Glacier

Un glacier ( US : / ˈ ɡ l eɪ ʃ ər / ; UK : / ˈ ɡ l æ s i ər , ˈ ɡ l eɪ s i ər / ) est un corps persistant de glace dense qui se déplace constamment sous son propre poids. Un glacier se forme là où l’accumulation de neige dépasse son ablation pendant de nombreuses années, souvent des siècles. Les glaciers se déforment lentement et s’écoulent sous les contraintes induites par leur poids, créant des crevasses , des séracs et d’autres caractéristiques distinctives. Ils abrasent également la roche et les débris de leur substrat pour créer des reliefs tels que des cirques , des moraines ou des fjords . Les glaciers se forment uniquement sur terre et sont distincts de la glace de mer et de la glace de lac beaucoup plus mince qui se forme à la surface des plans d’eau.

Le glacier du plateau de Geikie au Groenland . Avec 7 253 glaciers connus, le Pakistan contient plus de glace glaciaire que tout autre pays sur terre en dehors des régions polaires. ^[1] À 62 kilomètres (39 mi) de longueur, son glacier Baltoro est l’un des plus longs glaciers alpins du monde. Vue aérienne d’un glacier dans le parc d’état de Chugach , Alaska, United States

Sur Terre, 99 % de la glace glaciaire est contenue dans de vastes calottes glaciaires (également appelées “glaciers continentaux”) dans les régions polaires , mais les glaciers peuvent être trouvés dans les chaînes de montagnes sur tous les continents autres que le continent australien, y compris les hautes latitudes d’Océanie. pays insulaires océaniques comme la Nouvelle-Zélande. Entre les latitudes 35°N et 35°S, les glaciers n’existent que dans l’ Himalaya , les Andes et quelques hautes montagnes en Afrique de l’Est , au Mexique , en Nouvelle-Guinée et sur le Zard Kuh en Iran. ^[2] Avec plus de 7 000 glaciers connus, le Pakistana plus de glace glaciaire que tout autre pays en dehors des régions polaires. ^{[3] [1]} Les glaciers couvrent environ 10 % de la surface terrestre de la Terre. Les glaciers continentaux couvrent près de 13 millions de km ² (5 millions de milles carrés), soit environ 98% des 13,2 millions de km ² (5,1 millions de milles carrés) de l’Antarctique, avec une épaisseur moyenne de 2 100 m (7 000 pieds). Le Groenland et la Patagonie possèdent également d’immenses étendues de glaciers continentaux. ^[4] Le volume des glaciers, sans compter les calottes glaciaires de l’Antarctique et du Groenland, a été estimé à 170 000 km ³ . ^[5]

La glace glaciaire est le plus grand réservoir d’ eau douce sur Terre, contenant avec les calottes glaciaires environ 69% de l’eau douce du monde. ^{[6] [7]} De nombreux glaciers des climats tempérés, alpins et polaires saisonniers stockent l’eau sous forme de glace pendant les saisons les plus froides et la libèrent plus tard sous forme d’eau de fonte , car les températures estivales plus chaudes font fondre le glacier, créant une source d’eau qui est particulièrement important pour les plantes, les animaux et les utilisations humaines lorsque les autres sources peuvent être rares. Cependant, dans les environnements de haute altitude et de l’Antarctique, la différence de température saisonnière n’est souvent pas suffisante pour libérer l’eau de fonte.

Étant donné que la masse glaciaire est affectée par les changements climatiques à long terme, par exemple les précipitations , la température moyenne et la couverture nuageuse , les changements de masse glaciaire sont considérés parmi les indicateurs les plus sensibles du changement climatique et sont une source majeure de variations du niveau de la mer .

Un gros morceau de glace comprimée, ou un glacier, apparaît en bleu , comme de grandes quantités d’ eau apparaissent en bleu . En effet, les molécules d’eau absorbent les autres couleurs plus efficacement que le bleu. L’autre raison de la couleur bleue des glaciers est le manque de bulles d’air. Les bulles d’air, qui donnent une couleur blanche à la glace, sont expulsées par la pression, ce qui augmente la densité de la glace créée.

Étymologie et termes associés

Le mot glacier est un emprunt du français et remonte, via le franco-provençal , au latin vulgaire glaciārium , dérivé du latin tardif glacia , et finalement du latin glaciēs , signifiant « glace ». ^[8] Les processus et caractéristiques causés par ou liés aux glaciers sont appelés glaciaires. Le processus d’établissement, de croissance et d’écoulement des glaciers s’appelle la glaciation . Le domaine d’étude correspondant s’appelle la glaciologie . Les glaciers sont des composants importants de la cryosphère mondiale .

Vêlage de glace depuis le terminus du glacier Perito Moreno dans l’ouest de la Patagonie , Argentine.
Le glacier d’Aletsch , le plus grand glacier des Alpes , en Suisse .
La calotte glaciaire de Quelccaya est la deuxième plus grande zone glaciaire des tropiques , au Pérou.

Les types

Classification par taille, forme et comportement

Les glaciers sont classés selon leur morphologie, leurs caractéristiques thermiques et leur comportement. Les glaciers alpins se forment sur les crêtes et les pentes des montagnes . Un glacier qui remplit une vallée est appelé glacier de vallée ou, alternativement, glacier alpin ou glacier de montagne . ^[9] Un grand corps de glace glaciaire à cheval sur une montagne, une chaîne de montagnes ou un volcan est appelé une calotte glaciaire ou un champ de glace . ^[10] Les calottes glaciaires ont une superficie inférieure à 50 000 km ² (19 000 milles carrés) par définition.

