Système Terre 1 - GEO-1112 Domaine Glaciaire - 2024 - PDF

SYSTÈME TERRE 1 GEO-1112 Domaine glaciaire Conférencier invité : Eliot Sicaud Département de géographie, Présentation adaptée du cours de Daniel Fortier Faculté des Arts et des Sciences Objectifs du cour...

SYSTÈME TERRE 1 GEO-1112 Domaine glaciaire Conférencier invité : Eliot Sicaud Département de géographie, Présentation adaptée du cours de Daniel Fortier Faculté des Arts et des Sciences Objectifs du cours Reconnaitre les domaines glaciaires Définitions Caractéristiques climatiques Dynamiques, processus actifs Géomorphologie, formes principales, évolution du paysage Plan 1. Introduction 1. Définition des termes 2. Caractéristiques climatiques 3. Répartition géographique 2. Les environnements glaciaires 1. Formation 2. Glaciation-déglaciation 3. Types de glaciers 4. Géomorphologie glaciaire, post-glaciaire  1.1 Définitions des domaines Glaciaire Périglaciaire Le domaine glaciaire réfère à Le domaine périglaciaire réfère à l’étendue des zones couvertes l’étendue globale des zones par les glaciers périglaciaires. Les glaciers sont des masses de Les zones périglaciaires glace (1) mouvantes (2) formées définissent les environnements par l’accumulation, la compaction froids mais non glaciés dans et la recristallisation de la neige. lesquels le gel saisonnier et permanent, la neige ainsi que les processus azonaux opèrent dans une proportion plus ou moins grande. - French & Thorn, 2006 Le pergélisol est un sol (ou la roche en place) dont la température est ≤ 0°C pendant au moins 2 ans consécutifs.  1.2 Caractéristiques climatiques Régions froides latitudinales Pôles: Arctique, Antarctique Domaine Glaciaire Régions froides altitudinales Montagnes: Andes, Caucase, Alpes, Himalaya, Rocheuses, etc. Limites (isothermes) température Domaine périglaciaire: Temp. Annuelle < +3 °C La limite de l’action du gel dominant ~ MAAT < -2°C La limite entre pergélisol continu et discontinu ~ MAAT -7°C Biomes de Whittaker (adapté) 1.3 Répartition géographique Glaciaire : 11% surface terrestre Groenland: 1.7 millions km2, plus de 3 km d’épaisseur (environ la superficie du Québec + Terre-Neuve et Labrador) Antarctique: 13 millions km2, soit 91% du volume total mondial, plus de 4 km d’épaisseur Glaciers de montagnes, petites calottes locales Glaciers comprennent 77 % de l’eau douce terrestre 99 % de l’eau douce à la surface  2.1 Formation d’un glacier La neige se métamorphise pendant la saison jusqu’à la formation de névé (firn). Le névé est enterré, se compacte sous la pression et devient de la glace. Zone d’accumulation: Accumulation > Ablation Zone d’ablation: Accumulation < Ablation Ligne d’équilibre: Accumulation = Ablation Ligne d’équilibre et changements climatiques 2.2 Glaciations du Pléistocène Lacelle, Fisher, Coulombe, Fortier, Frappier Nature Scientific Report,8 (1) 2018 Eustasie et Isostasie glaciaires Eustasie Isostasie Changement du volume d’eau dans les océans Déformation de la croute et du causé par l’accumulation de glace sur les manteau terrestre causé par le poids continents des masses de glace continentales Effet global sur le niveau de lamer Effet régional sur le niveau de la mer Dernière déglaciation à causé une augmentation Peut atteindre des centaines de mètres du niveau marin de ~120 m dépendamment de l’épaisseur de la couche de glace Maximum glaciaire Fleming et al., 1998 physicalgeography.net Isostasie et Eustasie L’isostasie est plus lente que l’eustasie : la déglaciation produit des transgressions marines qui sont par la suite repoussées lors du relèvement