CIRCULATION DES EAUX GLACIAIRES

A L'INTERIEUR D'UN GLACIER

	Les eaux agissent également par pression différentielle.....
	..... qui tend à ouvrir les fissures des rochers, contribuant ainsi à la création d'abrupts d'arrachement.

Nous sommes assez bien renseignés sur leur parcours près de la surface.

En particulier, les explorations de Louis Reynaud à la Mer de Glace et au glacier d'Argentière ont montré que, par un réseau de bédières et de moulins, elles rejoignent les rives, à une profondeur de l'ordre de 100 à 150 m.

Mais que se passe-t-il plus profondément ?

Certains évoquent une nappe phréatique du type karstique, discontinue dans les trois dimensions et variable dans le temps, dont la surface se situe, selon les auteurs, de 100 m sous la surface jusqu'à 50 % de l'épaisseur du glacier.

L'existence de cette nappe phréatique est susceptible de fournir une explication aux phénomènes des surges glaciaires (foirages).

À l'intérieur de cette nappe phréatique, les eaux s'écoulent dans un réseau de fractures interconnectées (d'après A.G.Fountain, article cité en bibliographie). Selon cet auteur, ce réseau de fractures offre une explication simple pour l'origine et l'évolution du système de circulation d'eau intraglaciaire et sa régénération saisonnière.

Toutefois, les dimensions de ces fractures sont en moyenne de 4 cm et l'eau y circule, en écoulement laminaire, à la vitesse de 0,5 à 4 cm par seconde.
À travers un glacier épais de plusieurs centaines de mètres, il n'est pas évident que ce mode d'écoulement permette d'évacuer la totalité des eaux glaciaires de surface.
L'article ne fait par ailleurs aucune allusion aux effets de paroi possibles entre glacier et rives, effets qui, selon nous, offrent aux eaux glaciaires une autre possibilité que les réseaux de fractures pour gagner plus facilement le fond d'auge.

Louis Reynaud fait, lui, appel aux propriétés physiques de la glace, qui devient très déformable en dessous de 100 à 150 m sous la surface, rendant le glacier imperméable plus bas.

On pourrait donc parler d'une « surface d'écoulement intraglaciaire » située à cette profondeur, dont l'avancée du glacier doit modifier sans cesse les caractéristiques de détail.

Sur le fond d'auge, ce sont les forages et les observations effectuées à partir des galeries de captage des eaux sous glaciaires qui ont permis de préciser leur parcours, tout au moins dans le cas des glaciers actuels, bien entendu, car ils ont été effectués sous une épaisseur de glace ne dépassant par 300 m, c'est-à-dire nettement inférieure à celle des grands glaciers quaternaires.

Au glacier d'Argentière, par exemple, on a constaté que les eaux coulent sur le fond d'auge simultanément dans plusieurs chenaux dont la position varie dans le temps au fur et à mesure de l'avancement du glacier. Ceci a nécessité le forage, à partir de la galerie transversale creusée dans le bedrock, de plus de 20 sorties à la glace, et l'équipement en captage de 6 à 8 d'entre elles. La même constatation a été faite à la Mer de Glace.

Il est du plus grand intérêt de noter que, dans le cas de ces deux glaciers, l'écoulement sous-glaciaire est subdivisé en plusieurs torrents qui empruntent, simultanément ou à tour de rôle, divers tunnels et non cantonné à un seul " canyon " sous glaciaire.

L'examen des formes d'érosion que présente le fond de l'auge sur le front de glaciers actuels ou celui de glaciers quaternaires disparus corrobore ces observations.

	Voici, par exemple, des chenaux de fond d'auge (N channels, pour Nye channels) au front d'un glacier suisse de Transfleuron ...
	... et d'autres photographiées sur les délaissés d'un glacier quaternaire en Écosse. Sur l'un comme sur l'autre cliché, on remarquera la présence d'abrupts d'arrachement et de coudes.

« L'origine de ces rainures visibles sur l'île Kelley a été débattue depuis plus d'un siècle. Sont-elles dues à la glace ou à des courants d'eau sous-glaciaires ? Noter que les formes courbes suggèrent un écoulement fluide. Vue prise dans le sens de l'écoulement du glacier». (Commentaire de l'auteur de la photo) Photo prise sur le site remarquable de l'Université de Cincinnati. http://tvl1.geo.uc.edu/ice/Glacier.html

Nous pouvons donc, à présent, tracer le schéma suivant, qui résume les connaissances actuelles sur la circulation des eaux glaciaires dans la partie moyenne d'un glacier.



