Cinq époques, cinq positions, et ce que chacune a laissé dans la roche

Article complémentaire à « Cinq océans disparus ». Même horloge, un seul massif : le socle des Aiguilles Rouges, en face de Chamonix.

Les Aiguilles Rouges ne sont pas une montagne alpine. Le socle qui les constitue est un fragment du vieux réseau varisque — arasé, recouvert, puis remonté en ascenseur soixante millions d'années plus tard. Les Alpes n'ont rien fabriqué ici. Elles ont exhumé.

Reste à savoir où cette roche se trouvait à chaque tour de manège, et ce que chaque tour lui a fait. Voici son voyage, en cinq actes.

Le trajet en une page

Avant l'Époque I : un matériau déjà vieux

Avant même que l'histoire commence, il y a la matière première. Dans un continent très ancien, bien avant que rien de tout cela n'existe, des cristaux microscopiques se forment dans du magma en train de se solidifier. Ce sont des zircons — un minéral minuscule et quasi indestructible, qui survit à l'érosion, au transport, à l'enfouissement, et même à la fusion partielle de la roche qui le contient.

C'est ce qui permet de le retrouver, intact, dans le socle alpin d'aujourd'hui : les âges qu'on y mesure donnent 1,0, 1,7, 2,0 et jusqu'à 3,17 milliards d'années, provenant du bouclier ouest-africain. Trois milliards cent soixante-dix millions d'années. La matière première des Aiguilles Rouges est donc du continent recyclé, arraché à un arrière-pays qui n'existe plus sous cette forme — et c'est sur cette base que tout le reste va se construire.

Époque I — 600 à 420 Ma : une plage sur la marge du Gondwana

L'histoire commence sur la marge nord du Gondwana, à des latitudes tempérées à tropicales — pas polaires. Une marge continentale, c'est le rebord d'un continent : la partie qui plonge doucement sous une mer peu profonde avant de rejoindre le fond océanique, un peu comme la côte est des États-Unis aujourd'hui. Et sur la partie la plus exposée de cette marge : le futur massif se trouve sur la plaque qui domine une zone active où une autre plaque plonge vers le sud, juste au-dessus de cette zone de plongée. Une position instable plutôt que tranquille — celle qui va provoquer, quelques dizaines de millions d'années plus tard, la déchirure et le volcanisme qu'on va voir apparaître.

Pour l'instant, rien ne le laisse deviner. Une mer peu profonde s'installe : des sables, des boues, des sédiments qui reçoivent les débris du vieux continent, zircons compris. Une sédimentation tranquille en bord de mer, pendant cent millions d'années.

Puis, la marge se déchire par l'arrière. Une dorsale océanique — une zone où se forme normalement de la croûte océanique neuve — est avalée par la zone de subduction et s'enfonce en profondeur ; elle y injecte sa chaleur par le dessous, et l'arrière du dispositif s'amincit : la croûte s'étire, un volcanisme varié se déclenche, des laves s'épanchent sur le fond marin. Une chaîne de volcans se construit vraisemblablement dans la région, un peu comme celles qu'on trouve aujourd'hui au-dessus des zones de subduction actives — les Andes, ou le Japon.

C'est dans cette mer puis dans cette zone volcanique que se fabrique tout le matériel du massif : des sédiments transformés par la chaleur et la pression, des roches issues du volcanisme, et des roches plus profondes datées entre 450 et 475 millions d'années. Point important pour la suite : leur composition chimique montre qu'elles viennent du continent lui-même, pas du fond d'un océan. Le massif est fait de son propre matériel recyclé — pas de croûte océanique importée d'ailleurs.

Mais à ce stade, rien n'est encore descendu profond.

Époque II — 420 à 300 Ma : le voyage, le fond, et le four

C'est l'époque qui compte. Tout ce qu'on voit aujourd'hui dans ces parois y a été fabriqué.

Le départ

Après cent quatre-vingts millions d'années de vie tranquille sur la marge, tout change. À partir de 370 Ma, le massif est embarqué sur un long fragment de continent qui se détache de la marge du Gondwana et dérive vers le nord. Les géologues ont donné un nom à ce fragment, le ruban hunique : il inclut, entre autres, le socle des Alpes externes — donc notre massif.

Le moteur n'est pas une poussée mais un retrait. La plaque océanique qui plonge en dessous vieillit, s'alourdit, et recule en tirant la marge derrière elle. La croûte s'étire, se déchire, et un long ruban de continent part en traversée.

