Discussion:Isostasie

Pratt / Airy

Merci d'avoir ajouté ces lignes sur les modèles de Pratt et de Airy. Malheureusement, ce n'est pas très comprehensible. Pourtant je suis géologue et je connais ces modèles... [ Jide ] 25 août 2006 à 01:43 (CEST)

Je ne suis pas d'accord avec le contenu de cet article !

Sans vouloir vexer les auteurs de l'article Isostasie, je dois dire que cet article fournit des informations inexactes ou, du moins, peu précises. En effet, le concept d'isostasie fut conçu par des géodésiens pour les besoins de la géodésie (et non pas pour ceux de la géologie !) et a été utilisé à peu près exclusivement par eux, dans le but de calculer des anomalies isostatiques. Le terme « isostasie » lui-même fut forgé de nombreuses années plus tard, vers 1890, par le géologue américain Edward Clarence Dutton. S'il est vrai que dans l'hypothèse d'Airy — mais uniquement dans celle-ci — l'état isostatique puisse être expliqué au grand public comme un équilibre de flottaison tel que celui auquel sont soumis des icebergs flottant librement dans l'eau, l'image est loin d'être parfaite et entre en conflit direct avec le concept de rigidité des plaques tectoniques

Néanmoins, c'est une approximation qui peut etre valable suivant les échelles considérée. De plus, c'est une approximation qui est souvent nessessaire a l'explication au néophyte. Pour ma part, je prends souvent l'exemple d'un cargo que l'on decharge; dans ce cas, la rigidité du bateau est "infinie". Peut etr faudrait il invoquer un modele plus réaliste d'un point de vue physique, tout en restant simple a comprendre. [ Jide ] 27 août 2006 à 21:34 (CEST)

Oui, mais le substratum dans lequel le cargo flotte est de l'eau, qui n'a pas de rigidité, et l'interface entre le cargo est une interface simple de type glissant, sur laquelle ne s'exercent que des contraintes normales. Par contre, la lithosphère et l'asthénosphère (et toutes les couches du manteau jusqu'à la surface de Gutenberg) possèdent une rigidité qui dépasse celle de l'acier (sauf éventuellement dans les couches les plus externes), et notre cargo-plaque ne flotte donc pas sur un substratum liquide : des cissions (en-dehors des contraintes normales) sont transmises à travers la surface-frontière, et l'interface est de type non-glissant. Je sais bien que l'idée que beaucoup de géologues-géodynamiciens se font de la structure de la Terre est encore inconsciemment celle admise jusque vers 1865, c'est-à-dire une écorce terrestre solide qui flotte sur un substratum liquide (eau chez les neptunistes, magma en fusion chez les plutonistes), même si l'écorce terrestre a changé de nom depuis et est devenue la croûte puis la lithosphère, et que les mouvements de convection dans le substratum plus profond ne sont officiellement plus un simple écoulement liquide mais un phénomène de fluage. Le message que j'aimerais faire passer ici est qu'il convient de placer l'étude des phénomènes tendant à équilibrer les forces et les moments de force à l'intérieur de la Terre (conditions nécessaires pour aboutir à l'isostasie) dans le cadre de la mécanique des milieux continus et de la rhéologie, et non simplement de faire un raisonnement local où deux forces volumiques, la pesanteur et la poussée d'Archimède, s'équilibrent. A mon avis, même le néophyte a droit à une explication correcte, même si elle est un peu plus difficile à fournir. Mais plus grave que mal informer les néophytes est que des scientifiques souvent chevronnés utilisent des modèles physiques trop simplistes pour interpréter leurs observations. Carlo. 19 septembre 2006 à 17:45 (CEST)

