Image de la semaine | 18/06/2018

Monument Valley : grès et argiles, diaclases, érosion, mésas et buttes témoins, anciens volcans…

18/06/2018

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS de Lyon

Olivier Dequincey

ENS de Lyon / DGESCO

Résumé

Mésas, buttes témoins et necks volcaniques dans les paysages mythiques de l'Ouest américain.

Figure 1. Un aspect de Monument Valley, Parc tribal Navajo à la frontière de l'Arizona et de l'Utah (USA)

Cette « vallée » quasi-désertique est parsemée de mesas et de buttes témoins. Ces paysages correspondent à la caricature (au sens noble du terme) de l'Ouest américain tel qu'on l'imagine.

Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 2. Un aspect de Monument Valley, Parc tribal Navajo à la frontière de l'Arizona et de l'Utah (USA)* Cette « vallée » quasi-désertique est parsemée de mesas et de buttes témoins. Ces paysages correspondent à la caricature (au sens noble du terme) de l'Ouest américain tel qu'on l'imagine.	Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 3. Un aspect de Monument Valley, Parc tribal Navajo à la frontière de l'Arizona et de l'Utah (USA)* Cette « vallée » quasi-désertique est parsemée de mesas et de buttes témoins. Ces paysages correspondent à la caricature (au sens noble du terme) de l'Ouest américain tel qu'on l'imagine.
Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 4. Un aspect de Monument Valley, Parc tribal Navajo à la frontière de l'Arizona et de l'Utah (USA)* Cette « vallée » quasi-désertique est parsemée de mesas et de buttes témoins. Ces paysages correspondent à la caricature (au sens noble du terme) de l'Ouest américain tel qu'on l'imagine.
Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 5. Un aspect de Monument Valley, Parc tribal Navajo à la frontière de l'Arizona et de l'Utah (USA)* Cette « vallée » quasi-désertique est parsemée de mesas et de buttes témoins. Ces paysages correspondent à la caricature (au sens noble du terme) de l'Ouest américain tel qu'on l'imagine.

Monument Valley (localisation avec le fichier Monument-Valley.kmz) est l'un des passages “obligés” quand on visite l'Ouest américain. Ce Parc tribal Navajo est situé à la frontière entre l'Arizona et l'Utah. Les paysages sont somptueux, la lumière en général est extraordinaire, et ce site rassemble à lui tout seul tout notre imaginaire et tous nos fantasmes à propos de l'Ouest américain. En plus de la grandeur des paysages, suivant notre sensibilité et nos centres d'intérêts propres, on pensera à La Chevauchée fantastique de John Ford, on cherchera plantes xérophytes et insectes du désert, on pensera à notre « action civilisatrice » sur les nations autochtones dans les pays occupés par les Européens et leurs descendants… Le géologue, lui, pensera grès, érosion, genèse des reliefs…

Monument Valley n'est pas une vraie vallée, mais correspond au rebord d'une cuesta permo-triasique portée à 1900-2000 m d'altitude et disséquée par l'érosion, érosion qui a épargné de nombreuses buttes témoins et mésas. Buttes témoins (“petite” taille) et mésas (“grande” taille) dominent les environs de 150 à 250 m. La série stratigraphique (simplifiée) constituant ces reliefs est composée de trois formations. De haut en bas, on trouve :

des grès argileux et des conglomérats qui coiffent les buttes témoins et les mesas et datés du Trias ;
des grès massifs de la De Chelly formation datés du Permien supérieur, formant les falaises spectaculaires de Monument Valley ;
des alternances argilo-gréseuses d'Organ Rock, datées du sommet du Permien inférieur et formant la base en pente “douce” des buttes et des mesas.

Cette série sédimentaire permo-triasique fait partie de l'empilement sédimentaire quasi-continu (du Cambrien à l'Éocène) constituant le Plateau du Colorado.

