The evolution of the Himalaya since the Late Miocene, as told by the history of its erosion
Évolution de l'Himalaya de la fin du Miocène à nos jours à partir de l'histoire de son érosion
Résumé
An intense debate animates the Earth Sciences community about the impact of the Glaciations on mountain ranges. Mountains develop their relief from the interaction of tectonics with climate through erosion. Erosion breaks rocks in the highland, and rivers and submarine gravity flows (turbidites) transfer the waste material to sedimentary basins. Erosion results from the action of rainfall, rivers or glaciers. Studies suggest that changes in the rainfall amplitude or seasonality, and changes in the extent of glaciers have triggered a worldwide and considerable increase of erosion rates for the last millions of years. However, this hypothesis is debated because past erosion rates are estimated with indirect approaches. Here, I focus on the Himalaya, the iconic mountain range at the convergence of the Indian and Eurasian plates. There, the highests summits and the deepest valleys on Earth grow. Landslides and glacial erosion supply one of the highest sedimentary fluxes to the oceans. To determine the past erosion rates, I measured the amount of the 10Be cosmogenic isotope accumulated in the quartz sediment. These isotopes are produced at Earth's surface by the interaction of cosmic rays with matter. Isotopes gradually accumulate in rocks close to the surface, depending on the elevation and the erosion rates. The isotopic concentration in sediment gives access to the average erosion rate of the source drainage basin. To determine the source of sediment and the deposition paleoenvironment, I performed supplementary measurements on Sr-Nd and C-O isotopes. I conducted my measurements on two sites. Site A consists in sandy turbidites sedimented on the deep sea floor of the Bengal Bay and collected by Expeditions 353 and 354 of the International Ocean Discovery Program. Site B consists in molasse sediment deposited at the front of the Himalaya, in the Siwalik Hills, within the Valmiki Wildlife Sanctuary in India. Site A integrates the erosion of the Ganga and Brahmaputra drainage basins, covering Central and Eastern Himalaya. Site B integrates the erosion of the Narayani-Gandak basin, covering Central Nepal. My results yield an unprecedented insight in the variation of erosion in a mountain range over the last seven million years. They imply that average erosion rates have been steady since at least three million years in the Himalaya, despite the variations in sediment transfer or the locus of erosion, and despite intense late Cenozoic Glaciations.
La communauté des sciences de la Terre est animée d'un intense débat sur l'impact des Glaciations sur les chaînes de montagnes. Les montagnes forment leur relief à partir des interactions entre la tectonique, le climat et l'érosion. L'érosion détruit les roches en altitude et les rivières et les écoulements gravitaires sous-marins (turbidites) en transfèrent les débris vers les bassins sédimentaires. L'érosion résulte de l'action des précipitations, des rivières ou des glaciers. Des études suggèrent que les changements dans l'amplitude ou la saisonnalité des précipitations et les changements dans l'étendue des glaciers ont provoqué une augmentation mondiale et considérable des taux d'érosion sur les derniers millions d'années. Cependant, cette hypothèse est débattue car les taux d'érosion passés sont estimés avec des approches indirectes. Ici, je me concentre sur l'Himalaya, la chaîne de montagne par excellence située à la convergence des plaques indiennes et eurasiennes. C'est là que se développent les plus hauts sommets et les vallées les plus profondes de la Terre. Les glissements de terrain et l'érosion glaciaire fournissent l'un des flux sédimentaires les plus élevés aux océans. Pour déterminer les taux d'érosion passés, j'ai mesuré la quantité d'isotope cosmogénique 10Be accumulée dans le sédiment de quartz. Ces isotopes sont produits à la surface de la Terre par l'interaction des rayons cosmiques avec la matière. Les isotopes s'accumulent progressivement dans les roches proches de la surface, en fonction de l'altitude et des taux d'érosion. La concentration isotopique du sédiment donne accès au taux d'érosion moyen du bassin versant à la source de celui-ci. Pour déterminer la source des sédiments et le paléoenvironnement de dépôt, j'ai effectué des mesures complémentaires sur les isotopes Sr-Nd et C-O. J'ai réalisé mes mesures sur deux sites. Le site A est constitué de turbidites sableuses sédimentées dans les fonds marins de la baie du Bengale et recueillies par les expéditions 353 et 354 du programme scientifique IODP. Le site B est constitué de molasses déposées au front de l'Himalaya, dans les collines des Siwaliks, au sein du sanctuaire animalier de Valmiki en Inde. Le site A intègre l'érosion des bassins versants du Gange et du Brahmapoutre, couvrant l'Himalaya central et oriental. Le site B intègre l'érosion du bassin Narayani-Gandak, qui couvre le centre du Népal. Mes résultats donnent un aperçu sans précédent de la variation de l'érosion dans une chaîne de montagnes au cours des sept derniers millions d'années. Ils impliquent que les taux d'érosion moyens sont stables depuis au moins trois millions d'années dans l'Himalaya, malgré les variations dans le transfert sédimentaire ou sur le lieu de l'érosion, et malgré les glaciations intenses de la fin du Cénozoïque.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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