GLACIERS

Historique

La glaciologie a débuté très tôt, avec l'étude des glaciers alpins par des naturalistes de Suisse romande, tel Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799). En 1815, Perraudin convainc J. de Charpentier que les glaciers ont autrefois recouvert toute la Suisse, et en 1836, celui-ci convainc Louis Agassiz. Ce dernier, entre 1827 et 1840, poursuit des observations sur l'Unteraargletscher avec d'autres géologues de Neuchâtel. En 1832, il accompagne le physicien et alpiniste anglais J. D. Forbes sur la mer de Glace, en 1840 et 1847, il publie les premiers livres sur les glaciers.

À cette époque on venait de découvrir les lois de l'optique cristalline, mais Agassiz ignorait encore que les « fragments anguleux » qu'il voyait en surface des glaciers étaient des monocristaux. Les lois de l'élasticité et de la viscosité avaient été formulées, mais n'étaient connues que des mathématiciens et ingénieurs. En 1850, W. Thomson (lord Kelvin) n'interprétait pas correctement ses expériences sur la glace, croyant qu'une forte pression hydrostatique rendait la glace plus fluide, alors qu'elle la rend seulement moins cassante. La nature cristalline de la glace fut étudiée par F. A. Forel (1882) et la déformation d'un monocristal par J. C. McConnel (1888).

En 1866 avait commencé le grand recul des glaciers alpins qui, mis à part quelques avances éphémères, a duré un siècle. Une Commission internationale des glaciers, chargée d'étudier leurs variations, fut créée en 1894. Après la catastrophe de Saint-Gervais en 1892, des études et des travaux furent faits sur le glacier de Tête-Rousse par Joseph Vallot et P. Mougin jusqu'en 1904. De 1895 à 1899, Hess et Blümcke font forer (sans moteur !) l'Hintereisferner jusqu'au lit rocheux.

Suit une période d'exploration : de l'Antarctique (quatre expéditions en 1902, expéditions de Charcot en 1904-1905 et 1908-1910), de l'inlandsis groenlandais (traversées faites par A. de Quervain en 1912, Koch et A. Wegener en 1913), de l'Alaska, de l'Himālaya... La photogrammétrie terrestre fait son apparition en 1911, la photogrammétrie aérienne en 1923, la prospection sismique vers 1926, et ces techniques sont aussitôt utilisées pour la cartographie et la détermination d'épaisseur des glaciers.

Dans la troisième période, les besoins du génie civil font étudier deux domaines nouveaux : les sols gelés (en U.R.S.S., à partir de 1928) ; la neige et les avalanches (R. Haefeli et H. Bader, en Suisse de 1934 à 1939). Conséquence de la guerre froide, le corps du génie de l'armée des États-Unis crée un important institut de recherches (S.I.P.R.E. devenu le C.R.R.E.L., cf. infra, Principaux instituts et équipes de recherche) qui, sous la direction de H. Bader, fait des recherches fondamentales et appliquées sur l'inlandsis, la neige, les sols gelés et la glace de mer.

En 1956-1957, l'Année géophysique internationale est l'occasion d'un très important effort international de recherches sur l'Antarctique qui se poursuivra depuis de façon ininterrompue (la National Science Foundation consacre pour le support logistique des expéditions antarctiques américaines de toutes disciplines environ 100 millions de dollars par an).

En 1952-1953, des physiciens du solide de Cambridge (Angleterre), J. Glen et J. Nye, établissent la loi de déformation de la glace. En 1958, un colloque à Chamonix marque le début des théories modernes sur l'écoulement des glaciers. Mais il fallait mettre au point un appareillage ad hoc, en particulier un radar permettant le sondage des calottes polaires (Evans et Gordon de Q. Robin, 1963-1964), et des appareils de forage (à jet de vapeur, à eau chaude en circuit ouvert, F. Gillet, du Laboratoire de glaciologie de Grenoble, 1966), et de carottage (premier carottage à grande profondeur, jusqu'au socle rocheux, soit 2 164 m, à la station Byrd : Lile, 1968). Signalons comme autres développements technologiques cruciaux, mais non propres à la discipline : l'informatique (première modélisation numérique de la calotte antarctique : Budd, Jenssen et Radok, 1971) ; l'analyse d'éléments à l'état de traces dans les carottes polaires par spectrographie d'absorption atomique, activation neutronique ou ionométrie ; la cartographie de la glace de mer à partir de satellites, en particulier à l'aide du radar à synthèse d'ouverture (1982) ; et le datage des carottes de glace polaire avec un accélérateur de particules couplé à un spectrographe de masse.

Les glaciologues

L'historique ci-dessus montre l'évolution de plus en plus rapide de la discipline : en gros, observations de naturalistes au xix^esiècle, puis études d'ingénieurs (en France, appartenant au corps des Eaux et Forêts), enfin recherches par des physiciens et géophysiciens devenus glaciologues « à plein temps ». Ces derniers utilisent des appareillages de plus en plus sophistiqués, et ont introduit des modèles physiques, permettant de ramener les faits glaciologiques à des sciences de base. Cette évolution a entraîné une spécialisation croissante au sein de la glaciologie, où l'on peut reconnaître plus d'une dizaine de spécialités. Par ailleurs, comme il n'y a jamais eu de filière de formation propre à la glaciologie, les glaciologues actuels sont d'origine très diverse : géographes, géologues, forestiers, physiciens du solide, géophysiciens, mécaniciens, hydrauliciens.

