenteur ne permettrait pas d'en suivre la marche par l'observation.
[Note 6: J. LE CONTE, _Earth crust movements and their causes_
(_Science_, Vol. V, nº 113).]
On a tenté de démontrer que la chute de température, depuis l'époque de
solidification de la surface jusqu'à l'époque actuelle, est insuffisante
pour provoquer des plissements aussi considérables que ceux qu'on
observe et pour rendre compte du relief terrestre. Ce raisonnement,
présenté par M. Fisher[7] dans l'hypothèse d'un refroidissement subit,
n'est pas concluant, ainsi que l'a fait voir M. G.-H. Darwin, parce
qu'il laisse dans l'ombre l'intervention de la pesanteur. Quand la
contraction par refroidissement a déterminé un pli, même peu accusé, des
sédiments se déposent dans la partie concave, la surchargent et
l'obligent à s'enfoncer encore. Les matières liquides situées au-dessous
refluent sous les parties saillantes et les soulèvent. Les différences
de niveau tendent ainsi à s'exagérer jusqu'à ce qu'une rupture se
produise.
[Note 7: _Philosophical Magazine_, Vol. XXIII, 1887.]
[Illustration: Fig. 19. Exemple d'une structure montagneuse entièrement
sculptée par l'érosion. Région des sources du Rhône et de l'Aar.
(D'après la Carte au 1/100000: la Suisse, par Ch. Perron, phot.
Boissonnas.)]
Certains auteurs, à la suite de J. Dana[8], ont même considéré le dépôt
des sédiments, agissant par leur poids, comme la cause première de
l'effort orogénique. On allègue en faveur de cette idée que les couches
stratifiées se présentent, dans les régions montagneuses ou à la limite
de celles-ci, avec une puissance bien plus grande que dans les pays de
plaines. C'est ainsi que dans la région des Appalaches, en Amérique, des
dépôts se sont formés sans interruption sur 12000m d'épaisseur. Une
telle continuité suppose que le rivage s'affaisse lentement, d'une
quantité presque équivalente, pour permettre à la sédimentation de se
poursuivre et l'on ne voit pas pourquoi un effondrement aussi prolongé
affecterait toujours le même point, si la sédimentation elle-même ne
l'impose pas.
[Note 8: J. DANA, _Manual of Geology_, 1875, p. 748.]
Mais la répercussion du phénomène ne s'arrête pas là. Les matériaux
déposés par alluvions dans les plaines ou sur les côtes sont empruntés
aux montagnes. Il y a surcharge pour les bas-fonds, allégement pour les
hauteurs. Dès lors l'équilibre intérieur du globe terrestre se trouve
compromis. Deux colonnes d'égale section, issues de points différents de
la surface et aboutissant au centre, cesseront de se faire équilibre si
elles n'altèrent pas leurs longueurs relatives en sens inverse. Cette
considération, déjà employée par Newton, a reçu des développements
nouveaux de la part des géologues américains modernes, qui l'ont
formulée sous le nom de _principe de l'isostase_. Elle conclut à
l'existence d'une cause interne qui tend à exagérer les différences de
niveau superficielles, au lieu que les agents atmosphériques travaillent
à les atténuer. L'égalité des pressions en sens différent autour d'un
même point intérieur est d'ailleurs également obligatoire, que l'on
suppose l'intérieur de la Terre solide ou qu'on le suppose liquide. On
ne saurait en effet compter sur la ténacité des roches ou des métaux
pour supporter les efforts que feraient naître dans la masse du globe,
supposée homogène, les inégalités de la surface. Tous les matériaux
connus sont écrasés, pulvérisés, à ces énormes pressions.