Les corps glaciaires de plus de 50 000 km ² (19 000 milles carrés) sont appelés calottes glaciaires ou glaciers continentaux . ^[11] Profonds de plusieurs kilomètres, ils masquent la topographie sous-jacente. Seuls les nunataks dépassent de leurs surfaces. Les seules calottes glaciaires existantes sont les deux qui couvrent la majeure partie de l’Antarctique et du Groenland. ^[12] Ils contiennent de vastes quantités d’eau douce, suffisamment pour que si les deux fondaient, le niveau mondial de la mer augmenterait de plus de 70 m (230 pieds). ^[13] Les portions d’une calotte ou d’une calotte glaciaire qui s’étendent dans l’eau sont appelées plates- formes de glace ; ils ont tendance à être minces avec des pentes limitées et des vitesses réduites. ^[14]Les sections étroites et rapides d’une calotte glaciaire sont appelées Courants de glace . ^{[15] [16]} En Antarctique, de nombreux Courants de glace se déversent dans de grandes plates- formes de glace . Certains se déversent directement dans la mer, souvent avec une langue de glace , comme le glacier Mertz .

Les glaciers de marée sont des glaciers qui se terminent dans la mer, y compris la plupart des glaciers provenant du Groenland, de l’Antarctique, de Baffin , du Devon et des îles d’Ellesmere au Canada, du sud-est de l’Alaska et des champs de glace nord et sud de la Patagonie . Lorsque la glace atteint la mer, des morceaux se détachent ou vêlent, formant des icebergs . La plupart des glaciers de marée vêlent au-dessus du niveau de la mer, ce qui entraîne souvent un impact énorme lorsque l’iceberg frappe l’eau. Les glaciers d’eau de marée subissent des cycles séculaires d’avance et de recul qui sont beaucoup moins affectés par le changement climatique que les autres glaciers. ^[17]

Embouchure du glacier Schlatenkees près d’Innergschlöß, Autriche.
La Grotta del Gelo est une grotte du volcan Etna , le glacier le plus méridional d’ Europe .
Bateau de tourisme en face d’un glacier de marée, Kenai Fjords National Park , Alaska.

Classement par état thermique

Le glacier Webber sur Grant Land (au nord de l’île d’Ellesmere) est un glacier polaire en progression et gelé jusqu’au lit du glacier. Les couches riches en débris de la moraine du sol sont cisaillées et pliées dans la glace. Le front de glace escarpé montre des chutes d’eau. Le front glaciaire mesure 6 km de large et jusqu’à 40 m de haut (20 juillet 1978)

Thermiquement, un glacier tempéré est à un point de fusion tout au long de l’année, de sa surface à sa base. La glace d’un glacier polaire est toujours en dessous du seuil de congélation de la surface à sa base, bien que le manteau neigeux de surface puisse connaître une fonte saisonnière. Un glacier subpolaire comprend à la fois de la glace tempérée et de la glace polaire, selon la profondeur sous la surface et la position le long du glacier. De la même manière, le régime thermique d’un glacier est souvent décrit par sa température basale. Un glacier à base froide est en dessous de zéro à l’interface glace-sol et est donc gelé au substrat sous-jacent. Un glacier à base chaudeest au-dessus ou au point de congélation à l’interface et est capable de glisser à ce contact. ^[18] On pense que ce contraste régit dans une large mesure la capacité d’un glacier à éroder efficacement son lit , car la glace glissante favorise l’ arrachement de la roche à partir de la surface en dessous. ^[19] Les glaciers qui sont en partie à base froide et en partie à base chaude sont appelés polythermiques . ^[18]

Formation

Les glaciers se forment là où l’ accumulation de neige et de glace dépasse l’ablation . Un glacier provient généralement d’un relief de cirque (également connu sous le nom de ” corrie ” ou de ” cwm “) – une caractéristique géologique typiquement en forme de fauteuil (comme une dépression entre des montagnes entourées d’ arêtes ) – qui recueille et comprime par gravité le neige qui tombe dedans. Cette neige s’accumule et le poids de la neige qui tombe dessus la compacte, formant du névé(neige granuleuse). Un écrasement supplémentaire des flocons de neige individuels et la compression de l’air de la neige la transforment en “glace glaciaire”. Cette glace glaciaire remplira le cirque jusqu’à ce qu’elle “déborde” à travers une faiblesse ou une vacance géologique, comme un espace entre deux montagnes. Lorsque la masse de neige et de glace atteint une épaisseur suffisante, elle commence à se déplacer par une combinaison de pente de surface, de gravité et de pression. Sur les pentes plus raides, cela peut se produire avec aussi peu que 15 m (50 pi) de neige-glace.

Dans les glaciers tempérés, la neige gèle et dégèle à plusieurs reprises, se transformant en glace granuleuse appelée firn . Sous la pression des couches de glace et de neige qui la surmontent, cette glace granuleuse fusionne en un névé plus dense. Au fil des ans, les couches de névé subissent un compactage supplémentaire et deviennent de la glace glaciaire. La glace de glacier est légèrement plus dense que la glace formée à partir d’eau gelée car la glace de glacier contient moins de bulles d’air emprisonnées.