Je regrette que cette explication simpliste se trouve répétée dans de très nombreux textes rédigés par des personnes souvent incompétentes. Mais, de toutes façons, c'est un nonsens du point de vue étymologique d'écrire — comme le font les auteurs de l'article dans la Wikipédia francophone — que le terme isostasie désigne (je cite) « un phénomène de rééquilibrage de l'altitude de la croûte continentale par rapport au géoïde », d'une part parce qu'il s'agit d'un état où l'équilibre est atteint et qu'il n'y donc plus besoin de rééquilibrer, d'autre part, parce que le géoïde dépend de la seule répartition des masses à l'intérieur de la Terre, qu'elles soient en équilibre ou non. Je suis convaincu que les auteurs de l'article n'ont pas suffisamment réfléchi à ces questions, mais j'apprécie leur enthousiasme de vouloir contribuer à notre encyclopédie.

Pour interpréter le fait que très souvent les chaînes de montagnes attiraient moins le fil à plomb que ne le prévoyaient les calculs théoriques tenant compte de la masse excédentaire fournie par les montagnes, des géodésiens eurent l'idée qu'à une certaine profondeur sous la surface terrestre existait une surface de compensation des masses, par rapport à laquelle on pouvait effectuer les calculs géodésiques permettant de déterminer le géoïde. Pratt envisageait cette surface comme une surface de niveau sphéroïdale, la densité moyenne du matériau entre le point de mesure sur la surface topographique et sa projection sur la surface de compensation variant d'endroit à endroit pour rendre compte des observations. Dans l'hypothèse de Pratt, les densités moyennes des couches superficielles varient donc latéralement. Dans l'interprétation d'Airy des anomalies gravimétriques de Bouguer, il existe aussi une surface de compensation isostatique en profondeur, mais celle-ci épouse en quelque sorte le relief inversé de la surface topographique, de sorte que dans les régions du globe où la densité moyenne de la croûte est plus faible, l'épaisseur de la croûte est plus épaisse et inversement. Cette hypothèse d'Airy, qui a première vue est apparue comme plus réaliste aux géophysiciens et aux géologues que celle de Pratt, impliquait que sous les chaînes de montagnes, la croûte devait être bien plus épaisse que dans les régions dépourvues de relief montagneux, et conduisait les géologues de ma jeunesse à beaucoup parler de « racines des montagnes ». J'aimerais insister sur les faits suivants :
(1) pour les géodésiens, l'hypothèse de Pratt est tout aussi valable que celle d'Airy — ce qui leur importe est de compenser de manière adéquate les trop grandes anomalies gravimétriques fournies par la formule de Bouguer ;
(2) depuis l'avènement de la géodésie spatiale, dont les méthodes permettent de déterminer directement le géoïde sans passer par toutes sortes de corrections, y compris la correction isostatique, nécessitées par les levés gravimétriques, le concept d'isostasie est tombé en désuétude et n'est plus guère employé ;
(3) dès le début des années 1960, quand on commençait à assister à la naissance des idées qui ont finalement conduit à l'hypothèse de la tectonique des plaques, on se rendit vite compte que la notion d'isostasie perdait de plus en plus la signification que voulaient lui attribuer les géologues : s'il existait bien des épaississements de la croûte sous de nombreuses chaînes de montagnes, les sismologues n'arrivaient pas à mettre en évidence des soi-disant « racines » sous d'autres ; en outre, le contraste des densités moyennes très accusé et les épaisseurs respectives des croûtes continentale et océanique ne s'expliquent guère par des considérations statiques, mais il faut en appeler à la théorie de l'expansion des fonds océaniques, c'est–à-dire à une théorie dynamique et non statique ;
(4) si l'on parle encore parfois de remontée isostatique à propos du soulèvement post-glaciaire — et j'ai bien peur d'avoir utilisé moi-même cette terminologie peu correcte dans l'un ou l'autre de mes écrits — je pense qu'il serait plus juste de parler tout simplement, en géologie, de remontée épirogénique et, en géophysique, de déformation visco-élastique ou firmo-visqueuse sous l'action de la pesanteur.
J'espère trouver le plus vite possible du temps pour donner un contenu correct à l'article Isostasie, à moins que d'ici-là une personne compétente n'apporte les modifications requises. Il est clair dans mon esprit que l'article devrait aussi expliquer comment les géodésiens s'y prennent pour apporter des corrections isostatiques à leurs mesures gravimétriques sur le terrain, à moins d'en parler dans l'article consacré à la gravimétrie lequel, soit dit en passant, est pour le moment encore bien plus nul que l'article concernant l'isostasie, et est aussi complètement à revoir par un gravimétriste compétent.
Salutations amicales à tous ceux qui lisent cette page de discussion.
À Liège le 27 août 2006 à 17:10 (CEST). Carlo Denis

