Définition du mouvement glaciaire
Il est utile d'avoir une définition du mouvement glaciaire avant d'examiner de plus près comment il se produit.
Le mouvement glaciaire est la façon dont un glacier reste en mouvement (déformation interne, glissement basal). Ce mouvement dépend en grande partie du type de glacier (chaud, froid ou à base polythermale).
Types de glaciers
Il existe de nombreuses façons de classer les masses de glace, et l'une des plus importantes est la catégorisation en fonction des caractéristiques thermiques d'un glacier. Cette classification est fondamentale pour la compréhension des mouvements glaciaires, comme nous le verrons plus loin dans cet article. Il existe trois classifications thermiques différentes des masses de glace :
Glaciers à base chaude
Également appelés glaciers tempérés, ces glaciers se trouvent à des latitudes plus basses, souvent en dehors des régions polaires comme les Alpes ou les zones subarctiques. Leurs températures de surface fluctuent au-dessus du point de fusion pendant les mois d'été et en dessous de zéro pendant les mois d'hiver. Le reste de la masse de glace fluctue généralement autour de 0°C.
En raison de la pression accrue de la glace sus-jacente, le point de fusion de la pression augmente, ce qui permet à l'eau d'exister à des températures plus basses où elle serait autrement gelée. Par conséquent, les régions sous-glaciaires sont souvent peuplées d'eau de fonte.
Il arrive que les glaciers soient situés dans des zones où l'énergie géothermique est présente. Si la production d'énergie géothermique à la base du glacier est importante, la pression dans la région sous-glaciaire augmente, ce qui contribue à accroître la présence d'eau de fonte. L'augmentation de l'eau de fonte dans les régions sous-glaciaires lubrifie le contact de la masse de glace avec le lit glaciaire, ce qui réduit considérablement les frottements et permet un plus grand mouvement.
Figure 1 : Schéma d'un glacier alpin. Wikimedia Commons.
Glaciers à base froide
Ils se trouvent à des latitudes plus élevées (par exemple au Groenland ou en Antarctique) et ne sont pas soumis à des variations saisonnières comme les glaciers situés à des latitudes plus basses (tels que les glaciers à base chaude). La température moyenne de la glace est généralement bien inférieure à 0oCen raison des températures de surface extrêmes. Ces températures restent constantes malgré toute production géothermique et, bien qu'il puisse y avoir une pression élevée, il n'y a que peu ou pas d'eau de fonte, même si, pendant les mois d'été, il peut y avoir de petits volumes d'eau de fonte à la surface.
Glaciers polythermiques
Il s'agit de glaciers hybrides. Les couches sous-glaciaires sont très chaudes, ce qui peut créer un environnement humide, tandis que la marge glaciaire rappelle davantage les glaciers à base froide. De nombreux glaciers sont à base froide dans les régions supérieures et à base chaude dans les régions inférieures lorsqu'ils s'étendent à des zones climatiques plus basses, un exemple notable étant le Svalbard en Norvège.
Processus du mouvement glaciaire
Les processus à l'origine des mouvements glaciaires dépendent des caractéristiques thermiques du glacier. Il existe deux types de mouvements glaciaires connus sous le nom de glissement basal et de déformation interne. Les glaciers à base chaude / tempérée se déplacent par le biais de tous les processus ci-dessous, tandis que les glaciers à base froide se déplacent uniquement par déformation interne (également connue sous le nom d'écoulement interne).
Processus à l'origine du mouvement des glaciers : Déformation interne
La déformation interne se produit lorsque le poids de la glace glaciaire entraîne la déformation ou l'"étirement" de ses cristaux de glace. En conséquence, le glacier se déplace très lentement vers le bas de la pente (environ 1 à 2 cm par jour). Ce processus se poursuivra et les cristaux adjacents se chevaucheront les uns sur les autres à mesure que le glacier poursuivra son avancée.
