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GLACE

Pétrographie et déformation des glaces de glacier

Close-off et diagenèse

Les carottages à grande profondeur effectués dans l' Antarctique, le Groenland et dans des glaciers alpins ont dévoilé la grande complexité de la pétrographie des glaces de glacier. Leurs textures et fabriques évoluent continuellement sous l'effet des tensions interfaciales entre cristaux, des contraintes et des déformations qui en résultent. Ce métamorphisme, appelé diagenèse, fournit de nombreux types de glace de glacier, qu'il faut donc classer parmi les roches métamorphiques (alors que les glaces de congélation seraient à classer parmi les roches volcaniques, issues d'une phase liquide). Et chaque type de roche glace a une loi de déformation différente.

Dans les glaciers, la glace peut s'être formée de trois façons :

– Dans les glaciers froids, surmontés d'un névé toujours froid en profondeur, le névé se transforme progressivement en glace par compression et frittage, sans présence d'eau. Les pores communicants du névé deviennent des bulles d'air xénogènes vers 70 à 130 mètres sous la surface, lorsque la masse volumique du névé atteint 837 kilogrammes par mètre cube (à − 53 0C) ou 815 kilogrammes par mètre cube (à − 12 0C). Ce phénomène, appelé close-off a été bien étudié, car la masse d'air emprisonnée dépend de la pression barométrique, et renseigne donc sur l'altitude de la surface lors du close-off. Comme il s'agit de régions à très faibles précipitations, la profondeur indiquée n'est atteinte qu'au bout de milliers d'années.

– Dans les glaciers froids, surmontés d'un névé entièrement tempéré en été, il se forme, comme on l'a expliqué, de la glace surimposée chaque été.

– Dans les glaciers tempérés, surmontés d'un névé toujours tempéré au-delà d'une dizaine de mètres de profondeur, le close-off a lieu par compression, frittage, mais surtout par fonte et regel à la surface des grains. Ce dernier processus est très accéléré lorsque le névé est saturé d'eau, devenant ainsi meilleur conducteur de la chaleur.

Sur la vallée Blanche supérieure (massif du Mont-Blanc) à 3 550 mètres d'altitude, le névé issu des neiges d'été (il ne pleut pratiquement jamais à cette altitude) devient de la glace, de masse volumique 860 kilogrammes par mètre cube, au bout de cinq ans, à 28 mètres sous la surface. Le névé issu des neiges d'hiver, à grains plus fins, n'a au bout de cinq ans et demi, à 32 mètres de profondeur, qu'une masse volumique de 720 kilogrammes par mètre cube. Alors, au cours de l'été, au sein d'une nappe aquifère, il devient de la glace bulleuse à 860 kilogrammes par mètre cube en quelques semaines.

Dans le premier cas, la diagenèse ultérieure de la glace est extrêmement lente, et donc non reproductible en laboratoire. Elle ne s'accélère que vers la base des calottes polaires, températures et cissions y devenant plus élevées. Ainsi à la station Byrd (Antarctide occidentale), entre 1 800 mètres de profondeur (où la température est − 13 0C) et le socle, qui est à 2 164 mètres de profondeur (où le point de fusion est atteint), la glace est formée de gros cristaux (plusieurs centimètres carrés de section sur une lame mince), interdigités. La fabrique y présente le même groupement statistique des axes c selon quatre directions que dans les glaciers tempérés.

Dans le deuxième cas (glaciers froids arctiques), les études font défaut, mais il semble que la glace y prenne en général le même aspect qu'à la base des grandes calottes polaires.

Dans le troisième cas (glaciers tempérés), la diagenèse est rapide, et peut être reproduite en laboratoire. Les grains (cristaux individuels) ont des tailles très variables, de l'ordre du centimètre en général,[...]

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Écrit par

  • : professeur à l'université de Grenoble-I, directeur du laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement du C.N.R.S., président du Comité scientifique et technique de l'Association nationale de l'étude de la neige et des avalanches

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Médias

Europe : plaines glacées - crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

Europe : plaines glacées

Europe : Thera Macula et Thrace Macula - crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

Europe : Thera Macula et Thrace Macula

Europe : la «banquise» - crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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