La glace glaciaire a une teinte bleue distinctive car elle absorbe une partie de la lumière rouge en raison d’une harmonique du mode d’ étirement infrarouge OH de la molécule d’eau. (L’ eau liquide apparaît bleue pour la même raison. Le bleu de la glace des glaciers est parfois attribué à tort à la diffusion Rayleigh des bulles dans la glace.) ^[20]

Glacier du Gorner en Suisse.
Une Photographie aérienne du glacier du Gorner (côté gauche de l’image) avec le Grenzgletscher (à droite) qui s’y jette, tous deux encadrant le massif du Mont Rose au milieu
Un packrafter passe un mur de glace bleue fraîchement exposée sur le glacier Spencer, en Alaska. La glace glaciaire agit comme un filtre sur la lumière, et plus la lumière passe de temps à traverser la glace, plus elle devient bleue.
Une grotte glaciaire située sur le glacier Perito Moreno en Argentine.

Structure

Un glacier prend sa source à un endroit appelé sa tête de glacier et se termine à son pied, son museau ou son terminus .

Les glaciers sont divisés en zones en fonction de l’accumulation de neige en surface et des conditions de fonte. ^[21] La zone d’ablation est la région où il y a une perte nette de masse glaciaire. La partie supérieure d’un glacier, où l’accumulation dépasse l’ablation, est appelée la zone d’accumulation. La ligne d’équilibre sépare la zone d’ablation et la zone d’accumulation ; c’est le contour où la quantité de neige fraîche gagnée par accumulation est égale à la quantité de glace perdue par ablation. En général, la zone d’accumulation représente 60 à 70% de la surface du glacier, plus si le glacier vêle des icebergs. La glace dans la zone d’accumulation est suffisamment profonde pour exercer une force descendante qui érode la roche sous-jacente. Après la fonte d’un glacier, il laisse souvent derrière lui une dépression en forme de cuvette ou d’amphithéâtre dont la taille varie de grands bassins comme les Grands Lacs à de plus petites dépressions de montagne appelées cirques .

La zone d’accumulation peut être subdivisée en fonction de ses conditions de fusion.

La zone de neige sèche est une région où il n’y a pas de fonte, même en été, et le manteau neigeux reste sec.
La zone de percolation est une zone avec une certaine fonte en surface, provoquant la percolation de l’eau de fonte dans le manteau neigeux. Cette zone est souvent marquée par des lentilles , des glandes et des couches de glace recongelées. Le manteau neigeux n’atteint jamais non plus le point de fusion.
Près de la ligne d’équilibre sur certains glaciers, une zone de glace superposée se développe. C’est dans cette zone que l’eau de fonte gèle à nouveau sous forme de couche froide dans le glacier, formant une masse continue de glace.
La zone de neige humide est la région où toute la neige déposée depuis la fin de l’été précédent a été portée à 0 °C.

La santé d’un glacier est généralement évaluée en déterminant le bilan de masse du glacier ou en observant le comportement du terminus. Les glaciers sains ont de grandes zones d’accumulation, plus de 60 % de leur superficie est recouverte de neige à la fin de la saison de fonte et ils ont un terminus avec un écoulement vigoureux.

Après la fin du petit âge glaciaire vers 1850, les glaciers autour de la Terre ont considérablement reculé . Un léger refroidissement a conduit à l’avancée de nombreux glaciers alpins entre 1950 et 1985, mais depuis 1985, le recul des glaciers et la perte de masse sont devenus plus importants et de plus en plus omniprésents. ^{[22] [23] [24]}

Mouvement

Crevasses de cisaillement ou en arête de poisson sur le glacier Emmons ( Mount Rainier ); de telles crevasses se forment souvent près du bord d’un glacier où les interactions avec la roche sous-jacente ou marginale entravent l’écoulement. Dans ce cas, l’obstacle semble être à une certaine distance de la marge proche du glacier.

Les glaciers se déplacent ou s’écoulent vers le bas par la force de gravité et la déformation interne de la glace. ^[25] La glace se comporte comme un solide cassant jusqu’à ce que son épaisseur dépasse environ 50 m (160 pi). La pression exercée sur la glace à plus de 50 m de profondeur provoque un écoulement plastique . Au niveau moléculaire, la glace est constituée de couches empilées de molécules avec des liaisons relativement faibles entre les couches. Lorsque la contrainte sur la couche supérieure dépasse la force de liaison inter-couche, elle se déplace plus rapidement que la couche inférieure. ^[26]

Les glaciers se déplacent également par glissement basal . Dans ce processus, un glacier glisse sur le terrain sur lequel il repose, lubrifié par la présence d’eau liquide. L’eau est créée à partir de glace qui fond sous haute pression à cause du chauffage par friction. Le glissement basal est dominant dans les glaciers tempérés ou à base chaude.

Bien que des preuves en faveur de l’écoulement glaciaire aient été connues au début du 19e siècle, d’autres théories du mouvement glaciaire ont été avancées, telles que l’idée que l’eau de fonte, en recongelant à l’intérieur des glaciers, a provoqué la dilatation et l’allongement du glacier. Comme il est devenu évident que les glaciers se comportaient dans une certaine mesure comme si la glace était un fluide visqueux, on a fait valoir que la « régélation », ou la fonte et le regel de la glace à une température abaissée par la pression sur la glace à l’intérieur du glacier, était ce qui permis à la glace de se déformer et de couler. James Forbes a proposé l’explication essentiellement correcte dans les années 1840, bien qu’il ait fallu plusieurs décennies avant qu’elle ne soit pleinement acceptée. ^[27]

Zone de fracture et fissures

Les 50 premiers mètres (160 pieds) d’un glacier sont rigides parce qu’ils sont sous basse pression . Cette section supérieure est connue sous le nom de zone de fracture et se déplace principalement comme une seule unité sur la section inférieure à écoulement plastique. Lorsqu’un glacier se déplace sur un terrain irrégulier, des fissures appelées crevasses se développent dans la zone de fracture. Les crevasses se forment en raison des différences de vitesse des glaciers. Si deux sections rigides d’un glacier se déplacent à des vitesses ou dans des directions différentes, le cisaillementles forces les font se briser, ouvrant une crevasse. Les crevasses mesurent rarement plus de 46 m (150 pi) de profondeur mais, dans certains cas, peuvent atteindre au moins 300 m (1 000 pi) de profondeur. Sous ce point, la plasticité de la glace empêche la formation de fissures. Les crevasses qui se croisent peuvent créer des pics isolés dans la glace, appelés séracs .

