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Formation et type de glace d'un pergélisol

Fiche 3.1.7
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• 3.5.1. Eboulis froids (et autres formations poreuses) de basse altitude • 3.5.2. Mécanismes de circulation d'air : l'effet de cheminée • 3.5.3. Les glacières (ou grottes glacées) • 3.5.4. Frigos naturels et caves à lait

 
 

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Le pergélisol est un phénomène thermique, dont le contenu en glace plus ou moins hétérogène peut varier quasiment de 0 à 100 %. Cette quantité dépend fortement de la composition et de la porosité du terrain. Les parois rocheuses ont généralement un contenu en glace très faible (seulement dans les fissures), alors que les terrains à granulométrie grossière peuvent avoir une teneur en glace importante (fig. 1).

On dira qu'un pergélisol est saturé lorsque la glace remplit exactement les vides, qu'il est sous-saturé (respectivement sur-saturé) lorsque le volume de glace est inférieur (respectivement supérieur) au volume des interstices. En cas de sur-saturation en glace, le pergélisol peut se mettre en mouvement (creeping) et donner naissance entre autre à des glaciers rocheux.

Lorsque de la glace est présente dans un sédiment meuble gelé (éboulis, glacier rocheux, moraines), deux processus majeurs peuvent expliquer sa formation :

Sédimentation : ce processus correspond à la compaction lente de la couche de neige qui se transforme, en passant par l'état de névé, en glace. Ce type correspond à la glace « classique » de glacier (cf. chapitre 2) et ne se rencontre dans un pergélisol que dans des situations bien spécifiques, par exemple lorsque de la glace s'étant formée en surface (névé permanent, par ex.) a été enterrée et préservée (fig. 2).
Congélation : ce processus correspond au regel des eaux de fonte s'écoulant au printemps ou durant une période de redoux hivernal du manteau neigeux dans un sol fortement refroidi (fig. 3). La congélation a lieu principalement dans la couche active, mais dans certains cas peut aussi se dérouler directement à la base du manteau neigeux (formation d'une « semelle » basale de glace) ou même à la base du pergélisol. La glace que l'on trouve dans un pergélisol est principalement de la glace de congélation !

L'origine de la glace de congélation est essentiellement (fig. 4) :

interstitielle : formation de cristaux de glace dans les vides du terrain. Elle est caractéristique des milieux non consolidés à granulométrie grossière (sables, graviers, éboulis, glaciers rocheux…). Si la glace occupe tous les vides du sol, ce dernier devient alors une « roche » compacte et dure analogue à du béton : le béton ou ciment de glace . Cette glace interstitielle joue le rôle de ciment et favorise la stabilité des pentes.
•  de ségrégation (lentille de glace) : glace se formant en lentilles le long du front de gel suite à la migration de l'eau interstitielle vers des cristaux de glace en voie de croissance (cryo-osmose, cf. fiches section 3.2). Ce processus concerne surtout les matériaux fins .

Les sols contenant de la glace interstitielle (dans les pores) sont relativement stables au dégel, ceux riches en glace en lentilles de ségrégation se tassent d'avantage et peuvent éventuellement se liquéfier au dégel.

 

Fig. 1 - Glace massive et pergélisol (Tête de Fin Fond, massif du Grand Bérard / Parpaillon, Ubaye, France).
 

Fig. 2 - Enterrement d'une plaque de glace aux racines du glacier rocheux des Yettes Condjà (VS).
 

Fig. 3 - Glace de congélation dans l'éboulis des Lapires (Val de Nendaz, VS).


Fig. 4 - Représentation schématique des modalités de cristallisation de la glace interstitielle et de ségrégation (adapté de Krummenacher et al., 1998 ; Van Vliet-Lanoë, 2005).

 

 
High Mountain and Periglacial Systems

Société Suisse de Géomorphologie (SSGm) - Fiches pour l'enseignant - Chapitre 3 : Environnements périglaciaires
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