Il ne semble pas, cependant, que la surcharge des sédiments doive
supplanter la contraction par refroidissement comme cause initiale et
prépondérante du relief. La Lune, en nous montrant un globe où les
différences de niveau sont relativement plus fortes et plus brusques que
sur la Terre et où, en même temps, les traces de l'action de l'eau sont
rares et douteuses, nous invite à chercher d'un autre côté. L'exemple
déjà cité du plateau de Colorado montre aussi que les soulèvements ne
sont pas limités aux montagnes allégées de leur couverture sédimentaire;
des régions immergées depuis longtemps, soustraites à toute érosion et
déjà chargées de sédiments considérables, peuvent manifester un
mouvement ascensionnel. Il y a ici en jeu une cause interne distincte du
principe de l'isostase, et même capable d'en combattre victorieusement
les effets. La même nécessité se présente au début, quand il s'agit
d'expliquer l'apparition des bassins concaves où se déposeront plus tard
les alluvions. L'opinion de géologues éminents, parmi lesquels nous
citerons M. de Lapparent, est qu'il n'y a pas lieu de chercher cette
cause ailleurs que dans le ridement par contraction. La même force,
étendant et prolongeant son action, travaille à redresser les bords du
bassin qui sont des zones faibles de l'écorce et les réactions latérales
y contribuent autant et peut-être plus que le poids des sédiments.
Nous devons encore mentionner deux tentatives intéressantes, faites pour
prévoir et définir l'emplacement des dépressions principales. Peirce et
M. G.-H. Darwin ont examiné quelle pouvait être, sur la forme de la
Terre, l'influence de l'attraction des corps célestes. Seuls le Soleil
et la Lune paraissent capables d'une action efficace, par
l'intermédiaire des marées qu'ils provoquent. Ces marées, qu'elles aient
pour siège les eaux superficielles ou le fluide interne, sont toujours
en retard sur le passage au méridien de l'astre perturbateur. Il en
résulte, comme nous le verrons plus en détail à propos de la Lune, un
ralentissement du mouvement diurne et la planète tend vers une figure
d'équilibre moins aplatie que celle qui répondait à la vitesse de
rotation primitive. Sur une planète entièrement fluide la déformation
s'accomplira sans laisser de trace. Si la solidification est parvenue à
un certain degré, la croûte, sollicitée au delà de sa limite de
résistance, deviendra irrégulière et indiquera, sans le réaliser
complètement, le passage de l'ancienne figure d'équilibre à la nouvelle.
Partant d'une hypothèse, à la vérité un peu gratuite, sur l'état
primitif du globe terrestre, M. G.-H. Darwin trouve mathématiquement
qu'il doit se dessiner à la surface de larges plis, coupant l'équateur à
angle droit et s'infléchissant vers l'Est de chaque côté, dans les
latitudes croissantes. Ni la ligne actuelle des rivages, ni la ligne
d'équi-déformation ne présentent par rapport à l'équateur la symétrie
que réclamerait cette formule, et il est certain que l'ensemble du
dessin géographique est mieux représenté par le tétraèdre de Green.
L'apparition des montagnes, quel qu'en soit le mécanisme, est un
contre-coup de la formation des bassins océaniques et celle-ci
constitue, par suite, le problème le plus essentiel de l'orogénie. M. J.
Le Conte, dans le travail cité plus haut, y voit une conséquence du
caractère hétérogène des matériaux de l'écorce. La conductibilité pour
la chaleur et la densité varient, en général, dans le même sens, et
entre des limites assez larges, d'une partie de la Terre à l'autre. Si
l'on se représente, dans la croûte terrestre, une région
particulièrement dense et conductrice, on se rend compte que la
solidification doit y commencer plus tard et y progresser plus vite.
Cette région, se refroidissant plus que ses voisines, perd de sa surface
et de sa courbure et devient un bassin déprimé, tout préparé pour la
réception des eaux marines. La même cause continuant d'agir, le bassin
se creuse, des plis saillants se forment sur ses bords, la séparation se
prononce entre la terre ferme et la mer et les différences d'altitude
s'exagèrent jusqu'à ce que l'érosion vienne les atténuer ou jusqu'à ce
qu'une rupture intervienne.