Les crevasses peuvent se former de plusieurs manières différentes. Les crevasses transversales sont transversales à l’écoulement et se forment là où des pentes plus raides provoquent l’accélération d’un glacier. Les crevasses longitudinales forment des semi-parallèles à l’écoulement là où un glacier se dilate latéralement. Des crevasses marginales se forment près du bord du glacier, causées par la réduction de vitesse causée par le frottement des parois de la vallée. Les crevasses marginales sont largement transversales à l’écoulement. La glace de glacier en mouvement peut parfois se séparer de la glace stagnante au-dessus, formant une rimaye . Les bergschrunds ressemblent à des crevasses mais sont des caractéristiques singulières aux marges d’un glacier. Les crevasses rendent les déplacements sur les glaciers dangereux, surtout lorsqu’ils sont masqués par de fragiles ponts de neige .

Au-dessous de la ligne d’équilibre, l’eau de fonte glaciaire est concentrée dans les canaux des cours d’eau. L’eau de fonte peut s’accumuler dans des lacs proglaciaires au sommet d’un glacier ou descendre dans les profondeurs d’un glacier via des moulins . Les cours d’eau à l’intérieur ou au-dessous d’un glacier s’écoulent dans des tunnels englaciaires ou sous-glaciaires. Ces tunnels réapparaissent parfois à la surface du glacier. ^[28]

Fissures de glace dans le glacier du Titlis .
Traversée d’une crevasse sur le glacier Easton , Mont Baker , dans les North Cascades , États-Unis.
Un tube de glacier exposé qui transportait autrefois l’eau à l’intérieur du glacier.

La vitesse

La vitesse de déplacement glaciaire est en partie déterminée par le frottement . La friction fait que la glace au bas du glacier se déplace plus lentement que la glace au sommet. Dans les glaciers alpins, des frottements sont également générés sur les parois latérales de la vallée, ce qui ralentit les bords par rapport au centre.

La vitesse glaciaire moyenne varie considérablement mais est généralement d’environ 1 m (3 pi) par jour. ^[29] Il peut n’y avoir aucun mouvement dans les zones stagnantes ; par exemple, dans certaines parties de l’Alaska, les arbres peuvent s’établir sur les dépôts de sédiments de surface. Dans d’autres cas, les glaciers peuvent se déplacer aussi vite que 20 à 30 m (70 à 100 pieds) par jour, comme dans le Jakobshavn Isbræ au Groenland . La vitesse glaciaire est affectée par des facteurs tels que la pente, l’épaisseur de la glace, les chutes de neige, le confinement longitudinal, la température basale, la production d’eau de fonte et la dureté du lit.

Quelques glaciers ont des périodes d’avancement très rapide appelées poussées . Ces glaciers présentent un mouvement normal jusqu’à ce qu’ils accélèrent soudainement, puis reviennent à leur état de mouvement précédent. ^[30] Ces surtensions peuvent être causées par la défaillance du substratum rocheux sous-jacent, l’accumulation d’eau de fonte à la base du glacier ^[31] – peut-être délivrée par un lac supraglaciaire – ou la simple accumulation de masse au-delà d’un “point de basculement” critique . ^[32] Des taux temporaires allant jusqu’à 90 m (300 pi) par jour se sont produits lorsqu’une température accrue ou une pression sous-jacente a fait fondre la glace du fond et accumuler de l’eau sous un glacier.

Dans les zones glaciaires où le glacier se déplace à plus d’un kilomètre par an, des tremblements de terre glaciaires se produisent. Ce sont des tremblements de terre à grande échelle qui ont des magnitudes sismiques aussi élevées que 6,1. ^{[33] [34]} Le nombre de tremblements de terre glaciaires au Groenland culmine chaque année en juillet, août et septembre et a augmenté rapidement dans les années 1990 et 2000. Dans une étude utilisant des données de janvier 1993 à octobre 2005, plus d’événements ont été détectés chaque année depuis 2002, et deux fois plus d’événements ont été enregistrés en 2005 qu’il n’y en avait eu au cours de toute autre année. ^[34]

Ogive

Groupes Forbes sur le glacier de la Mer de Glace en France

Les ogives (ou bandes Forbes ) ^[35] sont des crêtes et des vallées de vagues alternées qui apparaissent sous forme de bandes de glace sombres et claires à la surface des glaciers. Ils sont liés au mouvement saisonnier des glaciers ; la largeur d’une bande sombre et d’une bande claire est généralement égale au mouvement annuel du glacier. Les ogives se forment lorsque la glace d’une chute de glace est gravement brisée, ce qui augmente la surface d’ablation pendant l’été. Cela crée une dépression et un espace pour l’accumulation de neige en hiver, ce qui crée à son tour une crête. ^[36] Parfois, les ogives se composent uniquement d’ondulations ou de bandes de couleur et sont décrites comme des ogives d’onde ou des ogives de bande. ^[37]

Géographie

Glacier de glace noire près de l’ Aconcagua , Argentine Fox Glacier en Nouvelle-Zélande se termine près d’une forêt tropicale.

