La structure interne d'un glacier : exemple du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Alain Mottet

Professeur BCPST
Lycée Corneille, Rouen

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

12/03/2012

Résumé

La structure interne d'un glacier : enregistreur des mouvements internes et/ou des variations climatiques.


Figure 1.  Détail de la partie Est du front du glacier de la face Nord du Mont Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Détail de la partie Est du front du glacier de la face Nord du Mont Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Le front du glacier Edith Cavell, qui se jette dans le lac du même nom, mesure entre 10 et 20 m de hauteur. Ce front est parcouru de lignes sombres, globalement inclinées vers la droite, sauf à l'extrême droite de la photo où elles dessinent une espèce de synclinal. Ces lignes se continuent à la surface du glacier. Ces lignes sombres représentent, sur le front comme sur le dessus de glacier, l'intersection entre une surface sombre et gauche plus ou moins en forme de synclinal et la limite glace/extérieur. Les couches de glace bleutée séparées par ces surfaces sombres mesurent de 1 à 6 m d'épaisseur. Les couches de glace bleue représentent vraisemblablement une année d'accumulation de neige hivernale transformée en glace ; les surfaces noires correspondent sans doute aux niveaux estivaux, accumulation des impuretés laissée en surface par la fonte des neiges de chaque été. L'étude de la déformation de ces surfaces permet de donner une idée des dynamiques d'accumulation et d'écoulement dans le glacier. Si cet écoulement et les variations d'épaisseur associées sont bien compris, l'étude des variations d'épaisseur de chaque couche de glace permet de remonter au climat annuel correspondant à chaque couche, ou plus exactement à la différence "accumulation de neige hivernale – fonte estivale".


Nous avons vu la semaine dernière un glacier disparu (le Glacier des Prés les Fonts, dans les Hautes Alpes), glacier disparu à cause des variations climatiques actuelles. Pour extraire le signal "variation climatique" d'un glacier en réduction, mais non encore disparu, il faut, entre autres, bien comprendre la dynamique de son écoulement, la géométrie de ses zones d'alimentation… L'exemple du glacier de la face Nord du Mont Edith Cavell au Canada montre que ce n'est pas toujours chose facile. Dans un glacier, on voit assez souvent des couches de glace bleutée (propre) séparées par des niveaux sombres. Les couches de glace bleue représentent vraisemblablement une année d'accumulation de neige hivernale transformée en glace ; les surfaces noires correspondent sans doute aux niveaux estivaux, accumulation des impuretés laissées en surface par la fonte des neiges de chaque été. L'épaisseur de ces couches dépend de 2 facteurs : de la quantité annuelle de neige accumulée, ou plus exactement la différence "accumulation de neige hivernale – fonte estivale", et du fluage interne du glacier qui peut facilement faire varier l'épaisseur des couches de glace. Pour remonter aux variations climatiques, il faut (1) être sûr que les différentes strates correspondent bien à des couches annuelles, et (2) bien connaitre la dynamique d'écoulement du glacier. Sans vouloir reconstituer l'histoire climatique des Rocheuses canadiennes, l'exemple de ce glacier va nous montrer le principe et les limites de cette méthode.

Figure 2.  Vue générale du glacier de la face Nord du Mont Edith Cavell et du lac du même nom, Parc National de Jasper, Canada

Vue générale du glacier de la face Nord du Mont Edith Cavell et du lac du même nom, Parc National de Jasper, Canada

Ce glacier, ici à l'été 2011, très court, est recouvert dans sa partie amont d'une énorme couche de neige, résultat de l'accumulation des avalanches d'hiver et de printemps descendant de la falaise dont on voit le pied. Il est possible que ce glacier soit alimenté plus par les accumulations d'avalanches en amont que par les chutes de neige in situ . Noter, à l'extrême droite, la partie aval de la langue terminale du glacier de l'Ange (Angel glacier), langue qui n'atteint ni le lac ni le glacier Edith Cavell.


Figure 3.  Vue générale Google Earth de la face Nord du Mont Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Vue générale Google Earth de la face Nord du Mont Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Le glacier est "coincé" entre le lac et la falaise. Cette photo suggère qu'une grande partie de la neige à l'origine du glacier provient de l'ensemble de la face Nord, tombée sur l'amont du glacier sous forme de multiples avalanches. Noter la langue terminale du glacier de l'Ange à droite de l'image. Ce glacier de l'Ange n'atteint pas le glacier Edith Cavell.


Figure 4. Le glacier Edith Cavell et le glacier de l'Ange, Parc National de Jasper, Canada

Le glacier Edith Cavell et le glacier de l'Ange, Parc National de Jasper, Canada

La photo du haut date des années 1940-1950, celle du bas de 2010.

Sur l'image récente (en bas), on voit très bien le glacier Edith Cavell à gauche, et le glacier de l'Ange au centre de l'image, dont la langue terminale, suspendue, n'atteint ni le lac ni le glacier Edith Cavell. À l'aplomb de la langue terminale de ce glacier de l'Ange, et en continuité avec le glacier Edith Cavell, on voit un tablier d'éboulis ; mais on a du mal à savoir si ce tablier d'éboulis recouvre de la roche, de la neige ou de la glace.