Processus à l'origine du mouvement des glaciers : Glissement basal
Le glissement basal représente 75 % du mouvement glaciaire dans les glaciers à base chaude. La pression exercée par la masse de glace diminue le point de fusion de la glace (rappelle le concept du point de fusion sous pression). Par conséquent, de l'eau de fonte se forme sur la base et diminue la friction entre le glacier et la base, ce qui permet au glacier de se déplacer plus rapidement sur le socle rocheux. Le glissement basal peut être subdivisé en trois processus différents.
| Fluage basal amélioré | Fluage de regel renforcé | Flux d'extension et de compression |
Le fluage basal renforcé se produit lorsqu'il y a un obstacle sur la trajectoire du glacier, dont la largeur est inférieure à environ 1 mètre. Cela entraîne une augmentation de la pression qui fait que la glace se déforme plastiquement autour de l'obstacle très lentement. Par conséquent, l'obstacle est presque entièrement enveloppé lorsque le glacier passe dessus. | Le fluage de regel renforcé se produit lorsqu'un glacier se déplace sur un obstacle de plus d'un mètre de large. L'augmentation de la pression localisée diminue le point de fusion sous pression (PMP) et provoque la formation d'eau de fonte qui agit comme un lubrifiant permettant à la glace de se déplacer vers le haut et sur l'obstacle. Une fois l'obstacle franchi, la pression diminue, ce qui signifie que le PMP augmente et que l'eau de fonte gèle à nouveau. | La glace se déplace plus rapidement dans les vallées glaciaires, ce qui provoque la fracture de la glace en couches épaisses. Chaque couche commence à s'accélérer en descendant la pente. Lorsqu'elle atteint un point plus abrupt de la pente, les couches se séparent temporairement au cours de leur descente. C'est ce qu'on appelle l'écoulement en extension. À mesure que la vallée devient moins escarpée, les couches de glace fracturées décélèrent. Lorsqu'une couche ralentit, des couches de glace plus rapides venant de l'arrière la percutent. Les couches de glace se compriment alors, ce qui donne une couche de glace plus épaisse. |
Comme son nom l'indique, l'écoulement en extension provoque l'extension du glacier. Il ressemble à un étirement dans son axe longitudinal. Il en résulte une diminution de la hauteur verticale, et donc une ligne de coupe plus basse dans la vallée. L'effet inverse est présent dans l'écoulement compressif (une augmentation de la hauteur verticale et donc une trimline plus haute). Cela peut poser un problème lors de la reconstitution de l'étendue de la masse glaciaire passée (voir Paysages d'érosion).
Processus à l'origine des mouvements glaciaires : Les sursauts
Lors de ces événements de courte durée, un glacier peut avancer considérablement, se déplaçant jusqu'à 100 fois plus vite que la normale. Lorsqu'un glacier se déplace sur une roche faible ou non consolidée, l'eau de fonte se mélange aux sédiments et crée les conditions nécessaires pour que les sédiments se déforment sous le poids du glacier, ce qui provoque le déferlement du glacier vers le bas de la pente à des vitesses extrêmement rapides. Ce phénomène peut représenter jusqu'à 90 % de la progression totale d'un glacier.
On pense qu'en Islande, l'activité volcanique peut entraîner une poussée glaciaire. De même, les zones sismiques actives, avec des tremblements de terre par exemple, pourraient faciliter une montée des eaux.
Facteurs affectant le mouvement des glaciers
Six facteurs principaux contrôlent la vitesse des mouvements glaciaires :
Gravité/pente du gradient
Une pente plus forte fait que les effets du poids du glacier agissent de façon beaucoup plus significative sur le mouvement du glacier. Une pente plus raide permet un mouvement plus rapide du glacier, des pentes moins raides entraînent des mouvements plus lents. Il est important de noter que la gravité et le poids sont les causes fondamentales du mouvement des glaciers, car sans eux, aucun des autres facteurs ne serait pertinent et il n'y aurait aucun mouvement glaciaire.
