Quel âge a la vallée de Yosemite en Californie ?

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Les nouveaux visiteurs de la vallée de Yosemite sont émerveillés par le mur de granit d’El Capitan et le visage soigneusement découpé de Half Dome, conscients, peut-être vaguement, que la pluie et les glaciers ont dû prendre beaucoup de temps pour couper et sculpter ce paysage. Mais combien de temps ?

Tout a-t-il commencé il y a 50 millions d’années, lorsque le granit traversé par la vallée a été exposé pour la première fois aux éléments ? Était-ce il y a 30 millions d’années, lorsque les données suggèrent que des canyons dans le sud de la Sierra Nevada ont commencé à se former ? La vallée n’a-t-elle commencé à se former qu’après l’inclinaison de la Sierra vers l’ouest il y a environ 5 millions d’années, ou était-ce principalement dû aux glaciers qui se sont formés dans un climat de refroidissement il y a 2 à 3 millions d’années ?

Des géologues de l’Université de Californie à Berkeley ont utilisé une nouvelle technique d’analyse des roches pour obtenir une réponse plus précise et ont conclu qu’une grande partie de l’impressionnante profondeur de la vallée de Yosemite avait été creusée il y a 10 millions d’années, et probablement encore plus récemment – au cours de la 5 derniers millions d’années. Cela réduit d’environ 40 millions d’années les estimations les plus anciennes.

Les rivières ont effectué la sculpture initiale dans une vallée peu profonde préexistante, ont-ils déterminé, puis les rivières et la glace ont récemment contribué.

Bien que les scientifiques ne soient pas en mesure d’être plus précis, la nouvelle estimation est la première à être basée sur une étude expérimentale des roches granitiques dans et près de Yosemite, plutôt que sur des inférences basées sur ce qui se passait ailleurs dans la Sierra Nevada.

« La vallée de Yosemite est l’une des caractéristiques topographiques les plus célèbres de la planète », a déclaré le glaciologue Kurt Cuffey, professeur de géographie et de sciences de la Terre et des planètes à l’UC Berkeley. « Et bien sûr, si vous allez au parc de Yosemite et lisez la signalisation, ils vous donneront des chiffres pour savoir quand il est devenu un canyon profond. Mais jusqu’à ce projet, chaque réclamation sur l’âge de cette vallée, quand elle a formé un profond canyon. canyon, était juste basé sur des suppositions et des spéculations. »

Le géologue du parc national de Yosemite, Greg Stock, admet que l’histoire racontée sur l’origine de la topographie granitique emblématique du parc a été un peu vague, car les géologues ne sont toujours pas d’accord sur ce qui s’est passé depuis que le granit signature de la Sierra s’est formé sous terre entre environ 80 et 100 millions d’années. jusqu’à 10 kilomètres (6 miles) sous une chaîne de montagnes qui avait l’air très différente de ce qu’elle est aujourd’hui.

« Nous savons que la Sierra était une haute chaîne de montagnes il y a 100 millions d’années, lorsque le granit se formait en profondeur. C’était une chaîne de volcans qui aurait pu ressembler un peu à la Cordillère des Andes en Amérique du Sud », a déclaré Stock. « La question est vraiment de savoir si l’élévation vient de baisser à cause de l’érosion depuis ce temps ou si elle a baissé un peu puis a été soulevée à nouveau plus récemment. À ce stade, sur la base des études que j’ai faites pendant la majeure partie de ma carrière et soutenues par cette étude, je vois beaucoup de preuves d’un soulèvement récent qui s’est produit au cours des 5 derniers millions d’années. »

Ce soulèvement, qui s’est produit en même temps qu’un tremblement de terre dans l’est de la Sierra Nevada a créé un escarpement de plusieurs kilomètres de haut, a accentué les pentes occidentales et les rivières, les obligeant à inciser plus rapidement les vallées.

Cuffey, le géochimiste de l’UC Berkeley David Shuster et leurs collègues, dont Stock, ont publié les résultats cette semaine dans la revue Bulletin de la Société géologique d’Amérique.

Temps de recharge de la roche

Shuster, professeur de sciences de la terre et des planètes, a développé il y a 15 ans une technique qui, selon lui, pourrait à l’époque éclairer les origines de la vallée, ce qui le fascine lui et Cuffey depuis qu’ils ont vu Yosemite pour la première fois lorsqu’ils étaient enfants. Shuster, originaire de Californie, le visite depuis sa plus tendre enfance. Cuffey, originaire du centre de la Pennsylvanie, a fait son premier voyage au parc à l’âge de 15 ans.

Une grande partie de ce qu’ils se souviennent d’avoir appris est que la vallée a été creusée par les glaciers, faisant peu de cas de ce qui s’est passé avant l’arrivée des glaciers de la période glaciaire au Pléistocène il y a environ 2,5 millions d’années.