Je pense que tu es -de loin- la personne la plus compétente pour rédiger convenablement ces pages (isostasie et gravimétrie). Je ne connaissait pas le terme de épirogenèse, et je suis bien content, vu qu'en ce moment, je suis en train de travailler -entre autre- sur les relations entre l'érosion et les mouvements verticaux dans les chaines de montagnes. Par contre, la definition donnee dans l'article épirogenèse me semble partiellement éronée: en effet, il est dit " qu'il [le terme épeirogenèse] s'oppose à orogenèse, désignant l'ensemble des processus conduisant à l'érection de chaînes de montagnes, et qui donnent lieu à des séismes bien plus fréquents et souvent très violents". En l'occurence, il a été montré que le "rebond isostatique" (lié a une augmentation de l'érosion ou a la fonte de glace) participe pour une portion importante a l'édification d'une chaine de montagne; certains chercheurs pensent actuelement que l'érosion pourrait avoir un role plus important que la tectonique dans l'edification d'une chaine de montagne, en induisant des mouvements verticaux et en augmentant les taux d'erosion sur elle meme. Ces deux termes mis en oppositions refletent un point de vue daté des relations entre une tectonique qui édifierait les montagnes et une érosion qui les detruirait.
Amicalement
[ Jide ] 27 août 2006 à 21:34 (CEST)