Vers où ? Vers un continent formé plus au nord par la soudure de l'Amérique du Nord et de la Baltique, la Laurussia — la masse qui portera plus tard l'Europe du Nord. C'est le seul rivage en face. Devant le ruban, l'océan qui les sépare se referme au fur et à mesure qu'il avance ; derrière lui, dans l'espace qu'il libère, un nouvel océan s'ouvre.

Et ce ruban ne débarque pas sur un rivage vide. La Laurussia perd elle aussi un morceau de sa propre marge, qui se détache au même moment et part à sa rencontre. Deux rubans avancent donc l'un vers l'autre. C'est ce second morceau, venu du nord, que le socle des Aiguilles Rouges va percuter — un fragment qui ne gardera pas d'identité propre : il sera lui aussi dissous dans l'empilement général quand tout se refermera.

Mais attention à un détail important : le massif ne passe pas sous la marge du continent nordique. Il reste au-dessus, du côté qui domine, pas du côté qui plonge — exactement la même position qu'à l'époque précédente. La direction de la plongée s'inverse même deux fois pendant ce trajet, vers 380 puis vers 340 Ma : la plaque océanique qui s'enfonçait dans un sens s'arrête, se casse, et c'est une autre plaque, de l'autre côté de la zone de contact, qui prend le relais et s'enfonce à son tour dans l'autre sens. C'est cette plaque océanique, à chaque fois, qui change de camp — jamais le morceau de continent qui porte le massif : lui reste toujours assis sur la plaque du dessus, celle qui ne plonge pas. Résultat, aucune de ces bascules ne le fait descendre en profondeur.

C'est pendant ce long voyage que tout se joue, pas à l'arrivée. Voici pourquoi : « rester au-dessus » pendant sa propre collision ne veut pas dire rester au-dessus pour toujours. Cette collision-là, vers 350 Ma, n'est qu'un épisode parmi d'autres : la fusion complète des deux grands continents n'arrive que cinquante millions d'années plus tard, et d'ici là, d'autres blocs viennent encore s'ajouter à la pile, par-dessus ce qui est déjà empilé. Le massif, qui dominait sa propre collision, se retrouve ainsi progressivement recouvert par tout ce qui s'accumule après lui — non pas parce qu'il change de camp, mais simplement parce que la pile continue de grossir au-dessus de sa tête. C'est cet empilement progressif, et lui seul, qui explique les soixante et un kilomètres de profondeur qu'on va découvrir — pas une subduction sous la Laurussia, qui ne viendrait qu'après : le rattachement à la Laurussia n'a lieu que vers 320 Ma, soit près de vingt millions d'années après cet enfouissement.

Le trajet se résume en quelques repères : le fragment commence à se former vers 400 Ma, la direction de plongée s'inverse vers 380, il part en dérive à partir de 370, entre en collision avec l'autre fragment vers 350, et une chaîne de montagnes se construit à 340. Cette chaîne se rattache ensuite à la Laurussia vers 320 Ma, et la collision finale entre les deux grands continents, le Gondwana et la Laurussia, n'arrive qu'à 300 Ma. Retenez ces deux dernières dates : elles éliminent une explication qui a longtemps circulé, celle d'un massif écrasé « en sandwich » entre les deux continents entiers. Ce sandwich-là ne se referme que quarante millions d'années après l'enfouissement qu'il était censé provoquer — bien trop tard pour en être la cause. C'est un point de vue qui a changé dans la discipline depuis les années 1990, et qui reste débattu sur certains détails.

La descente : 337 Ma, soixante et un kilomètres

Le voyage s'arrête net. Le massif est enfoui sous la chaîne varisque en construction, et on mesure aujourd'hui les conditions exactes de cet enfouissement : environ 700 °C, à 337,5 ± 2,5 millions d'années. Soit soixante et un kilomètres de profondeur — assez pour transformer la roche en éclogite, une roche dense qui ne se forme qu'à ce genre de profondeur.

Et ce n'est pas le continent du nord qui l'écrase. À 337 Ma, le fragment n'est pas encore rattaché à lui : ce rattachement vient une petite vingtaine de millions d'années plus tard, et le choc entre les deux grands continents près de quarante millions d'années plus tard. Ce qui enfouit le massif, c'est la rencontre des deux fragments : celui venu du Gondwana percute obliquement celui venu du nord. La chaîne de montagnes qu'ils construisent s'épaissit, et le socle passe dessous. Le massif est pris dans cet empilement, pas entre deux continents entiers — c'est un choc entre deux morceaux, pas un choc entre deux mondes.

