Les rivières influencent la croissance des grandes failles continentales

Depuis les années 1990, nombre de modèles numériques couplant tectonique et processus de surface suggèrent que l'érosion peut influencer l'activité des grandes failles crustales et ainsi la structure d'une chaîne de montagnes. La limitation de la croissance du relief semble favoriser la localisation de la déformation sur quelques failles pérennes, plutôt que sa distribution sur de nombreuses failles actives en même temps. Une limite de ces modèles était leur traitement simplifié des paramètres d’évolution des processus de surface, dont l'activité n’était pas calibrée sur des paysages naturels. Une autre limite est qu’il n'existe pas de frontière de plaque "témoin" non sujette à l'érosion qui permette d'estimer l'influence de ce facteur. La sensibilité d'un système tectonique naturel à différentes activités érosives demeurait donc sans réponse.

Ici, l’étude aborde ce problème du point de vue des demi-grabens de rifts continentaux, où la déformation est souvent localisée sur une faille majeure séparant un relief d’un bassin sédimentaire. Elle établit la sensibilité de la tectonique terrestre à l'érodabilité des roches de surface et aux conditions hydro-climatiques, qui varient selon les régions et les époques géologiques. Ces couplages entre hydrosphère et lithosphère sont caractéristiques du régime de tectonique des plaques qui prévaut sur notre planète.

Les chercheurs ont développé une méthode pour mesurer l'efficacité de l'érosion fluviale à raboter les reliefs, en analysant les profils de rivières s'écoulant dans 12 segments de rift. Ils ont ensuite modélisé l'évolution tectonique de ces segments sur plusieurs millions d'années, en les soumettant à différentes efficacités érosives comprises dans la gamme mesurée. Dans les modèles, une érosion fluviale efficace mais réaliste permet de doubler la longévité des demi-grabens par rapport à une érosion inefficace. Les processus de surface influencent aussi la migration de la déformation : une érosion inefficace favorise la transformation d'un demi-graben en horst, ce qui est cohérent avec les styles tectoniques observés dans le rift africain et la province du Basin and Range.