Géomorphologie glaciaire

1. Géomorphologie glaciaire

2. Morphologie glaciaire (après le retrait) • introduction : • érosion • le glacier "rabot" • Le glacier "conduite forcée" • le glacier "camion / bulldozer" • dépôts : • moraines • eskers, os, • drumlins et tout le reste

3. 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

4. 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)

5. Les deux grandes Familles • Les glaciers Alpins • Les Inlandsis

6. Glaciers de type Alpin Chugach mountains of south east Alaska

7. La dynamique Glaciaire

8. La morphologie des glaciers Alpins

9. 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!

10. 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.

11. Les étapes de la croissance de l'inlandsis groenlandais. 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 ans.

12. 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

13. Érosion glaciaire : • le glacier "rabot "  • le contact glace / roche • la masse de glace avance par fluage interne du glacier : l’avancée est une F (pente, géométrie, taille du glacier, T°) • au contact avec la roche, la glace à 0°C (±) glisse et exerce une force de cisaillement sur la roche • les irrégularités de la roche font obstacle / creux => variation de la pression sur la glace • la glace sous pression mécanique fond (.. la fameuse expérience avec le fil de fer qui traverse un glaçon ..) • l'eau "décompressée" après l'obstacle re-gèle

14. le rôle de l'eau • elle est omniprésente ! (dans le glacier chaud, durant la période de fonte estivale) • remplie les vides (entre la glace et la roche) • 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 • elle s'infiltre dans toutes les fissures (de la glace) et de la roche • elle re-gèle rapidement (en fonction des conditions variables/ dynamiques de pression)

15. combinaison rabot glacier et gel/dégel sous le glacier • des morceaux de roche sont détachés / arrachés / incorporés dans la glace • la glace à la base du glacier est progressivement chargée en débris de roche • le mélange glace/blocs/sable fait office de "rabot" ou plutôt "meule" agissant sur la roche en place

16. 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 .

17. Phénomènes accélérant l’altération physique : : • La fissuration préexistante : • d'origine tectonique (diaclases, failles), • sédimentaire (joints de stratification) ou de • décompression. • L'eau • gel / dégel • 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

18. le climat • mais c'est avant tout la disponibilité de l'eau et pas tellement la température ! • des fluctuations énormes de la température ne seraient pas suffisantes pour fissurer la roche en l'absence d'eau / d'humidité ! • en présence de glaciers chauds, le climat est généralement très favorable au gel/dégel .. • mais : trop de neige et de glace protègent le paysage ! => sous un glacier froid, plus rien ne bouge !

19. 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

20. 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 !

21. "roches moutonnées" : à la longue, le "rabot glacier" arrondit les crêtes et irrégularités dans la roche en place  un paysage doux.

22. 2) le glacier "conduite forcée" • eaux de fonte en abondance • Les eaux de fontes plongent dans des crevasses / moulins • elles érodent et la glace (tunnel) et la roche en place (comme une rivière) • elles sortent du front du glacier sous forme de torrent laiteux, très chargée en particules, sables, graviers • cet écoulement est très rapide (il montre des fluctuations journalières importantes en été) • la crue est atteinte plus ou moins tard dans l'après-midi .. • cependant : contrairement aux rivières où l'écoulement est libre, l'écoulement sous la glace peut être forcé

23. 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.

24. écoulement forcé: un réservoir d'eau existe en amont qui fait partiellement barrage • il peut exister des réserves importantes d'eau sous forme de lacs péri- ou épi-glaciaires • 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° !).

25. 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 !

26. gorge sous-glaciaire, près de Lausanne

27. flûtesShaw (1996. p. 188) in Geomorphology sans frontières, Wiley. gorge de l'Aar

28. marmites

29. 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 : • les blocs arrivent par avalanches et autres chutes de pierre depuis les falaises des cirques glaciaires • 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 • les moraines médianes "émergent" et deviennent plus large vers l'aval • certaines langues de glaciers sont entièrement couvertes • ainsi les blocs protègent la glace sous-jacente de l'ablation (par le soleil)

30. bloc erratique de granite du Mt. Blanc dans la forêt au-dessus de Neuchâtel

31. 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.

32. Glacier rocheux fossile sous le Catogne (Valais). Glacier rocheux actif de Murtel Corvatsch (Engadine, Grisons).

33. 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.

34. ,Bloc dans une moraine médiane sur le glacier Lauteraar; Lithographie des recherches d'Agassiz, qui installait un bivouac / laboratoire de recherche sous ce bloc !

35. la moraine du sédimentologue (= "till" en anglais) • les caractéristiques sédimentologiques suivantes sont typiques, mais niexclusives ni suffisantes pour les matériaux qui constituent les "moraines" : • sédiment détritique, poly-génique, mal trié • matrice fine, argileuse • gros blocs, mal arrondis • galets striés (quasi une preuve !) • mal ou pas du tout stratifié • trois types de moraines sédimentologiques sont distinguées : • moraine de fond("lodgement till") : très argileux, compacté, strié, déformé, galets orientés, griffés • moraine d'ablation : bcp blocs, poreuse, peu ou pas compacté ... • moraine vallum : en arc de cercle (vallums), accumulées à l'extrémité inférieure du glacier, on parle aussi de moraine de front.

36. Mise en place superposée de tills/moraines de fond et d'ablationd'après Flint, 1971 Disparition du glacier

37. moraines latérales, glacier Tschierva, petit âge glaciaire, couverture Alpes (1992/8)

39. 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

40. 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.

41. 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

42. 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).

43. 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 !

44. 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

45. Kettel holes

46. fin

47. Image JERS 1 (radar) d’un glacier de l’Alaska. On peut y observer des crevasses qui indiquent le lent déplacement du glacier

49. 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

50. sédiments fluivio-glaciaires dans une carrière près de Linden (BE), déformés par le glacier, coupe et interprétation dans une carrière