Mais que se passe-t-il à l'intérieur du glacier, entre le moment où les eaux disparaissent par les moulins dans les profondeurs et celui où elles apparaissent sur le fond, c'est-à-dire entre les points d'interrogation de la figure ?


UNE HYPOTHESE DE CIRCULATION DES EAUX A L'INTERIEUR DU GLACIER


Nous venons de voir que, sur le fond d'auge, lorsque, à proximité du front du glacier, l'épaisseur devient suffisamment faible, le contact de la glace avec le bedrock n'est pas absolument étanche et qu'il existe de nombreux chenaux empruntés par les eaux et dont la position change sans cesse.
Plus à l'amont, sous une épaisseur de glace plus importante, l'existence de tels chenaux doit résulter d'une lutte incessante entre l'action érosive des eaux sur la glace et la déformation de celle-ci, qui augmente avec l'épaisseur du glacier et qui tend à refermer

.

On peut supposer qu'il en est de même sur les flancs de la vallée :

Il nous paraît probable, en effet, que les irrégularités des parois entraînent, lors de l'avancement du glacier, la création de conduits, tantôt subhorizontaux, tantôt subverticaux que, dans ce dernier cas, on pourrait appeler des " moulins de rive ". Nous pensons que ces conduits, points faibles dans l'imperméabilité du glacier, permettent aux écoulements proches de la surface de gagner le fond d'auge.
L'emplacement de ces moulins de rive doit varier sans cesse avec l'avancement du glacier ainsi qu'avec les stades de la glaciation. Il en était de même à chaque glaciation.

On aboutit donc au schéma suivant, dans lequel les eaux de surface, après avoir gagné le fond d'auge par les moulins de rive , le long des flancs de la vallée, circulent dans des tunnels creusés dans la glace et dans des chenaux du bedrock (R et N channels).



En coupe longitudinale du glacier, les moulins de rive se disposent, contre les flancs de la vallée, selon le schéma ci-dessous



Enfin, lorsque l’épaisseur de glace diminue, près de la terminaison du glacier, les eaux peuvent se rassembler en un torrent unique qui coule au fond de l’auge, souvent dans un "canyon sous-glaciaire".




A PARTIR DE QUELLE EPAISSEUR DE GLACE
LES MOULINS DE RIVE SE FORMENT-ILS ?

LES CHENAUX SOUS-MARINS

Question importante, à laquelle de récentes observations effectuées en Antarctique semblent apporter un début de réponse.

On peut lire, en effet, dans le n°88 du 24 avril 2007 de la revue EOS qu'une mission océanographique a découvert, dans la calving bay (baie dans laquelle ont lieu d'importants vêlage) de la mer d'Amundsen qui draine le tiers de la glace de la calotte d'Antarctique Occidentale, deux surcreusements glaciaires laissés en mer après recul de la calotte depuis le dernier maximum.
L'un d'eux est profond de 1600 m et son fond est sillonné de réseaux dendritiques à méandres qui témoignent de la présence de chenaux sous glaciaires à cette profondeur.

Des eaux glaciaires ont donc coulé jadis à 1600 m, voire plus, sous la surface de la glace !
Mais cette constatation ne saurait, bien entendu, être généralisée à tous les glaciers, en particulier aux appareils alpins.
Il convient en effet de tenir compte du fait que ce glacier de l'Antarctique était soumis à ce que nous avons appelé l'effet de flottaison, qui devait diminuer le poids du glacier sur le fond et donc, semble - il, permettre aux eaux de rejoindre plus facilement celui-ci.

Il nous semble probable que cet effet n'était toutefois pas assez important, à l'endroit où ont été observés ces chenaux sous-glaciaires, pour décoller largement du fond la glace ( n'oublions pas que, de plus, le niveau des océans se situait 300 m plus bas que de nos jours).
En effet on peut penser que ces chenaux n'auraient pu se former si la glace avait été séparée du fond par une tranche d'eau assez importante dans laquelle les écoulements sous-glaciaires se seraient dilués,

On peut s'interroger également sur l'origine de ces eaux glaciaires, car la fusion superficielle devait être peu importante ici lors du dernier maximum glaciaire. Etaient-elles dues au gradient géothermique, ou bien à une éventuelle activité volcanique sous-glaciaire?

Des pareils chenaux sous-glaciaires ont d'ailleurs été également observés à des profondeurs comparables sous d'autres glaciers se déversant dans l'océan.
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Revenant à nos glaciers alpins, quelles preuves peut-on apporter à l'appui du schéma de circulation des eaux que nous venons d'exposer ?


Le cas du Saint Eynard nous paraît constituer un premier argument.