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Processus liés au gel-dégel (1/2)

Fiche 3.2.1
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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 gel se produit lorsque la température s'abaisse à 0°C ou au-dessous (aspect thermique). Il existe cependant des exceptions (seuil à –1°C sous la pression d'un glacier, ou dans l'océan en raison de la salinité). Le gel se forme par transformation de l'eau en glace (aspect physique).

Cinq conséquences majeures liées à ce processus peuvent être relevées :

1. Un important transfert d'énergie sous forme de chaleur latente se produit lors du changement de phase de l'eau en glace (et vice-versa). D'énormes quantités d'énergie sont ainsi libérées lors du gel et absorbées lors du dégel. En conséquence, la température du sol se stabilise pour un certain laps de temps au point de congélation ( 0°C ) : c'est la phase zéro (zero curtain) (fig. 1).
Cette phase est décelable au printemps lors de la fonte du manteau neigeux et parfois en automne lorsque le sol commence à geler. La température du sol ne pourra s'abaisser/s'élever au-dessous du point de congélation qu'une fois toute l'eau transformée en glace  (et vice-versa notamment à la fonte des neiges) ! En l'absence d'humidité dans le sol, il n'y a pas de phase de stabilisation à 0°C. Ce cas de figure est observé par exemple dans un matériau rocheux poreux à l'intérieur duquel les eaux ne peuvent stagner.

2. Lors du gel, on assiste à une augmentation du volume de l'eau (+ 9%) et parfois du matériel gelé (soulèvement gélival, soulèvement du sol, frost heaving) (fig. 2). Le sol gelé a tendance à se soulever parallèlement à la progression du front du gel. Inversement, il s'affaisse lors du dégel. D'un cycle gel/dégel à l'autre, un bloc peut ainsi migrer vers la surface : c'est la cryoexpulsion (fig. 3 & 4) .

3. La cryosuccion (ou cryo-osmose) est un processus de succion survenant lors de la congélation. Lorsqu'un sol est en train de geler, l'eau interstitielle des terrains avoisinants (par ex. d'une nappe phréatique) va être aspirée vers les cristaux de glace en voie de croissance. Ce processus explique notamment la ségrégation des lentilles de glace.

 

Fig. 1 - Phase zéro pour deux types de sol de l'Alpage de Mille (Val de Bagnes, VS). Dans le sol terreux et humide, il faut environ 2 mois pour que toute l'eau se transforme en glace. On ne relève qu'une seule phase de gel-dégel par an (courbe rouge). En revanche, dans un sol sec et très poreux, il n'y a pas de phase de stabilisation à 0°C (sauf en période de fonte au printemps). On dénombre ainsi 4-5 phases de gel-dégel par an.
 

Fig. 2 - Déplacement horizontal (A) et vertical (soulèvement gélival, B) et température du sol (C) dans une loupe de solifluxion (Padella (Engadine, GR), 1997-2000) (adapté de Matsuoka et al., 2003).
 

Fig. 3 - Dans un sol hétérogène, les blocs sont solidaires de l'ensemble de la formation et, enchâssés dans la glace, ils se soulèvent (B), libérant un vide comblé par l'eau qui gèle à son tour (C). Lors du dégel (D), la chaleur pénètre depuis la surface mais le bloc est limité dans sa redescente par la glace qui a pris sa place lors du soulèvement. D'un cycle gel/dégel à l'autre, le bloc migre ainsi vers la surface (adapté de Pech, 1998).


Fig. 4 - Pierre redressée en cours de cryo-expulsion au centre d'un polygone. La sortie du bloc provoque la formation d'un petit bourrelet terreux en surface (Vallon de Réchy, VS).

 

 
High Mountain and Periglacial Systems

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