Malgré cela, les glaciologues forment une communauté internationale très unie. Cela a été facilité par leur nombre restreint, mais s'explique aussi par des causes plus profondes telles que la nécessité d'un travail de terrain physiquement éprouvant, dans un environnement rude – la solidarité « entre montagnards » et entre « polaires » s'ensuit – et l'existence de journaux scientifiques de glaciologie. En 1907, E. Brückner fonda le Zeitschrift für Gletscherkunde, repris après la Seconde Guerre mondiale par R. von Klebelsberg (au titre fut ajouté : und Glazialgeologie), auquel a succédé M. Kuhn, d'Innsbruck. Mais surtout le Journal of Glaciology (Cambridge), fondé en 1947 par G. Seligman, est trisannuel. Ce journal, de très haut niveau et admirablement édité, est publié par la British Glaciological Society, devenue l'International Glaciological Society (I.G.S.). Le Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement édite annuellement un rapport d'activité. Il y a actuellement une dizaine d'autres journaux de glaciologie, nationaux, sans compter les publications non périodiques d'instituts. Par ailleurs l'I.G.S. organise tous les ans un colloque, et en patronne d'autres, organisés par des instituts de recherche ou des groupes informels, dont elle publie les communications.

Sur le plan officiel, intergouvernemental, nécessaire pour l'impulsion ou la coordination de programmes internationaux, l'ancienne Commission des glaciers, devenue en 1939, après fusion avec la Commission des neiges, la Commission internationale des neiges et des glaces (I.C.S.I.), a été rattachée aux autres commissions de l'Association internationale des sciences hydrologiques (A.I.S.H.), créée en 1932. L'A.I.S.H. est l'une des sept associations formant l'Union internationale de géodésie et géophysique (U.G.G.I.), et cette structure est reproduite dans chaque pays.

Glaciotectonique

Au cours d'un englacement progressif, un certain nombre de processus caractéristiques de la poussée des glaciers et, a fortiori, des inlandsis apparaissent. Des sédiments d'origine non glaciaire, de même que des dépôts glaciaires stratifiés sont, d'une façon générale, déformés par des plissements et des surfaces de fracture. Ces replis, reconnaissables souvent dans les formes topographiques ainsi que le long des coupes verticales, sont dus aux phénomènes glaciotectoniques. Les plis ont leurs axes normaux aux mouvements du glacier et ondulent donc généralement parallèlement aux anciens lobes glaciaires. Toutes ces structures s'observent dans les glaciers actuels, mais elles représentent aussi les témoins de l'existence des glaciers (et donc des glaciaitions) du passé.

Ainsi, au Quaternaire, autour des grands inlandsis, les structures glaciotectoniques sont bien caractérisées. Au Danemark, on peut observer toute une série d'écailles limitées par des failles dans des argiles et des graviers, le déplacement qui en résulte étant avant tout une translation horizontale (Ristingue Klint). La falaise de Røgle Klint montre, sur 600 à 700 mètres, cinq plis étirés et faillés affectant les argiles marines à Tellina (interglaciaire Mindel-Riss, environ — 320 000 ans), ainsi que quatre moraines et trois séquences fluvioglaciaires. À Hanklit, les diatomites et cinérites (des roches sédimentaires faites de la cimentation respective de micro-organismes marins et de cendres volcaniques) de l'Éocène (il y a environ 40 millions d'années) se retrouvent au cœur d'un magnifique pli couché de 500 mètres de longueur sur 60 mètres de hauteur, formé par ailleurs de matériaux grossiers glaciaires ou fluvioglaciaires quaternaires.

En Allemagne du Nord-Ouest, la région d'Itterbeck montre, le plus souvent, une tectonique analogue s'étendant sur quelques kilomètres dans des sédiments non consolidés de l'Oligocène et du Quaternaire. Au Pays-Bas, le déplacement vertical est de l'ordre de 150 mètres, tandis que le déplacement latéral peut atteindre 30 kilomètres dans la Veluwe. En Pologne, en Grande-Bretagne et aux États-Unis (Minnesota, South Dakota...), on observe des phénomènes analogues.

La texture des couches glaciotectonisées montre que les déformations cassantes en milieu rigide prédominent. Or les roches affectées sont presque toujours meubles, par conséquent peu aptes à enregistrer de telles déformations. Moraines, dépôts stratifiés fluvioglaciaires, marnes sont écaillés de telle façon que les lits ne sont pas perturbés dans les chevauchements. Cela implique que ces matériaux étaient rigides, et seule une cimentation par la glace peut en rendre compte. Dans le cas où des masses de 100 à 150 mètres de puissance sont affectées, un gel saisonnier ne pouvant rendre rigide une telle épaisseur, il faut faire intervenir la présence d'un pergélisol. Toutes ces indications sont précieuses pour reconstituer le milieu climatique dans lequel s'est effectuée la progression glaciaire. Dans des séries géologiques plus anciennes, on a retrouvé des restes incontestables de glaciotectonique, spécialement dans la glaciation siluro-ordovicienne au Sahara. Dans les monts d'Ougarta et dans les Tassilis, des écailles, plis et cassures, formés à l'état gelé, ont été trouvés dans des grès et des quartzites. Dans le nord des Eglab, la série répétée de l'Ordovicien supérieur est interprétée par des écaillages glaciaires.