Le glacier

Géomorphologie glaciaire
• Morphologie glaciaire (après le retrait)
o introduction :
o érosion
o le glacier "rabot"
o Le glacier "conduite forcée"
o le glacier "camion / bulldozer"
o dépôts :
o moraines
o eskers, os,
o drumlins et tout le reste
Introduction
• la grande majorité des phénomènes discutés ici sont le résultat
de glaciers chauds, "mouillés" à leur base !
• les glaciers véritablement froids ne laissent que très peu de
traces dans le paysage (Antarctique, haute Arctique)
• mais … un grand glacier froid (une calotte) disparaît à cause
d'un réchauffement climatique ....
• le réchauffement risque de transformer le glacier initialement
froid en un glacier chaud
Morphologie Glaciaire
C’est une morphologie liée à la mise en place des glaciers
et aux variations de température dus au gel et dégel
Alignement (Paléovent) de lacs associé au thermokarst qui est un phénomène
glaciaire occasionné par des variations saisonnières de température. Ces lacs ont
des profondeurs faibles (6m) - Point Barrow (N Alaska)
Les deux grandes Familles
• Les glaciers Alpins
• Les Inlandsis
Glaciers de type Alpin
Chugach mountains of south east Alaska
La dynamique Glaciaire
La morphologie des glaciers Alpins
D
C
1
2
3
A
B
4
A
B
Graviers fluviatils
A : vallée suspendue
Eboulis de pente
B : gorges sous-glacières
Cône de déjections (fluviatil) C : glace/glacier
Moraines de fond
Substratum
D : éboulis dus à l’altération
E : Direction des forces et de
l’action du glacier
1 : fond de vallée avant le
passage du glacier
2 : vallée fluviatile en V
3 : vallée en V élargie
(1ère action du glacier)
4 : vallée en U
Vitesses de Déplacement des
Glaciers
En carte
En coupe
En moyenne, pour donner un ordre de grandeur dans les glaciers
alpins, on mesure des vitesses de 10 à 200 m par an le plus
souvent, parfois plus pour les plus grands organismes (600 m pour
la Mer de Glace au Montenvers).
Le glacier le plus rapide est le Jakobshavn glacier au Groenland: > 7
km/an!
Les surges
C’est un phénomène lié à un mauvais drainage sous-glaciaire
affectant 2 % des glaciers de montagnes en Alaska, Asie centrale, Andes
de Santiago.
Périodiquement, après une longue période de stagnation et
gonflement (de 10 à 50 ans), il y a rupture d'équilibre et le glacier
avance de plusieurs kilomètres en quelques mois.
Le Variegated Glacier (Alaska) atteignit, pendant les surges de
1982, 60 m/jour. Il avait connu avant, pendant 2 ans, des accélérations
momentanées locales dans la partie haute.
Les étapes de la croissance
l'inlandsis groenlandais.
de
L'englacement d'une vallée se
produit par abaissement de la ligne
d'équilibre.
Si elle est suffisante, le glacier peut
s'étendre sur le piémont et
provoquer l'englacement généralisé
conduisant à l'Inlandsis (Modèle
groenlandais).
La durée d'établissement d'un
inlandsis est de l'ordre de 15 000
Aux Hautes Latitudes
Où trouve t-on les glaciers ?
Aux Hautes Altitudes
Image d’un glacier en fausses couleurs (south-central Iceland)
en rouge
les plateaux basaltiques
en vert
les sédiments actuels
en jaune
la végétation
en bleu clair glace de faible épaisseur
en gri-noir
mélange de glace, eau, sédiments et terre
Érosion glaciaire :
1) le glacier "rabot "
•
le contact glace / roche
o
la masse de glace avance par fluage interne du glacier :
l’avancée est une F (pente, géométrie, taille du glacier, T°)
o
au contact avec la roche, la glace à 0°C (±) glisse et exerce une
force de cisaillement sur la roche
o
les irrégularités de la roche font obstacle / creux => variation de
la pression sur la glace
o
la glace sous pression mécanique fond (.. la fameuse expérience
avec le fil de fer qui traverse un glaçon ..)
o
l'eau "décompressée" après l'obstacle re-gèle
• le rôle de l'eau
o elle est omniprésente ! (dans le glacier chaud, durant la période de
fonte estivale)
o remplie les vides (entre la glace et la roche)
o sous l'effet de la pression de la glace, on s'imagine même un film
d'eau minuscule au vrai contact glace/roche à l'échelle
microscopique
o elle s'infiltre dans toutes les fissures (de la glace) et de la roche
o elle re-gèle rapidement (en fonction des conditions variables/
dynamiques de pression)
• combinaison rabot glacier et gel/dégel sous le glacier
o des morceaux de roche sont détachés / arrachés / incorporés dans la
glace
o la glace à la base du glacier est progressivement chargée en débris
de roche
o le mélange glace/blocs/sable fait office de "rabot" ou plutôt
"meule" agissant sur la roche en place
• le gel/dégel à l'air libre
• fait tomber des blocs, des pans
entiers de falaises
• éventuellement, ces blocs font une
partie de leur voyage à dos de glacier ...
