CRPG-Recherche

L’érosion himalayenne

Par son relief exceptionnel et son action orographique sur la mousson asiatique, l’Himalaya engendre la plus important système d’érosion de la planète. Celui-ci transporte annuellement plus d’un milliard de tonne de sédiments et de matières dissoutes aux océans correspondant à une érosion moyenne de deux à quatre mm par an. Ce transfert à l’échelle continentale agit sur l’environnement à des échelles de temps très diverses. À l’échelle des temps géologiques, l’érosion Himalayenne est un des mécanismes régulateur naturel du cycle du carbone en enfouissant avec son flux sédimentaire de la matière organique. Elle peut agir également sur l’évolution tectonique de la chaîne par effet de rebond isostatique des zones érodées. À plus court terme, l’environnement du bassin himalayen dépend des processus d’érosion qui déterminent une part du risque en Himalaya (glissements de terrain, glaciers) et qui assure la stabilité et la fertilité des sols.

Objectifs scientifiques

L’objectif général est de comprendre les interactions entre les processus géologiques profonds et la Terre externe et son environnement. La tectonique des plaques transforme la topographie de la planète et engendre ainsi un réseau complexe d’interactions au centre desquels on retrouve les processus d’érosion et le climat. Le système himalayen est un des bassins privilégiés pour comprendre les processus fondamentaux de l’érosion car son développement à une importance globale et car l’intensité des processus y est remarquable. L’enjeu des recherches sur l’érosion himalayenne est donc à la foi d’estimer son effet sur l’environnement global et de tester l’existence des interactions entre climat et tectonique :

- Érosion et cycle du carbone - L’érosion joue un rôle crucial sur le cycle du carbone en mobilisant du CO2 d’origine atmosphérique et en le transférant vers les réservoirs sédimentaires. L’érosion utilise du CO2 atmosphérique pour altérer les silicate ce qui engendre un flux d’alcalinité et de cations dissous vers les océans. Ceux-ci alimentent la précipitation de carbonates biogéniques qui séquestre du C sur des échelles de temps géologiques. Parallèlement, l’érosion entraîne des fragments organiques avec le flux particulaire des rivières. L’enfouissement sédimentaire de ces fragments constitue également un puit de C à long terme. C’est ce mécanisme qui domine en Himalaya. L’hypothèse dite du "forçage orogénique du climat" prévoit que le développement des chaînes de montagnes amplifie ces processus induisant une diminution de la PCO2 atmosphérique donc un refroidissement. Ce couplage pourrait être à l’origine de la glaciation Cénozoïque.

- surrection-érosion et climat - en créant des chaînes de montagnes et en modifiant la distribution continentale, la tectonique agit très directement sur le climat. La mousson indienne dérive ainsi de la barrière orographique himalayenne et de l’aridification de l’Asie centrale au cours du Cénozoique. Le climat peut aussi entretenir la surrection car l’érosion tend à augmenter l’élévation là ou elle se concentre par effet de rebond isostatique.

Etudes de terrain

Népal, Inde (Bihar, Assam, Arunachal Pradesh), Bangladesh, Océan Indien

Méthodes de travail

L’approche repose en premier lieu sur l’étude descriptive et quantitative des processus actuels d’érosion sur l’ensemble du bassin himalayen depuis les roches sources jusqu’aux dépôts sédimentaires de l’Océan Indien. Les dépôts sédimentaires de l’érosion himalayenne sont en parallèle utilisés pour reconstituer les conditions et les variations passées de l’érosion. L’objectif est de combiner ces informations pour reconstituer des flux d’érosion qui sont ensuite utilisés pour modéliser les interactions tectonique-érosion-climat-environnement à différentes échelles de temps et d’espace. Cette approche dite "source to sink" repose sur des études de terrain (études ponctuelles, observation moyen terme, moyens océanographiques), des approches expérimentales, des développements de traceurs et la mise en place de modélisation adaptée.

Exemple de quantification de l’érosion en Himalaya. Cette approche est basée sur l’exploitation des concentrations en 10Be cosmogénique dans les grains de quartz des sédiments de rivières (Lupker et al. 2012). Les données sont exprimées en terme de vitesses d’érosion et des flux particulaires rapportés aux bassins échantillonnés

Équipes françaises collaboratrices

Chatherine Chauvel, Pascale Huyghes LGCA Grenoble, François Chabaux, LHYGES Strasbourg, Jérôme Gaillardet, François Métivier, Frédéric Perrier IPG Paris, Olivier Beyssac IMPMC Paris, Yves Goddéris LMTG Toulouse

Principales collaborations internationales

Tribhuvan University, Kathmandou Népal (Prof. Upreti, Dr Gajurel)
India Institute of Technology Kanpur (Prof. Rajiv Sinha)
Physical Research Laboratory, Ahmadabad India (Dr Sunil K. Singh)
Dhaka University, Bangladesh (prof. Mustafizur Rahman)
Marum, Bremen Universitaet, Allemagne, (Prof. H. Kudrass, Prof. V. Spiess) Cornell University, Ithaca NY USA (prof. Lou Derry)