La lithologie
Dans les zones tempérées, les mouvements sont plus rapides sur les surfaces imperméables que sur les surfaces perméables. En effet, les surfaces imperméables ne permettent pas à l'eau de fonte de s'échapper et elle reste à la base du glacier. Cela diminue la friction, ce qui permet au glacier d'avancer plus rapidement. Sur les surfaces perméables, il est possible que l'eau de fonte de la base soit perdue par percolation et elle ne sera donc pas présente pour réduire la friction, ce qui fait que le glacier n'avancera pas aussi vite. De plus, les roches plus sujettes à l'érosion, comme le grès ou les roches métamorphiques fortement fracturées, sont plus sujettes à la déformation et n'inhibent donc pas le mouvement du glacier autant que les roches solides et difficilement érodables. C'est pourquoi les glaciers situés sur des roches "plus tendres" se déplacent généralement plus rapidement.
L'altitude
Les altitudes plus élevées sont susceptibles d'être confrontées à des précipitations plus importantes et à des températures plus basses. Des précipitations plus importantes de neige et de grêle peuvent entraîner une augmentation du bilan de masse, voire un bilan de masse positif et donc une augmentation du taux d'avancement des glaciers.
Températures de la glace
Dans certains environnements extrêmement froids, la glace peut geler et se fixer au socle rocheux. Par conséquent, le glacier ne peut se déplacer que par déformation interne sous-glaciaire, ce qui est plus lent que pour les glaciers dont la glace repose à des températures plus élevées. En effet, l'augmentation potentielle de l'eau de fonte basale peut diminuer la friction et augmenter la vitesse de déplacement du glacier.
Épaisseur de la glace (taille et masse)
Une taille et une masse de glace plus importantes peuvent diminuer le point de fusion de la pression à la base du glacier et provoquer une augmentation de l'eau de fonte, ce qui permet d'accroître la vitesse de déplacement du glacier. D'un autre côté, plus la masse de glace est lourde, plus il faut de force pour déplacer le glacier et, par conséquent, une taille et une masse plus importantes peuvent entraîner un mouvement plus lent.
Bilan de masse
Une augmentation du bilan de masse peut entraîner une augmentation de la vitesse d'avancement du glacier. Si le bilan de masse est négatif, le glacier peut reculer, tandis que si le glacier est en équilibre, il n'avance ni ne recule (il reste stationnaire).
Preuves de mouvements glaciaires dans le paysage
Il existe de nombreuses preuves dans le paysage que des mouvements glaciaires se sont produits. Les mouvements glaciaires peuvent être mis en évidence par différentes formes de relief glaciaire. Le mouvement des glaciers a créé des reliefs d'érosion et de dépôt qui forment ces vastes paysages glaciaires. Lorsque les glaciers s'érodent par arrachage, abrasion et altération par le gel et le dégel, ils peuvent créer des reliefs tels que des corons, des arêtes, des pics pyramidaux, des vallées en forme de U et des éperons tronqués. Les glaciers peuvent également transporter des matériaux en se déplaçant, créant ainsi des reliefs tels que des drumlins, des erratiques et des moraines. Certaines formes de relief, comme les stries (rayures sur la roche en dessous provenant des sédiments transportés à l'intérieur du glacier), peuvent même indiquer la direction dans laquelle la glace se déplaçait.
Fig. 2 - preuves de stries dans le paysage.
Mouvement des glaciers - Principaux enseignements
- Les caractéristiques thermiques des glaciers, telles que tempérées, à base de froid ou polythermiques, déterminent les processus par lesquels ils se déplacent.
- De nombreux facteurs physiques contribuent à la vitesse du mouvement glaciaire, notamment la lithologie, l'altitude, la gravité/la pente, les températures de la glace, l'épaisseur de la glace (taille et masse) et le bilan de masse.
- Le glissement basal et la déformation interne sont les deux types de mouvement glaciaire.
- Les régions où se trouvent les glaciers déterminent le potentiel de certains types de mouvements glaciaires, par exemple les surges.
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