Je connais dans les pays francophones de nombreuses personnes au moins aussi compétentes que moi pour rédiger des pages sur la géodésie et la géophysique — en particulier sur l'isostasie. Le tout est de les amener tout doucement à s'intéresser au projet wikipédia. En attendant, j'essayerai de faire un effort dans les semaines à venir pour rédiger des pages sur l'isostasie et la gravimétrie, bien que ces domaines ne touchent que par la bande aux disciplines dans lesquelles je suis considère comme spécialiste.
En ce qui concerne l'épirogenèse, j'ai rapidement rédigé cet article pour définir le terme et ne pas laisser de lien rouge dans la discussion ci-dessus, et sur ma lancée j'ai amélioré légèrement la page consacrée à son inventeur Grove Karl Gilbert. Mais il s'agit-là d'articles concernant la géologie, qui ne sont pas vraiment de mon ressort, encore que je ne sois pas entièrement ignare en la matière. Pour te donner satisfaction, j'espère, je viens d'ajouter que c'est dans l'esprit de Gilbert que le terme épirogenèse s'oppose à orogenèse, mais il est clair que tel était le cas pour tout le monde dans le passé (et je pense que pour tous ceux qui utilisent encore actuellement ces vocables, cela reste toujours le cas). L'avènement de la tectonique des plaques a certes apporté beaucoup de concepts nouveaux en géologie, mais je crois que c'est un tort de penser qu'elle a systématiquement fait table rase de tous les concepts du passé. Ainsi, la classification de Hoernes des tremblements de terre, datant (si ma mémoire est fidèle) de la fin du XIX^e siècle, à savoir (1) séismes orogéniques ; (2) séismes épirogéniques ; (3) séismes volcaniques ; (4) séismes d'effondrement, et les statistiques y attachées, me semblent toujours valables, même si l'on parle maintenant de séismes tectoniques plutôt que de séismes orogéniques.
Pour les raisons exposées précédemment, il convient de bannir le terme rebond isostatique, car il confond l'effet avec la cause. En fait, je ne pense pas avoir rencontré ce terme jusqu'à présent dans la littérature géophysique. Tu me prends peut-être pour un pédant, mais je considère qu'il est nécessaire que le langage utilisé par les scientifiques soit net et précis. Si un (géo)physicien parle de force, il veut dire force, c'est-à-dire l'entité qui produit une accélération ; si un géologue parle de force, je commence par me méfier, car en géologie la notion de force reste souvent très floue et peut vouloir dire beaucoup de choses difficiles à quantifier. Il en va de même de ce qu'on appelle l'isostasie, qui pour le géophysicien désigne un état d'équilibre mécanique particulier (et nécessite donc l'annulation de la résultante des forces externes ainsi que du moment de force externe dans toute la région qui se trouve en isostasie). Manifestement, quand tu parles de rebond isostatique, tu commets une sérieuse faute de mécanique. En fait, ceci me donne l'occasion d'insister encore une fois sur le fait que géologie et géophysique sont des sciences entièrement distinctes : elles ne parlent tout simplement pas le même langage !
Cela étant dit, je serais heureux si tu pouvais me fournir les références des articles des « chercheurs [qui] pensent actuellement que l'érosion pourrait avoir un rôle plus important que la tectonique dans l'édification d'une chaîne de montagnes, en induisant des mouvements verticaux et en augmentant les taux d'érosion sur elle-même ». J'ai bien peur que ces chercheurs ne commettent le même genre d'erreur que celui qui remplissait les revues scientifiques dans le temps à propos des géosynclinaux. Comment veux-tu qu'un physicien te suive quand tu prétends, en gros, que c'est l'érosion qui produit l'érection des chaînes de montagnes ? C'est tout simplement un nonsens physique car, pour que l'érosion puisse entrer en jeu, il faut qu'il y ait tout d'abord des montagnes produites par la tectonique. Qu'ensuite un certain équilibre dynamique se mette en place entre le taux d'érection des montagnes par la tectonique et le taux de disparition des montagnes par l'érosion me semble aller de soi : c'est une simple conséquence du principe de Le Châtelier, déjà enseigné au lycée dans les classes de physique et de chimie.
Bien cordialement, Carlo. 28 août 2006 à 15:06 (CEST)

Je je disais que tu etait la personne la plus competante pour ecrire sur le sujet, je pensais uniquement aux contributeurs actuels de WP :-) Si tu peux ammener d'autres contributeurs de ta pointure, le projet s'en trouvera grandement amelioré...

Le terme de rebond isostatique est une faute de francais et une faute de physique, puis que l'isostasie designe l'equilibre. Parler "d'equilibre isostatique" est donc un pleonasme, est-ce correct ? Je ne te considère pas comme "pédant", et je suis également convaincu de la grande importance de l'utilisation de termes exacts en science. J'evite pour ma part (et autant que possible) l'utilisation des termes "uplift" et "relief" tant ils sont sujets a discussion et recouvre autant de sens differents que d'interlocuteur.

En ce qui concerne le role relatif de l'erosion et de la tectonique comme moteur du soulevement d'une chaine de montagne, je ne pretends pas que le role de la tectonique est nul, bien sur. Mais de nombreuses etudes ont montree que le climat (via l'erosion) guide la structure de l'orogene (par exemple Willett, S.D., 1999, Orogeny and orography: The effects of erosion on the structure of mountain belts: Journal of Geophysical Research, v. 104, p. 28 957–28 981). Le point important est qu'une partie importante du relief d'une chaine de montagne (disons entre 10 et 25%, avec une exception pour la chaine transantarctique, ou ce ratio semble etre de 50% (Stern, T.A., Baxter, A.K., and Barrett, P.J., 2005, Isostatic rebound due to glacial erosion within the Transantarctic Mountains: Geology, v. 33, p. 221-224.)) est une concequence des mouvements verticaux induit par l'erosion (pour se rapprocher d'un nouvel etat d'equilibre).
Contrairement a ce que tu as l'air de croire, il ne s'agit pas d'elucubrations de geologues en mal de theorie. Tu peux en avoir plus en visitant le site de Molnar, avec qui je travaille, et qui est geophysicien :-)(sismologue). Un de ces papiers classique y est chargeable (Molnar, P., and P. England, Late Cenozoic uplift of mountain ranges and global climate change: chicken or egg?, Nature, 346, 29-34, 1990). Un grand nombre de geomorphologues americains sont également d'accord sur ce point (je ne prendrais que l'exemple de Bob Anderson, editeur du Journal of Geophysical Research F: Earth Surface, avec qui je travaille également).