Sur l'image ancienne (en haut), on voit que le glacier de l'Ange, vers 1950, atteignait le glacier Edith Cavell et, sans doute, l'alimentait pour partie. Une hypothèse dont il faudra tenir compte si on veut modéliser l'écoulement du glacier pour remonter au climat des rocheuses canadiennes des 100 dernières années.


Comme notre but n'est pas de reconstituer le climat canadien, mais de montrer que les glaciers contiennent un message (en plus du message isotopique, bien sûr) bien délicat à interpréter, nous arrêterons là les considérations rhéologico-climatiques pour simplement admirer ces paysages glaciaires.

Figure 5.  Détail de la partie Est du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Détail de la partie Est du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Les couches de glace les plus épaisses mesurent environ 6 m d'épaisseur. Des variations d'épaisseur sont visibles, combinaisons de variations climatiques et de la dynamique du fluage de la glace.


Figure 6.  Détail de la partie Est du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Détail de la partie Est du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Les couches de glace les plus épaisses mesurent environ 6 m d'épaisseur. Des variations d'épaisseur sont visibles, combinaisons de variations climatiques et de la dynamique du fluage de la glace.


Figure 7.  Détail de la partie Ouest du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Détail de la partie Ouest du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Les couches de glace les plus épaisses mesurent environ 6 m d'épaisseur. Des variations d'épaisseur sont visibles, combinaisons de variations climatiques et de la dynamique du fluage de la glace.


Figure 8.  Détail de la partie Ouest du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Détail de la partie Ouest du front du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Les couches de glace les plus épaisses mesurent environ 6 m d'épaisseur. Des variations d'épaisseur sont visibles, combinaisons de variations climatiques et de la dynamique du fluage de la glace.


Il n'est pas nécessaire d'aller au Canada pour voir des strates annuelles au sein d'un glacier. Quand on emprunte le télécabine de la Vallée Blanche (Chamonix, Haute Savoie), on survole le glacier du Géant, dont les crevasses révèlent la structure interne. L'absence d'échelle quand on fait ce survol ne permet que très mal d'apprécier la largeur et la profondeur des crevasses. On ne se rend pas compte que chaque strate de glace annuelle, comme dans le glacier Edith Cavell, mesure plusieurs mètres d'épaisseur. Si on est skieur hors-piste et qu'on pénètre dans ces crevasses, l'épaisseur des strates annuelles prend alors toute sa mesure.

Figure 9.  Quelques crevasses dans la partie amont du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Quelques crevasses dans la partie amont du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Ces crevasses n'affectent pas de la neige, mais bien de la glace vive. Les parois verticales des crevasses visibles ici mesurent plus de 10 m de hauteur. Sur certaines d'entre elles, on distingue des strates annuelles, d'épaisseur comprises entre 2 et 3 m.


Figure 10.  Zoom sur quelques crevasses dans la partie amont du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Zoom sur quelques crevasses dans la partie amont du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Ces crevasses n'affectent pas de la neige, mais bien de la glace vive. Les parois verticales des crevasses visibles ici mesurent plus de 10 m de hauteur. Sur certaines d'entre elles, on distingue des strates annuelles, d'épaisseur comprises entre 2 et 3 m.


Figure 11. Skieurs dans l'une des multiples crevasses du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Skieurs dans l'une des multiples crevasses du glacier du Géant, Chamonix, Haute Savoie

Cette vue donne une idée de l'épaisseur de ces strates annuelles : de 2 à 3 m.


Figure 12. Vue générale sur le lac et le glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Vue générale sur le lac et le glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

À droite, le tablier d'éboulis dont on ne sait pas s'il recouvre des rochers, de la neige ou de la glace. À l'extrême centre droit, remarquer l'entrée d'une grotte détaillée dans les 2 images suivantes.


Figure 13. Vue des éboulis percées d'une grotte près du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Vue des éboulis percées d'une grotte près du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

On ne voit pas, ici, si les éboulis recouvrent roche, neige ou glace. Les personnages donnent l'échelle. On peut noter qu'un ruisseau sort de la grotte, ce qui suggère que ce tablier d'éboulis recouvre de la neige ou de la glace.


Figure 14. Vue de la grotte près du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Vue de la grotte près du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Les murs de cette grotte sont en glace. En fait, cette grotte correspond à la sortie d'un petit torrent de fonte émergeant d'un glacier complètement recouvert d'éboulis. Ce glacier est, sans doute, en partie constitué des éboulements (ressoudés) issus de la langue terminale du glacier de l'Ange. Un fin litage interne à cette glace compliquera encore l'interprétation rhéologico-climatique des strates de ce glacier.


Figure 15. Localisation du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Localisation du glacier Edith Cavell, Parc National de Jasper, Canada

Le parc national de Jasper est dans la province canadienne de l'Alberta, à la frontière avec la Colombie britannique.