Les glaciers sont présents sur tous les continents et dans une cinquantaine de pays, à l’exclusion de ceux (Australie, Afrique du Sud) qui n’ont de glaciers que sur de lointains territoires insulaires subantarctiques . De vastes glaciers se trouvent en Antarctique, en Argentine, au Chili, au Canada, en Alaska, au Groenland et en Islande. Les glaciers de montagne sont répandus, en particulier dans les Andes , l’ Himalaya , les Rocheuses , le Caucase , les Montagnes scandinaves et les Alpes . Le glacier Snezhnika dans le mont Pirin , en Bulgarie , avec une latitude de 41 ° 46′09 ′′ N, est la masse glaciaire la plus méridionale d’Europe.^[38] L’Australie continentale ne contient actuellement aucun glacier, bien qu’un petit glacier sur le mont Kosciuszko ait été présent lors de la Dernière période glaciaire . ^[39] En Nouvelle-Guinée, de petits glaciers qui diminuent rapidement sont situés sur Puncak Jaya . ^[40] L’ Afrique a des glaciers sur le mont Kilimandjaro en Tanzanie, sur le mont Kenya et dans les monts Rwenzori . Les îles océaniques avec des glaciers comprennent l’Islande, plusieurs des îles au large de la Norvège, y compris Svalbard et Jan Mayen à l’extrême nord, la Nouvelle-Zélande et les îles subantarctiques de Marion , Heard, Grande Terre (Kerguelen) et Bouvet . Pendant les périodes glaciaires du Quaternaire, Taïwan , Hawaï sur le Mauna Kea ^[41] et Ténériffe avaient également de grands glaciers alpins, tandis que les îles Féroé et Crozet ^[42] étaient complètement glaciaires.

La couverture de neige permanente nécessaire à la formation des glaciers est affectée par des facteurs tels que le degré de pente sur le terrain, la quantité de chutes de neige et les vents. Les glaciers peuvent être trouvés sous toutes les latitudes sauf de 20 ° à 27 ° au nord et au sud de l’équateur où la présence du membre descendant de la Circulation de Hadley abaisse tellement les précipitations qu’avec une forte Insolation , les lignes de neige atteignent plus de 6500 m (21330 pieds). Entre 19 ̊N et 19 ̊S, cependant, les précipitations sont plus élevées et les montagnes au-dessus de 5 000 m (16 400 pi) ont généralement de la neige permanente.

Même aux hautes latitudes, la formation de glaciers n’est pas inévitable. Les régions de l’ Arctique , telles que l’île Banks et les vallées sèches de McMurdo en Antarctique, sont considérées comme des déserts polaires où les glaciers ne peuvent pas se former car ils reçoivent peu de neige malgré le froid glacial. L’air froid, contrairement à l’air chaud, est incapable de transporter beaucoup de vapeur d’eau. Même pendant les périodes glaciaires du Quaternaire , la Mandchourie , la Sibérie des basses terres ^[43] et le centre et le Nord de l’Alaska ^[44] , bien qu’extraordinairement froids, avaient des chutes de neige si légères que les glaciers ne pouvaient pas se former. ^[45][46]

En plus des régions polaires sèches et non glaciaires, certaines montagnes et volcans de Bolivie, du Chili et d’Argentine sont hauts (4 500 à 6 900 m ou 14 800 à 22 600 pieds) et froids, mais le manque relatif de précipitations empêche la neige de s’accumuler dans les glaciers. En effet, ces pics sont situés à proximité ou dans le désert Hyperaride d’Atacama .

Géologie glaciaire

Schéma d’arrachement et d’ abrasion glaciaire Socle granitique arraché par les glaciers près de Mariehamn , Åland

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Cristaux de glace

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Kakigōri

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Danse sur glace

May 29, 2022

Patinoire

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Les glaciers érodent le terrain par deux processus principaux : l’ abrasion et l’ arrachement .

Au fur et à mesure que les glaciers coulent sur le substrat rocheux, ils ramollissent et soulèvent des blocs de roche dans la glace. Ce processus, appelé arrachage, est causé par l’eau sous-glaciaire qui pénètre dans les fractures du substratum rocheux et qui, par la suite, gèle et se dilate. Cette expansion fait que la glace agit comme un levier qui desserre la roche en la soulevant. Ainsi, les sédiments de toutes tailles font partie de la charge du glacier. Si un glacier en recul accumule suffisamment de débris, il peut devenir un glacier rocheux , comme le glacier Timpanogos dans l’Utah.

L’abrasion se produit lorsque la glace et sa charge de fragments de roche glissent sur le substrat rocheux et fonctionnent comme du papier de verre, lissant et polissant le substrat rocheux en dessous. La roche pulvérisée que ce processus produit est appelée farine de roche et est composée de grains de roche d’une taille comprise entre 0,002 et 0,00625 mm. L’abrasion conduit à des parois de vallée et des pentes de montagne plus abruptes dans les milieux alpins, ce qui peut provoquer des avalanches et des glissements de terrain, qui ajoutent encore plus de matière au glacier. L’abrasion glaciaire est généralement caractérisée par des stries glaciaires . Les glaciers les produisent lorsqu’ils contiennent de gros rochers qui creusent de longues rayures dans le substratum rocheux. En cartographiant la direction des stries, les chercheurs peuvent déterminer la direction du mouvement du glacier. Semblables aux stries sont des marques de bavardage, lignes de dépressions en forme de croissant dans la roche sous-jacente à un glacier. Ils se forment par abrasion lorsque des rochers dans le glacier sont à plusieurs reprises attrapés et relâchés alors qu’ils sont traînés le long du substrat rocheux.