Pour prendre un exemple concret que je connais bien, la convergence actuelle dans les Alpes orientales est de ~2mm/an (GPS). Dans les Alpes occidentales, on n'observe pas de convergence, voir meme un peux de divergence. Or les mouvements verticaux (leveling), l'altitude moyenne et les altitudes max sont plus importantes dans les Alpes occidentale. Les vallees y sont plus profondements incisées, les glaciers y furent (et sont toujours) plus actifs, la pluviometrie est plus importante, et les bilans d'erosion montrent une erosion plus de 2 fois plus importante depuis le debut du pliocene (~5Ma). Il semble tres probable que cette difference de topographie soit d'origine climatique (Kuhlemann, J., Frisch, W., Szekely, B., Dunkl, I., and Kazmer, M., 2002, Post-collisional sediment budget history of the Alps: tectonic versus climatic control.: International Journal of Earth Sciences, v. 91, p. 818-837.).

Voici quelques autres papiers qui parlent de ce theme:

• Cederbom, C.E., Sinclair, H.D., Schlunegger, F., and Rahn, M.K., 2004, Climate-induced rebound and exhumation of european Alps: Geology, v. 32, p. 709-712.
• Burbank, D.W., 2002, Rates of erosion and their implications for exhumation: Mineralogical Magazine, v. 66, p. 25-52.
• Whipple, K.X., and Meade, B.J., 2006, Orogen response to changes in climatic and tectonic forcing: Earth and Planetary Science Letters, v. 243, p. 218-228.
• Willett, S.D., and Brandon, M.T., 2002, On steady states in mountain belts: Geology, v. 30, p. 175-178.

Je me tiens a ta disposition pour discuter plus avant de ces idées. Je peux t'envoyer les .pdf de ces papiers si tu es interressé.

Amicalement, [ Jide ] 28 août 2006 à 22:09 (CEST)

Recyclage

Sur le ton pontifiant, les allusions à un contenu situé plus loin, mais qui n’existe pas, sur les répétitions. Épiméthée (d) 10 septembre 2008 à 21:05 (CEST)

Copyright

Le ton général de l’article, et les références à des contenus qui n’existe pas (voir plus loin). Épiméthée (d) 10 septembre 2008 à 21:05 (CEST)

L'article n'est très probablement pas une violation de copyright. Carlo_denis a un peu contribué il ya a 2 ans avant se se retirer pour cause de frictions. Personne actuellement n'est capable de reprendre ce papier (part la forme), je pense.... ~Jide~ (d) 12 septembre 2008 à 09:13 (CEST)

Et une reprise de cours de fac, tu penses que ce serait possible ? Épiméthée (d) 12 septembre 2008 à 19:24 (CEST)

Si c'est une reprise de cours de fac, alors c'est son cours que Carlo_denis a repris et intégré ici. Pas de problème, donc... Je n'ai absolument pas le temps de me plonger dans cet article pour une taille. Le mieux serait de le wikifier, d'ôter les appel a des sections manquantes et de laisser courir en attendant qu'un geophysicien aie le courage de bosser dessus. ~Jide~ (d) 16 septembre 2008 à 10:22 (CEST)