• avec ou sans glaciers, le gel/dégel et tous
les autres processus d'altération / érosion
ont lieu sur les versant exposés au dessus
du glacier .
:
Phénomènes accélérant l’altération physique :
• La fissuration préexistante :
o d'origine tectonique (diaclases, failles),
o sédimentaire (joints de stratification) ou de
o décompression.
• L'eau
o gel / dégel
o humidité -> hydratation
–
–
–
–
–
toute roche est poreuse
l'humidité (les gouttelettes d'eau) adhère aux surfaces minérales
les gouttelettes d'eau ont une forte tension de surface
l'eau pénètre dans les pores par capillarité
la pression capillaire exerce une action mécanique sur les roches !
=> augmentation du volume
• le climat
o mais c'est avant tout la disponibilité de l'eau et pas tellement la
température !
o des fluctuations énormes de la température ne seraient pas
suffisantes pour fissurer la roche en l'absence d'eau / d'humidité !
o en présence de glaciers chauds, le climat est généralement très
favorable au gel/dégel ..
o mais : trop de neige et de glace protègent le paysage ! => sous un
glacier froid, plus rien ne bouge !
Trois figures indubitablement dues au
glacier rabot :
stries glaciaires : le frottement mécanique de galets pris
dans la glace, laisse des stries sur des dalles ± lissées, polies
par cette action
Les lunules : sous l'effet mécanique du cisaillement de la glace sur le
rocher ± lisse, des fractures nouvelles sont induites dans la roche, des
écailles sont détachées, l'ouverture de la lunule est en direction aval !
"roches moutonnées" : à la longue, le "rabot glacier" arrondit les
crêtes et irrégularités dans la roche en place  un paysage doux.
2) le glacier "conduite forcée"
• eaux de fonte en abondance
o Les eaux de fontes plongent dans des crevasses / moulins
o elles érodent et la glace (tunnel) et la roche en place (comme
une rivière)
o elles sortent du front du glacier sous forme de torrent laiteux,
très chargée en particules, sables, graviers
o cet écoulement est très rapide (il montre des fluctuations
journalières importantes en été)
o la crue est atteinte plus ou moins tard dans l'après-midi ..
o cependant : contrairement aux rivières où l'écoulement est
libre, l'écoulement sous la glace peut être forcé
Polissage et "quarrying" au fond du lit
glaciaire
Les actions d'érosion au sens strict du glacier sont de trois ordres:
- Le quarrying ou délogement de blocs entraînés à la base par le
déplacement de la glace pourvu que le système de diaclases soit
favorable;
-Le polissage des rochers par la glace et la farine "glaciaire", fines
particules de quartz qui jouent le rôle d'abrasif;
- L'abrasion par les blocs enchâssés dans la glace si ceux-ci sont plus
résistants que le fond du lit.
o écoulement forcé : un réservoir d'eau existe en amont qui fait
partiellement barrage
o il peut exister des réserves importantes d'eau sous forme de lacs
péri- ou épi-glaciaires
o cette pression augmente considérablement la force d'érosion de
l'eau !
moulin sur le glacier Mt.Miné. Les
moulins sont des puits verticaux,
creusés par l'eau de fonte (avec un
léger excédent d'énergie, permettant
d'éroder la glace (qui est à 0° !).
figures d'érosion par l'eau (sous le glacier)
•
•
•
•
rigoles,
creux,
chenaux
gorges
• toutes ces figures d'érosion sont dues à l'eau pressurisée !
• on les observe sur des dalles, à première vue les arrondis
sont souvent dus à l'action rabot, ou à l’action de l’eau en
conduite forcée.
• Les deux types de figures sont étroitement liées !
gorge sous-glaciaire, près de Lausanne
gorge de l'Aar
flûtes Shaw (1996. p. 188) in
Geomorphology sans frontières, Wiley.
marmites
3) le glacier "camion" / "bulldozer"
– le fluage interne de la glace entraîne passivement les blocs sur et dans la
glace, on parle de blocs erratiques
– la glace est le plus riche en blocs sur sa bordure parce que :
o les blocs arrivent par avalanches et autres chutes de pierre depuis les falaises
des cirques glaciaires
o les matériaux arrachés par le "glacier-rabot" restent près du bord (inférieur et
latéral) du glacier
–
dans la zone d'accumulation, les blocs peuvent être recouverts par la neige
(moins d’altération, cela permet la conservation des blocs)
–
dans la zone d'ablation la surface du glacier devient plus riche en roches
o les moraines médianes "émergent" et deviennent plus large vers l'aval
o certaines langues de glaciers sont entièrement couvertes
o ainsi les blocs protègent la glace sous-jacente de l'ablation (par le soleil)
bloc erratique de granite du Mt. Blanc dans la forêt au-dessus
de Neuchâtel
Glacier rocheux (= "rock-glacier")
Il s’agit d’étendues caillouteuses occupant des creux de vallons et ayant la
morphologie d'un glacier (cirque de départ, langue frontale vers l'aval).