Figure 6. La série stratigraphique de Monument Valley

De haut en bas, on trouve : (3) les grès argileux et des conglomérats des formations Moenkopi et Shinarump, datés du Trias ; (2) les grès massifs de la De Chelly formation, datés du Permien supérieur ; (1) des alternances argilo-gréseuses de l'Organ Rock formation, datées du sommet du Permien inférieur.

La limite Permien-Trias, contemporaine de la plus grande extinction du Phanérozoïque, est donc visible partout dans Monument Valley.

Vue sur deux buttes témoins, les East and West Mitten Buttes, montrant la continuité latérale des divers niveaux stratigraphiques de Monument Valley

Figure 7. Vue sur deux buttes témoins, les East and West Mitten Buttes, montrant la continuité latérale des divers niveaux stratigraphiques de Monument Valley

Figure 8. Vue sur une des plus “étroites” des buttes témoins de Monument Valley, le Totem Pole (mât totémique)

montrant une « aiguille » faite de grès massifs de la De Chelly formation surmontant les alternances argilo-gréseuses des Organ Rocks.

Figure 9. Stratifications obliques et paléo-chenaux dans les grès de la De Chelly formation

Sur cette face Nord, moins sèche que les autres, ces stratifications sont révélées par des plaquages d'oxydes et/ou des voiles bactériens (la « patine du désert », cf. figure 19 de Les extrémophiles dans leurs environnements géologiques). Une étude systématique de ces figures sédimentaires permettrait de bien reconstituer les conditions de dépôt de cette formation De Chelly.

Figure 10. Stratifications obliques et paléo-chenaux dans les grès de la De Chelly formation

Vue d'ensemble d'une dalle de grès effondrée du sommet de la moitié supérieure d'une butte témoin (formation Organ Rock, De Chelly, Moenkopi ou Shinarump)

Figure 11. Vue d'ensemble d'une dalle de grès effondrée du sommet de la moitié supérieure d'une butte témoin (formation Organ Rock, De Chelly, Moenkopi ou Shinarump)

Cette dalle de grès montre des pistes fossiles qu'un spécialiste des ichnofossiles pourrait sans doute identifier.

Figure 12. Vue aérienne sur Monument Valley

Aucun point de vue élevé ne permet d'avoir une vue d'ensemble de Monument Valley. Cette vue d'ensemble n'est possible qu'en avion, ou avec Google Earth, comme ici.

On voit bien la cuesta permo-triasique qui traverse la photo du centre gauche au centre droit. Au premier plan, on voit bien que l'érosion a épargné de vastes lambeaux de plateau “chapeautés” par la surface permo-triasique (des mésas) et des buttes témoins, étroits restes isolés de cette surface permo-triasique. Monument Valley occupe le centre du quart inférieur gauche de la photo. E indique les bâtiments touristiques à l'entrée du Parc tribal Navajo. Au fond à droite, une cuesta jurassique-crétacée, beaucoup plus boisée, et culminant à 2300 m domine la surface permo-triasique. Le canyon de Betatakin (cf. Le Parc national de Canyonlands, la vallée de Betatakin… : reculées et mini-canyons du plateau du Colorado (USA)) est creusé dans ce plateau mésozoïque, à droite un peu hors du champ de cette image.

Vue d'ensemble sur un secteur de Canyonlands National Park qui permet de comprendre comment l'érosion fait reculer une cuesta et peut isoler des reliques, appelées mésas ou buttes témoins selon leur taille

Figure 13. Vue d'ensemble sur un secteur de Canyonlands National Park qui permet de comprendre comment l'érosion fait reculer une cuesta et peut isoler des reliques, appelées mésas ou buttes témoins selon leur taille

Voir ou revoir Le Parc national de Canyonlands, la vallée de Betatakin… : reculées et mini-canyons du plateau du Colorado (USA).

Zoom sur un secteur de Canyonlands National Park qui permet de comprendre comment l'érosion fait reculer une cuesta et peut isoler des reliques, appelées mésas ou buttes témoins selon leur taille

Figure 14. Zoom sur un secteur de Canyonlands National Park qui permet de comprendre comment l'érosion fait reculer une cuesta et peut isoler des reliques, appelées mésas ou buttes témoins selon leur taille

Voir ou revoir Le Parc national de Canyonlands, la vallée de Betatakin… : reculées et mini-canyons du plateau du Colorado (USA).

