Orogenèse

Le terme orogenèse dérive du mot « orogénie » (qui en est un synonyme). En grec, ὄρος / oros désigne la montagne : l'orogenèse étudie donc la naissance des montagnes. En réalité, elle inclut aussi l'étude de l'érosion et de la disparition des reliefs, mais il est vrai que la question centrale est longtemps restée celle de la formation des montagnes, plus que celle de leurs origines ou de leur devenir. La terminologie contemporaine parlant d'orogenèse apparaît en 1907 avec Émile Haug.

Traditionnellement, les processus géologiques se produisent sans liaison avec une phase orogénique (anorogénie ou processus anorogénique), dans la phase initiale (pré-orogénie ou processus préorogénique souvent caractérisé par une période d'océanisation), durant une orogenèse (syn-orogénie ou processus synorogénique), dans la phase finale (processus tardiorogénique) ou après l'orogenèse (post-orogénie ou processus postorogénique). Les orogènes de nature polyphasée montrent une histoire géologique plus complexe[3].

Typiquement, la formation d’une chaîne de montagnes débute par la fermeture d'un domaine océanique lié à la convergence de plaques. Une première séquence de subduction océanique forme un prisme d'accrétion. La plaque supérieure subit le plus souvent un régime tectonique en compression (caractérisé par des plis, des chevauchements, des failles inverses) qui est à l'origine, en partie, de l'épaississement crustal et de la formation de reliefs (chaîne de subduction telle que la cordillière des Andes). Une deuxième séquence après la disparition de l'océan, voit un mouvement de convergence de plaques continentales accommodé selon trois manières : l'épaississement crustal, l'extrusion latérale par le jeu de grands décrochements, et la subduction continentale (chaîne de collision telle que l'Himalaya)[4] - [5].

Le XIX^e siècle voit naître en Europe de nombreux scientifiques montrant un intérêt particulier pour la genèse des massifs montagneux. À cette époque, l'étude de la planète s'organise autour de systèmes aussi divers qu'incompatibles ; mais pour ce qui est de sa structure, la plupart des érudits intègrent leurs travaux dans la perspective des « révolutions terrestres » avancées par Georges Cuvier : compte tenu de l'évolution du vivant, il s'agit de découvrir quelles nécessaires transformations ont provoqué des bouleversements susceptibles de changer la donne écologique à l'échelle globale. On tente ainsi de relier les connaissances en zoologie et botanique avec les premières observations purement géologiques, comme les strates et lignes de démarcation rocheuses. Léonce Élie de Beaumont décrit ainsi — sans toutefois les désigner par leur nom moderne — les discordances angulaires, c'est-à-dire les zones de contact entre deux strates de nature et d'âge différents et selon deux plans géométriques également différents.

Si quelques personnes avancent des théories quant à une Terre creuse, la majorité des géologues du XIX^e siècle sont adeptes de la théorie générale de la Terre en refroidissement : les masses internes de la planète perdant leur chaleur, elles se contractent, ce qui doit provoquer l'affaissement des couches superficielles de ce qui est déjà décrit comme le manteau terrestre. Cependant, tout le monde ne s'accorde pas avec cette vue. Ainsi, Léopold de Buch s'intéresse à un autre type d'orogenèse, comme soulèvements successifs et multiples. Certains imaginent, en observant les volcans, que les montagnes se forment par des cratères de soulèvement. Globalement, les études se concentrent sur la question du mouvement, et délaissent celle de l'âge (faute de moyen pour dater les couches visibles). C'est pourquoi il est communément admis, et ce depuis René Descartes, que les montagnes d'un même âge s'orientent toutes dans la même direction, c'est-à-dire qu'il y a unicité du mouvement d'affaissement ou de soulèvement à une époque donnée. Ainsi, les montagnes sont vues soit comme la charpente de la Terre (De Beaumont propose un système géométrique des orogenèses en systèmes redondants selon la localisation géographique), soit comme le résultat d'une contraction chaotique.

Les discordances décrites par De Beaumont sont mieux expliquées par James Hutton, qui propose un système moderne en quatre phases (transformation en roche des sédiments ; formation de masses fondues en profondeur ; intrusion de ces coulées en surface, donc soulèvement et basculements ; érosion, donc mise à jour de plis d'âges différents).

Au début du XX^e siècle, Eduard Suess entreprend une synthèse dans son ouvrage Face de la terre. En remarquant la prédominance des arcs alpins, il abandonne l'idée d'uni-direction et recentre son étude sur les tensions animant le manteau. Les mouvements horizontaux des roches ont déjà été étudiés par ses prédécesseurs, mais jamais réellement mis en relation avec le mouvement radial (donc vertical en un point donné du manteau) du magma. Par ailleurs, la théorie de la tectonique des plaques progresse rapidement, apportant son lot de remises en cause et de questions nouvelles, mais aussi de réponses. En s'appuyant sur ces différents travaux, Marcel Bertrand introduit notamment la décisive idée de nappe de charriage. L'orogenèse moderne se met ainsi en place et profite des progrès techniques du début XX^e, dans les domaines de la datation, du forage, de l'étude des ondes sismiques...