Ce n'est pas un accident local. Trois autres massifs alpins du même type — le Pelvoux, Belledonne, l'Argentera — donnent des âges très proches, autour de 337 à 340 millions d'années : les pics de cet épisode sont contemporains, aux marges d'erreur près. Contemporains, pas identiques — Belledonne est moins profond que le point mesuré ici — mais c'est bien un épisode commun à toute la chaîne, pas une curiosité isolée.

Ce chiffre de 337 millions d'années n'est pas une coïncidence propre à ce massif : on le retrouve ailleurs, mesuré tout autrement. Tout au sud de la chaîne alpine, la région des Dolomites a été plissée et cassée par la formation des Alpes, mais jamais réchauffée par elle — la collision l'a poussée sans la cuire. Ses roches n'ont donc jamais eu l'occasion de remettre leur horloge interne à zéro, et elles donnent 330 à 340 millions d'années, sans exception : le même âge, retrouvé à des centaines de kilomètres de distance, par une méthode différente, sur des roches différentes. Deux mesures indépendantes, un seul chiffre — ce n'est pas un hasard de laboratoire, c'est un événement réel, commun à toute la chaîne.

Reste la question du mécanisme, toujours débattue. Une première piste : une collision oblique, avec un fort glissement latéral entre les deux blocs, qui écrase une croûte continentale déjà chaude — le rythme de réchauffement mesuré, environ 11 °C par kilomètre de profondeur gagnée, correspond bien à ce genre d'épisode.

Une seconde piste, plus brutale : la plaque qui plonge n'aurait pas glissé proprement sous l'autre, elle l'aurait râpée, arrachant à sa base des blocs entiers — certains de la taille d'un département — et les entraînant avec elle vers le fond. Un massif comparable, dans les Alpes italiennes, en porte la marque : de vieux granites continentaux, qui n'ont rien d'une croûte océanique, montrent pourtant tous les signes d'une plongée à très grande profondeur.

Les deux pistes restent ouvertes, et les chercheurs eux-mêmes ne tranchent pas.

Quoi qu'il en soit du mécanisme exact, ce que ce plongeon laisse derrière lui, c'est l'éclogite qu'on trouve encore aujourd'hui — une roche que la remontée a partiellement transformée en refroidissant, mais qui garde la trace de son passage à soixante kilomètres de fond. C'est le seul témoin, dans ce massif, d'un tel séjour en profondeur.

La remontée : le four, les granites, l'or

Puis elle remonte, et voici pourquoi : la chaîne de montagnes qui vient de se former est devenue trop épaisse et trop chaude en profondeur, et elle s'effondre sous son propre poids. Elle s'étale comme une pâte trop molle, s'amincit, et la roche chaude du manteau, à plus de mille degrés, remonte combler le vide. La croûte n'est alors plus cuite par le haut mais chauffée par le dessous — beaucoup de chaleur, presque plus de pression. C'est la signature qu'on retrouve partout dans les Alpes à cette époque : des granites qui se forment après la formation de la chaîne, et des filons de magma qui recoupent tout le reste. La roche profonde est ainsi ramenée vers la surface le long de grandes failles, dans une croûte encore chaude — elle ne refroidit donc pas en remontant : elle se détend à chaud, et c'est cela qui déclenche tout ce qui suit.

D'abord, en remontant un peu, la roche commence à se transformer : la remontée est engagée. Vers 320 millions d'années, la température et la pression atteignent un nouveau pic : certaines roches, de composition favorable, fondent sur place, sous l'effet de la baisse de pression. Trois millions d'années plus tard, vers 317 millions d'années, la roche profonde se met à fondre le long de grandes failles : elle devient partiellement liquide et se comporte comme de la pâte à modeler — les cristaux de quartz s'étirent en crêpes, ce sont les bandes qu'on voit aujourd'hui dans les gneiss. À 307 millions d'années, les granites de Vallorcine et de Montenvers montent dans des creux ouverts par le jeu de deux failles qui coulissent en sens contraire. Et à 304 millions d'années, le granite du Mont-Blanc, la plus jeune intrusion, monte dans le même type de creux : le sommet de l'Europe occidentale est du magma remonté dans une fissure ouverte par deux failles.

Le legs le plus visible de cet épisode se lit dans le paysage minier. En refroidissant, ces granites expulsent des tonnes d'eau très chaude et sous pression : elle devient extrêmement réactive et circule presque comme un gaz. Elle percole dans les failles, dissout les métaux présents en petite quantité dans la roche, se charge en silice et en soufre, puis les redépose d'un coup en remontant. Or, galène, sphalérite — les minerais du plomb et du zinc. En regardant ces parois, on contemple la plomberie fossile d'un immense système géothermique.