Elles se disposent en bourrelets concentriques qui font penser à une série d'une
moraines emboîtées, disposées en vallums souvent étirés vers l'aval. L'indice
caractéristique est l'absence de place libre, où aurait pu se loger une langue glaciaire, au
cœur de ces vallums "pseudo-morainiques".
Il s'agit d'une morphologie due au glissement des éboulis lorsqu'ils recouvrent
une surface sur laquelle ils sont instables (ex: sur un névé ou marge de glacier). Les
glaciers rocheux reposent souvent sur une loupe de glace que l'on trouve par sondages
sous les cailloutis, si elle a fondu on a alors d'un glacier rocheux fossile.
La forme la plus élémentaire est la "moraine de névé", qui ne comporte qu'un
seul bourrelet morainique, en arc concave vers le haut, qui barre le pied d'un couloir
d'éboulis.
Il y a souvent transition entre les véritables moraines et les glaciers rocheux :
cela se produit lorsque l'on a des glaciers en cours de retrait qui sont alors soumis à de
forts apports d’éboulis, de sorte que les moraines tendent à recouvrir leur langue, au
point d'en préserver des loupes de glace à l'état fossile.
Glacier rocheux actif de Murtel
Corvatsch (Engadine, Grisons).
Glacier rocheux fossile
sous le Catogne (Valais).
Le déplacement des glaciers rocheux est nettement moins rapide que celui des
glaciers (de l'ordre de 1-2 mètres par an au maximum).
Les glaciers rocheux sont dus au fluage du pergélisol.
Le permafrost, ou pergélisol, est défini comme du matériel de subsurface
dont la température reste constamment inférieure à 0°C.
,Bloc
dans une moraine médiane sur le glacier Lauteraar; Lithographie des recherches
d'Agassiz, qui installait un bivouac / laboratoire de recherche sous ce bloc !
la moraine du sédimentologue (= "till" en anglais)
o les caractéristiques sédimentologiques suivantes sont typiques, mais ni
exclusives ni suffisantes pour les matériaux qui constituent les
"moraines" :
o sédiment détritique, poly-génique, mal trié
o matrice fine, argileuse
o gros blocs, mal arrondis
o galets striés (quasi une preuve !)
o mal ou pas du tout stratifié
o trois types de moraines sédimentologiques sont distinguées :
o moraine de fond ("lodgement till") : très argileux, compacté, strié,
déformé, galets orientés, griffés
o moraine d'ablation : bcp blocs, poreuse, peu ou pas compacté ...
o moraine vallum : en arc de cercle (vallums), accumulées à l'extrémité
inférieure du glacier, on parle aussi de moraine de front.
Mise en place
superposée de
tills/moraines de fond et
d'ablation
d'après Flint, 1971
moraines latérales, glacier Tschierva, petit âge
glaciaire, couverture Alpes (1992/8)
Le glacier "bulldozer" déforme ses propres moraines / mais aussi
les sédiments meubles qui étaient là avant lui (fluviatile, lacustre
etc…)
moraines de poussée glaciaire du Chili, morphologie de surface
2) Drumlins (et collines drumlinoïdes - pseudo-drumlins)
Champ de Drumlins
• collines allongées
• faites de graviers "fluvio-glaciaires"
• forme typique dans les avant-pays glaciaires
Origine exacte de ces formes ?
• modelé par le glacier ?
• structures d'écoulement catastrophique ?
• l'échappement catastrophique d'eau en dessous du glacier serait
responsable d'une érosion en "flûtes" dans la glace sus-jacente. Après
décrue, ces cavités seraient remplies par les graviers.
Photographie aérienne de la surface d’un paleoglacier
On y observe des Drumlins (irlandais) :
Moraine de fond constituant des collines elliptiques
dont l’allongement et la forme indique le sens du déplacement
Drumlins de la région de la rivière Eastmain. Le glacier s'écoulait du
photographe vers le fond de la photo.
Baie James, Québec (photo par Pierre Bédard).
3) esker (os) = chenal sous-glaciaire
Woodward Glacier, Alaska. Le retrait du front à dégagé un esker = chenal
sous-glaciaire. Les graviers remplissent une vallée tunnel => forme positive !
4)
Kettel holes (culots de glace morte),
Kames
• La présence de glace (morte) dans une plaine
alluviale empêche les rivières d'étaler ses graviers de
manière planaire.
• Après la fonte il reste des formes négatives
 culots de glace morte ou Kettel Holes
• Les terrasses qui sont appuyées latéralement contre
un glacier (il disparaît par la suite)  kames
Kettel holes
fin
Image JERS 1 (radar) d’un glacier de l’Alaska.
On peut y observer des crevasses qui indiquent le
lent déplacement du glacier
Photographie aérienne de la surface d’un glacier
On y observe des Drumlins (irlandais) :
Moraine de fond constituant des collines elliptiques
dont l’allongement et la forme indique le sens du déplacement
sédiments fluivio-glaciaires dans une carrière près de Linden
(BE), déformés par le glacier, coupe et interprétation dans une
carrière
Drumlins de la région de la rivière Eastmain. Le glacier s'écoulait du
photographe vers le fond de la photo.
Baie James, Québec (photo par Pierre Bédard).