En l'absence de données suffisantes sur l'état initial, l'édification
d'une théorie mathématique du relief terrestre semble une entreprise
sans espoir. Il est possible, au contraire, de déterminer entre quelles
époques géologiques une chaîne de montagnes s'est développée. Par suite,
un tableau historique de l'évolution de ce même relief est chose
réalisable, pourvu que l'on consente à ne pas remonter trop haut.
Un moment on a pu croire que ce travail allait être rapidement achevé.
Élie de Beaumont avait cru, en effet, pouvoir déterminer l'âge d'une
chaîne de montagnes par le simple calcul de son orientation générale.
Mais cette règle commode n'a pas tenu devant l'examen plus approfondi
des faits. Le seul critérium admis par les géologues modernes est le
caractère paléontologique des couches stratifiées qui ont été disloquées
par l'apparition d'une chaîne de montagnes ou qui se sont déposées sur
ses flancs.
Poursuivie par cette voie beaucoup plus sûre mais très laborieuse, la
classification historique des montagnes n'est encore connue que très
imparfaitement, et seulement pour une partie de l'hémisphère boréal.
Déjà, cependant, il s'en dégage quelques résultats simples et
remarquables.
Les montagnes qui attirent le plus les regards, qui ont le relief le
plus énergique, sont les plus jeunes. Ce sont celles que l'érosion a eu
le moins le temps d'aplanir. Elles résultent d'un effort orogénique qui
peut remonter très haut, mais a pris seulement son caractère actuel à la
fin de l'époque tertiaire. Les chaînes de l'Atlas, de la Cordillère
Bétique, des Pyrénées, des Alpes, des Carpathes, des Balkans, de la
Crimée, du Caucase, de l'Afghanistan, de l'Himalaya sont un contre-coup
de l'effondrement des fosses méditerranéennes. Dans le dernier
remaniement des Alpes, datant de la fin des temps tertiaires, la
Méditerranée a été soulevée et réduite à une série de cuvettes
saumâtres. Plus tard elle s'est reconstituée par des effondrements
successifs. La mer Égée, la mer Noire, la mer Morte termineraient la
liste. Toutefois, d'après le professeur Suess, on n'est en droit de
faire rentrer dans les temps historiques aucun changement important des
lignes de rivage, imputable à une cause interne.
Le mouvement qui a donné naissance au système alpin a été précédé de
quatre autres mouvements analogues qui ont fait apparaître
respectivement les chaînes pyrénéenne, hercynienne, calédonienne et
huronienne. L'ordre d'ancienneté est aussi celui des latitudes
croissantes, en sorte que la tendance au ridement se serait propagée,
avec des intervalles de repos, du pôle vers l'équateur. La chaîne
huronienne, la plus ancienne, traverse des contrées presque aplanies
aujourd'hui, mais où se rencontrent communément des affleurements de
couches dénivelées ou renversées.
Nous devons accorder une attention particulière aux inégalités du relief
terrestre qui ne résultent pas de plissements. Ces formes monoclinales,
exceptionnelles dans les montagnes d'Europe, ont été surtout signalées
sur le territoire américain. Ce sont des blocs circonscrits par une
cassure et qui s'inclinent et se déversent quand l'appui vient à leur
manquer. Ou bien ils se sont effondrés tout d'une pièce, ou bien au
contraire ils sont demeurés en retard sur l'affaissement des parties
voisines. Les montagnes de cette classe ne s'alignent point le long des
rivages, présentent toujours un caractère isolé et ne constituent pas de
chaînes. Relativement rares sur la Terre, elles sont au contraire
dominantes sur la Lune, et ce rapprochement nous autorise à penser que
le plissement de l'écorce n'est dans l'évolution d'une planète qu'un
phénomène contingent et transitoire. C'est un sujet sur lequel nous
aurons à revenir au chapitre X de ce livre.