L'érosion d'une colonne lithologique faite de roches de différentes résistances explique la morphologie des versants : l'érosion d'une roche peu résistante (ici les argiles) engendrera des pentes “douces”, tandis que l'érosion d'une roche résistante (ici les grès) engendrera des falaises verticales. Une autre cause explique aussi la parfaite verticalité des falaises de grès de Monument Valley : des diaclases préexistantes, sans doute d'origine tectonique et peut-être à relier à la surrection du plateau du Colorado, découpent de haut en bas les couches de grès, en particulier l'épaisse couche de la formation De Chelly. Cette pré-fracturation par des diaclases fait que les falaises de grès ne s'écroulent pas par des éboulements affectant différents niveaux les uns après les autres, mais au contraire en bloc, par détachements-éboulements de pans entiers des falaises pré-découpées par les diaclases. Les diaclases les plus nombreuses sont approximativement orientées N150-160°. Une deuxième famille de diaclases, moins abondantes, a une direction approximative N20-30°

Figure 15. Vue aérienne d'un des bords de Monument Valley montrant le principal réseau de diaclases orientées N150-160°

Figure 16. Vue aérienne d'un des bords de Monument Valley montrant les deux réseaux de diaclases orientées N150-160° et N20-30°

Vue d'ensemble d'une butte témoin montrant les deux réseaux de diaclases verticales, qui découpent la couche de grès de la formation De Chelly en parallélépipèdes étroits verticaux

Figure 17. Vue d'ensemble d'une butte témoin montrant les deux réseaux de diaclases verticales, qui découpent la couche de grès de la formation De Chelly en parallélépipèdes étroits verticaux

La paroi visible ici a une géométrie (en carte) en zig-zag, les faces au soleil correspondant aux diaclases N150-160°, et les faces à l'ombre aux diaclases N20-30°. Une diaclase élargie commence à séparer le parallélépipède le plus à gauche de la masse de la butte témoin. Ce parallélépipède le plus à gauche risque de s'ébouler d'un jour à l'autre, ce qui augmentera la masse des éboulis en gros blocs situés à la base de la falaise.

Détail du haut de la diaclase séparant le parallélépipède le plus à gauche de la masse de la butte témoin précédente, Monument Valley (USA)

Figure 18. Détail du haut de la diaclase séparant le parallélépipède le plus à gauche de la masse de la butte témoin précédente, Monument Valley (USA)

Ce parallélépipède peut s'écrouler en entier. Au contraire, le peu de grès restant entre la masse de la butte témoin et le parallélépipède le plus à gauche peut s'écrouler en premier, laissant une “aiguille” résiduelle à gauche de la butte témoin, comme on peut en voire une sur la figure 20.

Figure 19. Une butte témoin allongée mais très étroite, Monument Valley (USA)

L'allongement de cette butte, de direction N150-160°, est parallèle à la direction des diaclases dominantes qui ont “guidé” les éboulements et la formation de cette paroi.

Figure 20. West Mitten Butte, l'une des plus emblématiques buttes témoins de Monument Valley (USA)

On voit très bien à droite une “aiguille” épargnée par les éboulements. West Mitten Butte a la forme d'une “lame de couteau” dix fois plus longue qu'épaisse, bien que cela se voie mal depuis la piste principale qu'empruntent les touristes (mais cela sur voit très bien sur Google Earth, figure suivante).

Figure 21. Vue aérienne de West Mitten Butte qui montre la forme en lame de couteau de cette butte témoin, “lame” d'orientation N150-160°

La géométrie de cette butte est gouvernée par le principal système de diaclases.

Figure 22. West Mitten Butte, Monument Valley (USA)

On peut se rendre compte de la minceur de la “lame de couteau” qu'est West Mitten Butte si on se place juste au SSO de la falaise, perpendiculairement à la direction de la cette “lame” (N150-160°).