Le taux d’érosion des glaciers varie. Six facteurs contrôlent le taux d’érosion :

Vitesse de déplacement des glaciers
Epaisseur de la glace
Forme, abondance et dureté des fragments de roche contenus dans la glace au fond du glacier
Relative facilité d’érosion de la surface sous le glacier
Conditions thermiques à la base du glacier
Perméabilité et pression de l’eau à la base du glacier

Lorsque le socle rocheux présente de fréquentes fractures à la surface, les taux d’Érosion glaciaire ont tendance à augmenter car l’arrachement est la principale force érosive à la surface; lorsque le substratum rocheux présente de larges espaces entre des fractures sporadiques, cependant, l’abrasion a tendance à être la forme érosive dominante et les taux d’Érosion glaciaire deviennent lents. ^[47] Les glaciers des latitudes inférieures ont tendance à être beaucoup plus érosifs que les glaciers des latitudes plus élevées, car ils ont plus d’eau de fonte atteignant la base glaciaire et facilitent la production et le transport de sédiments à la même vitesse de déplacement et à la même quantité de glace. ^[48]

Le matériau qui s’incorpore dans un glacier est généralement transporté jusqu’à la zone d’ablation avant d’être déposé. Les dépôts glaciaires sont de deux types distincts :

Till glaciaire : matériau déposé directement à partir de la glace glaciaire. Le till comprend un mélange de matériaux indifférenciés allant de la taille de l’argile aux rochers, la composition habituelle d’une moraine.
Sédiments fluviaux et d’épandage : sédiments déposés par l’eau. Ces gisements sont stratifiés par taille.

Les plus gros morceaux de roche incrustés dans le till ou déposés à la surface sont appelés « blocs erratiques glaciaires ». Leur taille varie des cailloux aux rochers, mais comme ils sont souvent déplacés sur de grandes distances, ils peuvent être radicalement différents du matériau sur lequel ils se trouvent. Les modèles d’erratiques glaciaires font allusion aux mouvements glaciaires passés.

Moraines

Moraines glaciaires au-dessus du lac Louise , Alberta , Canada

Les moraines glaciaires sont formées par le dépôt de matériaux provenant d’un glacier et sont exposées après le retrait du glacier. Ils apparaissent généralement sous la forme de monticules linéaires de till , un mélange non trié de roches, de gravier et de rochers dans une matrice de matière poudreuse fine. Les moraines terminales ou d’extrémité se forment au pied ou à l’extrémité terminale d’un glacier. Des moraines latérales se forment sur les flancs du glacier. Les moraines médianes se forment lorsque deux glaciers différents fusionnent et que les moraines latérales de chacun fusionnent pour former une moraine au milieu du glacier combiné. Moins apparentes sont les moraines au sol , également appelées dérive glaciaire , qui recouvrent souvent la surface sous le glacier en aval de la ligne d’équilibre. Le terme moraineest d’origine française. Il a été inventé par les paysans pour décrire les remblais alluviaux et les rebords trouvés près des marges des glaciers dans les Alpes françaises . En géologie moderne, le terme est utilisé plus largement et s’applique à une série de formations, toutes composées de till. Les moraines peuvent également créer des lacs de barrage morainiques.

Drumlin

Un champ de drumlins se forme après qu’un glacier a modifié le paysage. Les formations en forme de larme indiquent la direction de l’écoulement de la glace.

Les drumlins sont des collines asymétriques en forme de canoë faites principalement de till. Leurs hauteurs varient de 15 à 50 mètres, et elles peuvent atteindre un kilomètre de longueur. Le côté le plus raide de la colline fait face à la direction à partir de laquelle la glace a avancé ( stoss ), tandis qu’une pente plus longue est laissée dans la direction de mouvement de la glace ( lee ). Les drumlins se trouvent dans des groupes appelés champs de drumlins ou camps de drumlins . L’un de ces champs se trouve à l’est de Rochester, New York; on estime qu’il contient environ 10 000 drumlins. Bien que le processus qui forme les drumlins ne soit pas entièrement compris, leur forme implique qu’ils sont des produits de la zone de déformation plastique des anciens glaciers. On pense que de nombreux drumlins se sont formés lorsque les glaciers ont avancé et modifié les dépôts des glaciers antérieurs.

Vallées glaciaires, cirques, arêtes et pics pyramidaux

Caractéristiques d’un paysage glaciaire

Avant la glaciation, les vallées de montagne ont une forme caractéristique en “V” , produite par l’érosion de l’eau. Pendant la glaciation, ces vallées sont souvent élargies, approfondies et lissées pour former une vallée glaciaire en forme de “U” ou un creux glaciaire, comme on l’appelle parfois. ^[49] L’érosion qui crée des vallées glaciaires tronque tous les éperons de roche ou de terre qui auraient pu s’étendre auparavant à travers la vallée, créant des falaises de forme largement triangulaire appelées éperons tronqués . Dans les vallées glaciaires, les dépressions créées par l’arrachage et l’abrasion peuvent être comblées par des lacs, appelés lacs paternoster . Si une vallée glaciaire se jette dans une grande masse d’eau, elle forme un fjord .

Généralement, les glaciers approfondissent leurs vallées plus que leurs petits affluents . Par conséquent, lorsque les glaciers reculent, les vallées des glaciers tributaires restent au-dessus de la dépression du glacier principal et sont appelées vallées suspendues .