Changeons d'échelle : pendant que ces granites cuisent en profondeur, en surface le paysage se démolit tout aussi vite. Juste à côté du massif qui se soulève, un bassin voisin, Salvan-Dorénaz, forme un creux qui s'enfonce lentement et se remplit des débris arrachés par l'érosion au relief tout proche — un peu comme un fossé qui se creuse d'un côté pendant qu'on y jette la terre retirée de l'autre. Il a ainsi accumulé 1700 mètres de dépôts en quinze millions d'années. Deux vitesses y sont mesurées, et c'est leur écart qui est le résultat : le fond du bassin s'enfonce d'environ 0,2 millimètre par an, tandis que le relief qui l'alimente se soulève à environ 1 millimètre par an. Le creux se forme cinq fois moins vite qu'on ne le comble — autrement dit l'érosion évacue l'essentiel de ce qui monte, et le bassin n'en piège qu'une fraction. Pendant quinze millions d'années, le massif est un pays qui se fait raser aussi vite qu'il se lève.

C'est ce couple qui met les roches profondes sous nos pieds, mais chacun fait sa part : les grandes failles transportent le socle de soixante et un kilomètres à une quinzaine, et c'est l'érosion qui fait la dernière quinzaine de kilomètres.

Vers 300 Ma, l'usine s'arrête. Tout ce qui suit, y compris les Alpes, n'est plus que transport et remontée.

Époque III — 300 à 200 Ma : rien, et c'est important

L'usine éteinte, le massif se retrouve au cœur d'un supercontinent unique, la Pangée, sous des latitudes équatoriales, à des milliers de kilomètres de toute zone active. Plus de formation de montagnes : la fin de l'usine traîne encore un peu — le bassin voisin continue de se remplir quelques millions d'années encore, d'autres bassins s'ouvrent le long des failles héritées, un peu de volcanisme accompagne le tout — mais ce sont les dernières convulsions d'un système qui s'éteint, pas un nouvel épisode.

Ensuite, la machine tectonique tourne à plein régime ailleurs sur la planète — des océans se referment, d'autres s'ouvrent, des continents entiers se déplacent — et ici la seule activité est l'érosion. Le socle remonte vers la surface non parce qu'on le pousse, mais parce qu'on lui enlève ce qui le recouvre. À la fin, il ne reste qu'une plaine usée jusqu'à la racine, taillée dans des roches qui furent, cent trente millions d'années plus tôt, à soixante kilomètres de fond.

Et c'est décisif pour la suite. Quand les Alpes arriveront, elles ne trouveront pas une croûte tendre. Elles trouveront un socle déjà sec, déjà recristallisé, déjà fondu une fois. Une roche qui a perdu son eau et cristallisé ses granites ne se replie plus comme de la pâte : elle casse en blocs et se laisse soulever en bloc. C'est toute la raison pour laquelle l'épisode alpin sera un ascenseur et non un pétrissage.

Époque IV — 200 à 66 Ma : socle de marge passive

La Pangée se démembre, et une nouvelle mer s'ouvre : la Téthys alpine. Le massif reste du côté européen ; la déchirure passe plus au sud-est. Il change alors de rôle : de fragment baladeur, il devient socle stable au bord d'un continent. La croûte s'étire, les vieilles failles se réactivent, le socle s'enfonce doucement et se laisse ensevelir sous une épaisse couverture de sédiments.

Ce long ensevelissement laisse deux choses. La première est une protection : sans ce couvercle de sédiments, l'érosion qui avait déjà rasé le massif à l'Époque III aurait continué son travail, et aurait fini par attaquer les roches profondes elles-mêmes — celles qui portent la mémoire de l'enfouissement, du four et des granites. Ensevelie sous sa couverture, la roche est mise à l'abri, intacte, en attendant que les Alpes viennent un jour la découvrir. La seconde est un tracé : le réseau de failles que la formation des Alpes réutilisera plus tard, en sens inverse, est déjà en place — ce sont les mêmes failles héritées de la remontée précédente. Trois épisodes de formation de montagnes successifs se servent du même dessin.