West Mitten Butte est si étroite qu'on peut voir le ciel à travers une des diaclases N20-30° (ciel encore plus visible sur la photo suivante).

Figure 23. Détail de l'extrémité Sud-Ouest de West Mitten Butte et son “aiguille”, Monument Valley (USA)

West Mitten Butte est si étroite qu'on peut voir le ciel à travers une des diaclases N20-30°.

Monument Valley est situés à une altitude de 1800 à 2000 m d'altitude. Cela nous pose le problème de l'origine de la surrection du plateau du Colorado. Tout ce qui constitue maintenant le plateau du Colorado a subi une surrection “en bloc” (presque sans déformation si ce n'est quelques failles et quelques ondulations à grand rayon de courbure), surrection de 2000 à 3000 m, qui a débuté il y a environ 30 Ma, a été maximale de −20 à −6 Ma, et durerait encore. La chronologie des différents stades de cette surrection et son origine sont encore l'objet d'études et de débats. Parallèlement à cette surrection se développe un volcanisme ponctuel important, dont les âges s'échelonnent de −30 Ma à l'époque actuelle (+1065 ans pour l'éruption la plus récente, cf. Coulées de laves anciennes de type aa (en gratons) : Arizona, Canaries, Islande et Chaîne des Puys. Les plus anciens de ces volcans ne subsistent plus que comme des necks, des pipes ou des dykes épargnés par l'érosion. Les plus abondants de ces necks correspondent aux parties profondes de diatrèmes basaltiques voire kimberlitiques (cf. la kimberlite du champ volcanique Navajo sur la lithotèque de l'ENS de Lyon). Monument Valley se trouve au sein du Navajo Volcanic Field, champs de diatrèmes et de pipes oligo-miocènes de plus de 20 000 km², situé à cheval sur 4 états (Arizona, Colorado, Nouveau Mexique et Utah). Tout touriste un tant soit peu observateur ne peut que remarquer ces necks, dont certains sont parfaitement visibles 15 km avant Monument Valley en arrivant du Sud (de l'Arizona) par la route 163. Ces volcans indiquent au touriste géologue que l'origine de la haute altitude régionale est, au moins en partie, à rechercher dans le manteau.

Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 24. Vue de loin d'un neck traversant les grès de la région de Monument Valley* (USA)** Ce neck correspond à la partie profonde d'un diatrème érodé. On distingue la brèche volcanique assez claire recoupée par des dykes de basalte plus sombres. Voir localisation sur la figure 28.	Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 25. Vue de près d'un neck traversant les grès de la région de Monument Valley* (USA)** Ce neck correspond à la partie profonde d'un diatrème érodé. On distingue la brèche volcanique assez claire recoupée par des dykes de basalte plus sombres. Voir localisation sur la figure 28.
Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 26. Vue de loin d'un autre neck traversant les grès de la région de Monument Valley* (USA)** Ce neck correspond à la partie profonde d'un diatrème érodé. On distingue la brèche volcanique relativement claire recoupée par des dykes de basalte plus sombre. Voir localisation sur la figure 28.	Source - © 2017 Pierre Thomas *Figure 27. Vue de près d'un autre neck traversant les grès de la région de Monument Valley* (USA)** Ce neck correspond à la partie profonde d'un diatrème érodé. On distingue la brèche volcanique relativement claire recoupée par des dykes de basalte plus sombre. Voir localisation sur la figure 28.
Source - © 2018 Google Earth Figure 28. Vue aérienne localisant Monument Valley (MV) et les deux necks visibles depuis la route 163 et repérés par le numéro des figures correspondantes

Figure 29. Localisant du Grand Canyon, le site le plus célèbre du Plateau du Colorado, de Betatakin, de Canyonlands, et de Monument Valley (USA)

Figure 30. Localisation de Monument Valley, Ouest des États-Unis d'Amérique

Localisation avec le fichier Monument-Valley.kmz.

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