« Ce que j’ai appris de la signalisation dans la vallée quand j’étais enfant n’était pas tout à fait exact, compte tenu de ce que la littérature scientifique disait à l’époque. Néanmoins, la topographie a été interprétée comme étant considérablement modifiée par la glace », a déclaré Shuster. « Comment quantifier cela avec des outils géochronologiques, plutôt que de simplement inventer une histoire à ce sujet basée sur la géomorphologie, est une chose que nous essayions de faire ici. »

La technique de Shuster, appelée thermochronométrie hélium-4/hélium-3, reconstruit l’historique de la température d’un échantillon de roche sur la base de la distribution spatiale de l’hélium-4 naturel dans les minéraux, qui est mesurée par comparaison à une distribution uniforme artificiellement produite de l’hélium- 3. Parce que la température augmente avec la profondeur sous terre, l’historique de la température peut indiquer quand une roche a été découverte alors que le paysage s’érodait.

« La température de la roche est fonction de la surface qui y descend », a déclaré Shuster. « C’est très analogue à retirer une couette en duvet – la roche en dessous devient progressivement plus froide. Cette progression dans le temps avec le refroidissement de la roche est ce que nous obtenons de la géochimie et de la thermochronométrie. »

On s’attend à ce que le substratum rocheux de granit exposé sur les vastes hautes terres de la Sierra montre une longue histoire de températures de surface fraîches, car ils ont été exposés pendant des dizaines de millions d’années de plus que le substratum rocheux plus récemment exposé sur le sol de Tenaya Canyon, qui alimente la vallée de Yosemite depuis le nord-est.

Les expériences, menées au Centre de géochronologie de Berkeley, ont indiqué que, bien que la roche des hautes terres soit proche de la surface depuis environ 50 millions d’années, le substrat rocheux au fond du canyon de Tenaya a été exposé beaucoup plus récemment. L’histoire de la température de la roche obtenue au fond du canyon Tenaya – à partir d’une zone de substrat rocheux exposée à la base de Half Dome – indique qu’elle se trouvait à plus d’un kilomètre sous terre il y a 10 millions d’années, et très probablement seulement 5 millions d’années. depuis. Cela signifie qu’un kilomètre de roche a été érodé depuis cette époque.

« Cette surface des hautes terres que les gens connaissent de certaines parties de la route de Tioga et des prés de Tuolumne – c’est un paysage très ancien », a déclaré Cuffey, titulaire de la chaire Martin Distinguished Science de l’océan, de la Terre et du climat. « La question est : qu’en est-il du canyon profond ? Est-ce aussi très vieux, ou est-il relativement jeune ? Et ce que nous avons trouvé dans notre étude, notre grande contribution, c’est qu’il est assez jeune. La meilleure estimation pour le moment est dans le 3 à 4 millions d’années, mais peut-être jusqu’à 10 millions d’années pour le début de l’incision rapide. »

Études sur le substratum rocheux

Les géologues ont collecté des échantillons de substrat rocheux de granit dans les hautes terres voisines et au fond du canyon Tenaya, mais pas dans le fond rocheux de la vallée de Yosemite elle-même, qui est enfouie sous environ 500 mètres (1/3 de mile) de sédiments qui forment aujourd’hui le fond de la vallée. Mais puisque les deux se sont formés en même temps, on peut déduire le moment de la formation de la vallée de Yosemite à partir du moment du décapage du canyon Tenaya.

« La brève histoire de la vallée de Yosemite serait qu’il y avait une sorte de vallée en place pendant des dizaines de millions d’années – un canyon creusé par une rivière associé à l’ancienne Sierra Nevada. Et puis, au cours des 5 derniers millions d’années environ, un nouveau soulèvement de la chaîne par inclinaison vers l’ouest a provoqué une pentification et un approfondissement des canyons dans lesquels ils se trouvaient », a déclaré Stock. « Donc, cela a probablement creusé une plus grande partie de la vallée de Yosemite et a peut-être commencé à former le canyon de Tenaya. Et puis, au cours des 2 à 3 derniers millions d’années, alors que le climat se refroidissait et que les glaciers descendaient à travers le canyon de Tenaya et dans la vallée de Yosemite, ils ont encore sculpté le rock, approfondissant ces vallées. Et dans le cas de la vallée de Yosemite, l’élargissant considérablement. Donc, il y a une partie d’une ancienne vallée de Yosemite. Mais je pense que ce travail récent montre que beaucoup plus de cette topographie est plus jeune, plutôt qu’ancienne. « 

Stock, qui a occupé le poste de géologue du parc pendant 17 ans et est le premier géologue du parc, a déclaré que la nouvelle étude révisera la façon dont le parc raconte l’histoire géologique de la vallée de Yosemite.

« Le moment de cette nouvelle étude est parfait dans le sens où, au cours des prochaines années, nous espérons refaire complètement les affichages de Geology Hut à Glacier Point. Je suis très heureux d’inclure ces nouveaux résultats dans ces affichages », il a dit. « C’est un endroit parfait pour raconter cette histoire, car il y a une vue directe sur Tenaya Canyon. »

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