Nicolas Pérez-Consuegra martelant un affleurement rocheux pour obtenir un échantillon pour les analyses thermochronologiques des montagnes de la région de Putumayo en Colombie. Crédit :Université de Syracuse
En avril 2017, un glissement de terrain à Mocoa, Colombie, déchiré à travers une ville locale, tuant plus de 300 personnes. Nicolás Pérez-Consuegra a grandi à environ 570 miles au nord de Santander, Colombie, et a été choqué en regardant la dévastation à la télévision. À ce moment-là, il a été stagiaire de premier cycle au Smithsonian Tropical Research Institute au Panama. En tant que géologue en herbe, il a fait de la randonnée dans les montagnes tropicales de Colombie, s'est-il demandé, qu'est-ce qui provoque une érosion plus importante dans certaines zones des montagnes que dans d'autres ? Et, s'agit-il de forces tectoniques - où les plaques tectoniques de la Terre glissent les unes contre les autres conduisant à la formation de montagnes escarpées - ou des taux de précipitations élevés, qui jouent un rôle plus important dans l'érosion dans cette région?
Pour répondre à ces questions, il faudrait une compréhension géologique de l'évolution des montagnes en Colombie. Au cours de son stage de premier cycle, Pérez-Consuegra a étudié les montagnes près des villes de Sibundoy et Mocoa dans la région sud de la Colombie. Là, il a observé d'épaisses forêts tropicales couvrant des montagnes escarpées et de nombreuses cicatrices de glissements de terrain dans les falaises. De nombreux glissements de terrain se sont également produits sur la route, ce qui l'a amené à croire que la tension et le relâchement de la pression le long des failles tectoniques secouaient le paysage et enlevaient les roches de sa surface et les déversaient dans les rivières.
Pour en savoir plus sur les forces en jeu qui façonnaient le terrain escarpé de cette région, Pérez-Consuegra a obtenu un doctorat au Département des sciences de la terre et de l'environnement (EES) du Collège des arts et des sciences. Il dit que la possibilité de développer ses propres idées de recherche a été l'une des principales raisons pour lesquelles il a choisi l'Université de Syracuse. Pérez-Consuegra a mené l'étude du début à la fin, proposer les questions de recherche, hypothèses et méthodologie, avec l'aide de son doctorat. conseiller Gregory Hoke, professeur agrégé et président associé de l'EES, et Paul Fitzgerald, professeur et directeur des études supérieures en EES. Il a également obtenu des subventions de recherche et un soutien de l'EES et d'un certain nombre de sources externes, notamment une bourse de début de carrière National Geographic et plus encore, qui a entièrement financé trois expéditions sur le terrain en Colombie et le travail d'analyse sur des échantillons de roche collectés là-bas.
Pérez-Consuegra et Hoke ont mené des recherches sur le terrain dans la partie de la cordillère orientale des Andes colombiennes. Au cours de ces expéditions, l'équipe a marché et voyagé en voiture et en bateau à différentes altitudes pour collecter plus de 50 échantillons de roche. Les roches ont ensuite été expédiées à l'Université de Syracuse et traitées dans des laboratoires pour extraire les données de thermochronologie.
Selon Pérez-Consuegra, un thermochronomètre est comme un chronomètre qui démarre une fois qu'une roche se refroidit dans une plage de températures spécifique, garder une trace du temps qu'il faut pour le voyage ultérieur à la surface de la Terre. L'apatite minérale est le chronomètre radioactif qu'il emploie dans ses études. Plusieurs kilogrammes d'échantillon de roche sont traités pour produire quelques grammes d'apatite qui contiennent deux types de chronomètres dépendant de la température, ou des thermochronomètres. Les chercheurs peuvent déterminer le taux d'érosion à long terme en déterminant à quelle vitesse une roche se déplace vers la surface de la Terre, en utilisant une formule qui convertit la température en profondeur sous la surface de la Terre, puis en divisant la profondeur par le temps.
L'étude de Pérez-Consuegra a révélé que les taux d'érosion les plus élevés se produisent près des endroits qui ont les failles les plus actives sur le plan tectonique. Alors que les précipitations peuvent agir comme un catalyseur d'érosion à la surface des montagnes, la principale force en jeu sont les failles où la roche exhume des profondeurs sous la surface de la Terre à un rythme plus rapide.
Nicolas Pérez-Consuegra et le professeur Gregory Hoke devant une cascade dans le canyon de la Caqueta. Crédit :Université de Syracuse
"Les failles tectoniquement actives provoquent le soulèvement des montagnes entourant Mocoa et rendent également le paysage plus escarpé, " dit Pérez-Consuegra. "Les montagnes plus escarpées et plus hautes sont plus sujettes aux glissements de terrain. Pluie, et notamment des pluies torrentielles, peut déclencher les glissements de terrain, mais ce qui ouvre la voie, ce sont les processus tectoniques."
Hoke dit que tandis que les géomorphologues aimeraient penser que les taux de précipitations peuvent prendre le dessus comme influence majeure sur la formation des montagnes, Les recherches de Pérez-Consuegra prouvent que la déformation interne de la Terre est le principal facteur.
« Alors que des travaux antérieurs dans le cadre d'une cible de fortes précipitations dans la Cordillère orientale de la Colombie indiquaient initialement un fort contrôle du climat sur la croissance des montagnes, Les travaux de Nicolás ont étendu les mêmes types d'observations à un autre point chaud de précipitations à plus de 250 miles de distance et ont trouvé que les taux auxquels la roche est transportée à la surface dépendaient de l'activité des failles, et non la quantité de précipitations, " dit Hoke.
Pérez-Consuegra, qui débutera une bourse postdoctorale en sciences de l'environnement au MIT à l'automne, note que les connaissances géologiques sont essentielles pour prédire quelles zones d'une chaîne de montagnes tropicales sont les plus sujettes aux glissements de terrain, tremblements de terre et éruptions volcaniques, et les conséquences catastrophiques que ces événements pourraient avoir sur les populations environnantes.
« Il est important d'investir pour faire une meilleure cartographie géologique des montagnes tropicales, mieux comprendre la distribution spatiale et les géométries des failles tectoniquement actives, " dit Pérez-Consuegra.
En savoir plus sur les recherches de Pérez-Consuegra dans la revue Tectonique :"Les arguments en faveur du contrôle tectonique de l'exhumation érosive dans les Andes tropicales du nord sur la base des données de thermochronologie."