isostatique des terres (émersion) Ochietti S., 1989 2.3 Types de glaciers Classification morphologique 2.3.1 Glaciers de cirque 2.3.2 Glaciers de vallée 2.3.3 Glaciers de Piémont Glaciers Alpins / de Montagne 2.3.4 Champs de glace (ice field) 2.3.5 Calotte glaciaire (ice cap) 2.3.6 Inlandsis / Calotte polaire (Ice sheet) Glaciers continentaux 2.3.1 Glacier de cirque Glacier confiné dans un cirque, les flancs de pics montagneux formant une cuve Glaciers de cirque - Île d’Ellesmere (28-07-2023) 2.3.2 Glacier de vallée Glacier confiné par la topographie, dans une vallée, qui s’écoule vers le bas de pente Glacier de vallée - Île d’Axel Heiberg (29-07-2023) Glacier de vallée - Île d’Axel Heiberg (29-07-2023) 2.3.3 Glacier de piémont Glacier non-confiné par la topographie, qu’on retrouve en sortie de vallée L’écoulement se fait de façon presque radiale Glacier de piedmont - Île d’Ellesmere (28-07-2023) 2.3.4 Champ de glace Écoulement confiné Présence de pics montagneux (nunataks) < 50 000 km2 Champ de glace - Île d’Ellesmere (02-07-2023) Champ de glace - Île d’Ellesmere (24-05-2024)  2.3.5 Calotte glaciaire Forme de dôme Écoulement non-confiné < 50 000 km2 Calotte glaciaire de très petite taille = glacierette ou carapace de glace Forme de dôme Ne flue pas Par Jeff Schmaltz — NASA Earth Observatory, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7423209 Vallées en V dans sa périphérie Calotte glaciaire - Île d’Axel Heiberg (28-07-2023) Calotte glaciaire - Île d’Ellesmere (28-07-2023) Glacierette - Île d’Ellesmere (02-07-2023) 2.3.6 Inlandsis ou Ice sheet Groenland et Antarctique Glaciers continentaux Aire > 50 000 km2 http://nsidc.org/greenland-today/ http://geology.com/world/satellite-image-of-antarctica.jpg  2.4 Géomorphologie glaciaire et post-glaciaire Mouvement glaciaire : En fluant, les glaciers forment des vallées en U (ou en auge) - et non en V ! Afin de maintenir un état d’équilibre, les pertes par ablation sont compensées par un transfert de masse en provenance de la zone d’accumulation. Ce transfert de masse est engendré par la gravité. Ceci implique des vitesses d’écoulement différentielles. 3 zones d’écoulement – Zone de surface rigide – Zone sous-jacente plastique – Zone à la base du glacier  Mécanique des glaciers : fissuration et fluage de la glace Amont : – Fluage en accélération à cause de la pente plus forte = fluage en extension – Formation de crevasses transverses (perpendiculaires à la direction de fluage Aval : – Fluage en décélération à cause de la pente plus forte = fluage en compression – Formation de crevasses longitudinales (parallèles à la direction de fluage) Les fracturent se forme lorsque le taux de déformation excède la capacité de résistance à la déformation visco-plastique de la glace. visco = la déformation se propage dans le matériel lorsqu’une force est appliquée à sa surface plastique = la déformation persiste après que la force soit appliquée sur le matériel Crevasses transversales - Île d’Ellesmere (02-07-2023) Crevasses transversales et longitudinales - Île d’Ellesmere (02-07-2023)  Érosion mécanique et formation des moraines - Moraine frontale - Moraine latérale - Moraine médiane Moraine frontale Moraine latérale Moraine médiane Sens d’écoulement Strahler & Strahler Moraines médianes - Île d’Ellesmere (02-07-2023) Moraines frontale, latérale et médiane - Île d’Ellesmere (02-07-2023) Moraine frontale à front marin ? - Île d’Axel Heiberg (28-07-2023)  Processus de regel relié à la pression Eau: La cristallisation se produit dès que la température descend sous 0 °C , soit le