Au départ d’un glacier de vallée classique se trouve un cirque en forme de cuvette, aux parois escarpées sur trois côtés mais ouvert du côté qui descend dans la vallée. Les cirques sont l’endroit où la glace commence à s’accumuler dans un glacier. Deux cirques glaciaires peuvent se former dos à dos et éroder leurs murs de fond jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une crête étroite, appelée arête . Cette structure peut se traduire par un col de montagne . Si plusieurs cirques encerclent une même montagne, ils créent des pics pyramidaux pointus ; les exemples particulièrement raides sont appelés cornes .

Roches moutonnées

Le passage de la glace glaciaire sur une zone de substratum rocheux peut entraîner la sculpture de la roche en une butte appelée roche moutonnée , ou roche «à dos de mouton». Les roches moutonnées peuvent être allongées, arrondies et de forme asymétrique. Leur longueur varie de moins d’un mètre à plusieurs centaines de mètres. ^[50] Les roches moutonnées ont une pente douce sur leurs flancs amont-glaciaires et une face abrupte à verticale sur leurs flancs aval-glaciers. Le glacier abrase la pente douce du côté amont au fur et à mesure de son écoulement, mais arrache des fragments de roche et les éloigne du côté aval par arrachage.

Stratification alluviale

Au fur et à mesure que l’eau qui monte de la zone d’ablation s’éloigne du glacier, elle entraîne avec elle de fins sédiments érodés. Plus la vitesse de l’eau diminue, plus sa capacité à transporter des objets en suspension diminue. L’eau dépose ainsi progressivement les sédiments au fur et à mesure de son écoulement, créant une plaine alluviale . Lorsque ce phénomène se produit dans une vallée, on parle de train de vallée . Lorsque le dépôt se trouve dans un estuaire , les sédiments sont connus sous le nom de boue de baie . Les plaines d’épandage et les trains de vallée sont généralement accompagnés de bassins appelés ” marmites “.”. Ce sont de petits lacs formés lorsque de gros blocs de glace piégés dans des alluvions fondent et produisent des dépressions remplies d’eau. Les diamètres des bouilloires varient de 5 m à 13 km, avec des profondeurs allant jusqu’à 45 mètres. La plupart sont de forme circulaire parce que les blocs de glace qui les formait s’arrondissait au fur et à mesure qu’ils fondaient ^[51].

Dépôts glaciaires

Paysage produit par un glacier en recul

Lorsque la taille d’un glacier diminue en dessous d’un point critique, son écoulement s’arrête et il devient stationnaire. Pendant ce temps, l’eau de fonte à l’intérieur et sous la glace laisse des dépôts alluvionnaires stratifiés . Ces dépôts, sous forme de colonnes, de terrasses et d’amas, subsistent après la fonte du glacier et sont appelés “dépôts glaciaires”. Les dépôts glaciaires qui prennent la forme de collines ou de monticules sont appelés kames . Certains kames se forment lorsque l’eau de fonte dépose des sédiments à travers des ouvertures à l’intérieur de la glace. D’autres sont produits par des ventilateurs ou des deltas créés par l’eau de fonte. Lorsque la glace glaciaire occupe une vallée, elle peut former des terrasses ou des kames le long des flancs de la vallée. Les dépôts glaciaires longs et sinueux sont appelés eskers. Les eskers sont composés de sable et de gravier qui ont été déposés par des courants d’eau de fonte qui ont traversé des tunnels de glace à l’intérieur ou sous un glacier. Ils subsistent après la fonte des glaces, avec des hauteurs dépassant 100 mètres et des longueurs allant jusqu’à 100 km.

Dépôts de lœss

Les sédiments glaciaires très fins ou la farine de roche sont souvent ramassés par le vent soufflant sur la surface nue et peuvent être déposés à de grandes distances du site de dépôt fluvial d’origine. Ces dépôts de loess éoliens peuvent être très profonds, voire des centaines de mètres, comme dans certaines régions de la Chine et du Midwest des États-Unis . Les vents catabatiques peuvent jouer un rôle important dans ce processus.

Changement climatique

Les glaciers sont une ressource précieuse pour suivre le changement climatique sur de longues périodes, car ils peuvent avoir des centaines de milliers d’années. Pour étudier les modèles au fil du temps à travers les glaciers, des carottes de glace sont prélevées, fournissant des informations continues, y compris des preuves du changement climatique, piégées dans la glace pour que les scientifiques les décomposent et les étudient. ^[52] Les glaciers sont étudiés pour donner des informations sur l’histoire du changement climatique dû à des causes naturelles ou humaines. ^[53] L’activité humaine a provoqué une augmentation des gaz à effet de serre, créant une tendance au réchauffement climatique, ^[53] provoquant la fonte de ces précieux glaciers. Les glaciers ont un albédoeffet et la fonte des glaciers signifie moins d’albédo. Dans les Alpes, l’été 2003 a été comparé à l’été 1988. Entre 1998 et 2003, la valeur de l’albédo est inférieure de 0,2 en 2003. ^[54] Lorsque les glaciers commencent à fondre, ils provoquent également une élévation du niveau de la mer, “qui à son tour augmente l’érosion côtière et élève les ondes de tempête, car le réchauffement de la température de l’air et des océans crée des tempêtes côtières plus fréquentes et plus intenses comme les ouragans et les typhons. ^[55] ” Ainsi, les causes humaines du changement climatique créent une boucle de rétroaction positive avec les glaciers : plus de fonte des glaciers, entraînant moins d’albédo, des niveaux de mer plus élevés et de nombreux autres problèmes climatiques à suivre. De 1972 jusqu’en 2019, la NASA a utilisé un Landsatsatellite qui a été utilisé pour enregistrer les glaciers de l’Alaska , du Groenland et de l’Antarctique . Ce projet Landsat a constaté que depuis environ 2000, le recul des glaciers a considérablement augmenté. ^[56]