Époque V — 66 à 0 Ma : l'ascenseur

Cent trente millions d'années plus tard, tout bascule. La Téthys alpine se referme, les deux continents qui l'encadrent se rapprochent, et de grandes nappes de roche, charriées depuis plus au sud, viennent recouvrir le massif : le socle des Aiguilles Rouges se retrouve d'abord enseveli sous cet empilement de nappes alpines en formation. Puis l'érosion perce un trou dans cette couverture, exactement à cet endroit : c'est une fenêtre, un endroit où le vieux socle réapparaît en surface à travers les nappes plus jeunes qui l'avaient un temps caché. Il est ré-enfoui, mais modérément : 300 à 400 °C, une dizaine de kilomètres.

Et il faut comprendre pourquoi si peu. Le massif appartient à l'ancienne marge stable du continent européen — le bord qui n'a jamais plongé. Pendant des dizaines de millions d'années, l'océan alpin s'est enfoncé loin de là, sous l'autre continent, et cette marge a regardé la scène de loin. Elle n'entre dans la collision qu'à la toute fin, quand l'océan a disparu et que les deux continents se percutent pour de bon : elle est cabossée, fracturée et soulevée, mais pas entraînée en profondeur. C'est le pare-choc, pas le moteur.

Les massifs de ce type ont ainsi échappé au pire de ce que les Alpes savent faire — c'est précisément pour cela que leur passé ancien est encore lisible, alors qu'il est illisible dans les massifs plus proches du centre de la collision, où les mêmes roches sont descendues à 50, 60, parfois 100 kilomètres pendant l'épisode alpin. Notre massif ne fond pas, ne se replie pas : comme sa roche est déjà sèche et cassante depuis l'Époque III, elle absorbe le raccourcissement en se brisant en blocs qui se chevauchent les uns les autres, un peu comme une pile de livres qu'on pousse par le côté. C'est cette cassure en blocs, et non un pliage, qui raccourcit le massif d'environ 30 %. Les minéraux qui remplissent les fissures ouvertes par ces cassures se sont formés autour de 400 °C.

Puis il monte. Un minéral du massif permet de dater précisément cette remontée : il enregistre le moment où la roche est repassée sous environ 110 °C, ce qui s'est produit il y a 15 à 20 millions d'années. Les cristaux qu'on trouve dans les fissures, ceux que recherchent les chercheurs de minéraux, se sont formés entre 18 et 8,5 millions d'années. C'est l'horloge de la remontée.

Ce que ce dernier tour laisse, c'est le paysage : une fenêtre où l'on peut marcher sur des roches vieilles de plus de trois cents millions d'années, en face du Mont-Blanc, et toucher des roches qui ont fait le voyage complet.

Ce que le trajet dit

Les Alpes ne sont pas l'événement — elles sont le dernier chapitre. La vraie usine chimique et tectonique, celle qui a transformé de la boue de bord de mer en éclogite puis en granite à or, s'est arrêtée il y a trois cents millions d'années. Cela ne rend pas l'épisode alpin négligeable : sans lui, ce socle serait toujours enfoui sous des kilomètres de sédiments et personne n'en saurait rien. Mais il n'a rien fabriqué ici.

Le massif n'est pas un cas particulier. Ce qu'on escalade en face de Chamonix appartient à la même grande famille de fragments continentaux que le cœur du Massif de Bohême, six cents kilomètres à l'est-nord-est. Même fragment détaché du Gondwana, même traversée. La suite les a séparés — les empilements de blocs, puis les Alpes, ont redistribué les morceaux —, mais le point de départ est commun.

Et cette parenté se démontre deux fois, par deux chemins indépendants. Le premier consiste à reconstituer, étape par étape, la trajectoire de chaque fragment continental : elle les place au départ côte à côte.

Le second ne suppose aucune reconstitution — il suffit de comparer les cuissons. Des roches englouties dans les Alpes ont enregistré exactement la même séquence en trois temps, aux mêmes époques, que de vieux massifs restés à l'écart de la collision alpine, plus au nord. Deux méthodes qui n'ont rien en commun tombent sur la même conclusion : sous le désordre alpin, les fondations de l'Europe ont une seule et même origine ancienne. Les Alpes ont coupé le lien physique entre ces régions ; la chaleur enregistrée dans la roche le recoud.

Et la permanence de la montagne est une illusion complète. Ces roches ont été plage, volcan, roche profonde à soixante kilomètres de fond, magma, granite, plaine usée, socle stable, et enfin sommet. Dans deux ou trois cents millions d'années, les Alpes seront rabotées à leur tour et ces mêmes roches finiront en sable dans un océan qui n'existe pas encore. Peut-être que des géologues du futur utiliseront ces mêmes zircons pour retrouver la trace d'un très vieux monde alpin oublié.

Le zircon aura vu passer les deux mondes sans broncher.