point de congélation théorique pour l’eau pure à 101,32 kPa. En réalité, le changement de phase solide-liquide dépend de deux facteurs: Température Pression Une augmentation de la pression permet à l’eau de se maintenir sous sa forme liquide malgré des températures inférieures à son point de fusion théorique (0 °C) Point de fonte par pression (Pressure melting point): T° de fonte de la glace décroît de 0,072°C par million de pascals. * La pression exercée par deux kilomètres de couches successives de glace est suffisante pour abaisser de 1,27 °C le point de fusion de l’eau  Diagramme de phase de l’eau La glace à 0°C devient liquid lorsque la pression augmente https://query.libretexts.org/  Processus de regel relié à la pression La pression exercée par la glace et la friction à la base du glacier permettent la formation d’une mince couche (mm) d’eau à l’interface glace-lit (sédiment, roche). Fonte de la glace à l’amont d’un obstacle, Irrégularité topographiques  puis regel de l’eau à l’aval Glace basale Interface entre la glace de glacier et le lit glaciaire (roc ou till). Glace composée de petits cristaux et très chargée en sédiment  Till de fond Definition : dépôts sous-glaciaire Caractéristiques : - Hétérométrique (silt, sable, graviers, blocs) - Non trié - Teneur en eau variable - Dégelé sous le glacier, gelé sous les marges (presence de pergélisol)  Till de fond www3.hi.is  Drumlins http://www.flickr.com/photos/madrarua/484490627/  Érosion glaciaire 2 types de processus d’erosion Abrasion Polissage Striation Arrachement (plucking) Polissage glaciaire: Causée par de fines particules (sable fin, silt) gelées à la base du glacier GPS Striation: Causées par des sédiments plus grossiers gelés à la base du glacier Cannelures Stries et rainures Arrachement (plucking) : Arrachement de matériel grossier (blocs), généralement en aval d’un obstacle Formation de roche moutonnée: blocs de roche pris dans la base du glacier exerçant des pressions sur des obstacles du lit rocheux. Exploite les plans de faiblesse de la roche. Fracturation de la roche. Regel de l’eau dans les fractures du roc en aval. Roches moutonnées Produit final de l’érosion glaciaire: paysage glaciaire Formation des vallées à remplissage sédimentaire (c) et des fjords (d)  Hydrologie glaciaire Eau de fonte = Composante importante du système glaciaire Écoulement supraglaciaire Écoulement intra et sous-glaciaire Écoulement pro-glaciaire et fluvio-glaciaire  Écoulement supraglaciaire: bédières Bédières ou ruisseaux d’eau de fonte sinueux à la surface des glaciers Le ruissellement est concentré Moulin: Puit d’infiltration d’eau de fonte à la surface du glacier Se développe sur des zones de faiblesses (ex: crevasses) Peut relier les bédières aux chenaux d’écoulement intra- et sous-glaciaires.  Écoulement intra et sous-glaciaire De l’eau circule à l’intérieur du glacier via le réseau de crevasses et de tunnels intraglaciaires. Cette eau provient essentiellement de la fonte de la neige en surface et de la glace du glacier. Big Four Glacier Washington  Contexte glaciaire Crevasses Bédière Lac proglaciaire Tunnel sous-glaciaire Cône alluvial Contexte post-glaciaire Esker Dépôts fluvio- glaciaires Esker : Déposition de sediments dans les tunnels intraglaciaires formant des dépôts longitudinaux après la fonte du glacier  Écoulement fluvio-glaciaire Environnement caractéristique : plaine d’épandage fuvlio-glaciaire Chenaux tressés causes par la faible pente Delta proglaciaire Termine dans une etendue d’eau (mer ou lac pro-glaciaire) Plaine d’épandage fluvio-glaciaire