Le glacier South Cascade à Washington documenté de 1928 à 2003 montre le récent retrait rapide du glacier. En regardant cette photo, il est clair de voir à quelle vitesse les glaciers reculent dans le monde moderne. Ce type de recul est le résultat du changement climatique qui a considérablement augmenté en raison des impacts humains. Cette photo a été tirée de la recherche de l’ USGS du département américain de l’intérieur sur les 50 dernières années de changement des glaciers. ^[57]

Rebond isostatique

Pression isostatique d’un glacier sur la croûte terrestre

De grandes masses, telles que des calottes glaciaires ou des glaciers, peuvent enfoncer la croûte terrestre dans le manteau. ^[58] La dépression totalise généralement un tiers de l’épaisseur de la calotte glaciaire ou du glacier. Après la fonte de la calotte glaciaire ou du glacier, le manteau commence à revenir à sa position d’origine, repoussant la croûte vers le haut. Ce rebond post-glaciaire , qui se déroule très lentement après la fonte de la calotte glaciaire ou du glacier, se produit actuellement en quantité mesurable en Scandinavie et dans la région des Grands Lacs en Amérique du Nord.

Une caractéristique géomorphologique créée par le même processus à plus petite échelle est connue sous le nom de faille de dilatation . Il se produit lorsque la roche précédemment comprimée est autorisée à reprendre sa forme d’origine plus rapidement qu’elle ne peut être maintenue sans faille. Cela conduit à un effet similaire à ce que l’on verrait si la roche était frappée par un gros marteau. Des failles de dilatation peuvent être observées dans les parties récemment déglacées de l’Islande et de la Cumbrie.

Sur Mars

La calotte polaire nord sur Mars .

Les calottes glaciaires polaires de Mars montrent des preuves géologiques de dépôts glaciaires. La calotte polaire sud est particulièrement comparable aux glaciers de la Terre. ^[59] Les caractéristiques topographiques et les modèles informatiques indiquent l’existence de plus de glaciers dans le passé de Mars. ^[60] Aux latitudes moyennes, entre 35° et 65° nord ou sud, les glaciers martiens sont affectés par la mince atmosphère martienne. En raison de la faible pression atmosphérique, l’ablation près de la surface est uniquement causée par la sublimation , et non par la fusion . Comme sur Terre, de nombreux glaciers sont recouverts d’une couche de roches qui isole la glace. Un instrument radar à bord du Mars Reconnaissance Orbiter a trouvé de la glace sous une fine couche de roches dans des formations appeléestabliers de débris lobés (LDA). ^{[61] [62] [63] [64] [65]}

Les images ci-dessous illustrent à quel point les caractéristiques du paysage sur Mars ressemblent étroitement à celles de la Terre.

Le glacier Elephant Foot du lac Romer dans l’Arctique terrestre, vu par Landsat 8. Cette image montre plusieurs glaciers qui ont la même forme que de nombreuses caractéristiques sur Mars qui seraient également des glaciers. Les trois prochaines images de Mars montrent des formes similaires au glacier Elephant Foot.
Mesa dans le quadrilatère d’ Ismenius Lacus , vu par CTX. Mesa a plusieurs glaciers qui l’érodent. L’un des glaciers est vu plus en détail dans les deux images suivantes de HiRISE. Image du quadrilatère d’ Ismenius Lacus .
Glacier vu par HiRISE dans le cadre du programme HiWish . La zone dans le rectangle est agrandie sur la photo suivante. Zone d’accumulation de neige au sommet. Le glacier se déplace vers le bas de la vallée, puis s’étend sur la plaine. La preuve de l’écoulement provient des nombreuses lignes à la surface. L’ emplacement est dans Protonilus Mensae dans le quadrilatère d’ Ismenius Lacus .
Agrandissement de la zone en rectangle de l’image précédente. Sur Terre, la crête s’appellerait la moraine terminale d’un glacier alpin. Photo prise avec HiRISE dans le cadre du programme HiWish. Image du quadrilatère d’ Ismenius Lacus .

Plans

Voir la requête Wikidata source . emplacement des glaciers selon GLIMS ID, identifiant attribué aux glaciers par le service Global Land Ice Measurements from Space du NSIDC .

Voir également

Forme de relief glaciaire – Forme de relief créée par l’action des glaciers
Mouvement glaciaire – Phénomène géologique
La croissance des glaciers
Morphologie des glaciers – Géomorphologie des lacs glaciaires
Confiture de glace

Remarques

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Références

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Lectures complémentaires

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Liens externes

Le Wikibook Historical Geology a une page sur le thème: Glaciers

Wikimedia Commons a des médias liés à Glacier .

Recherchez glacier dans Wiktionary, le dictionnaire gratuit.

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Structures glaciaires – atlas photographique
MAINTENANT sur PBS “On Thin Ice”
Un projet photo suit les changements dans les glaciers de l’Himalaya depuis 1921
Court épisode radio California Glaciers from The Mountains of California par John Muir, 1894. California Legacy Project
Dynamique des Glaciers
GletscherVergleiche.ch – Images avant/après de Simon Oberli

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