gfiche Le pergélisol est un phénomène thermique, dont la teneur 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 (fig. 2). En cas de sur-saturation en glace, le pergélisol peut se mettre en mouvement (creeping) et donner naissance à un glacier rocheux (cf. fiche pergélisol 3.4).
Deux processus principaux permettent la formation de glace dans un sédiment meuble gelé (éboulis, glacier rocheux, moraines) :
- 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. rubrique géomorphologie glaciaire) 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. 3).
- Congélation : ce processus correspond le plus souvent au regel des eaux de fonte s’écoulant au printemps du manteau neigeux dans un sol fortement refroidi (fig. 4 & 5). 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 de deux types:
- Glace 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 (fig. 1). Cette glace interstitielle joue le rôle de ciment et favorise la stabilité des pentes.
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Glace de ségrégation : 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 pergélisol 3.2). Ce processus concerne surtout les matériaux fins (fig. 6).
Les sols contenant de la glace interstitielle (dans les pores) sont relativement stables au dégel, alors que ceux riches en glace de ségrégation se tassent d’avantage et peuvent éventuellement se liquéfier au dégel.
Fig. 1 – Glace massive et pergélisol. Les blocs de roche situés au-dessus de la glace de névé enterré sont cimentés entre eux par de la glace et forment un « béton de glace » (Tête de Fin Rond, massif du Grand Bérard / Parpaillon, Ubaye, France).
Fig. 1 – Glace massive et pergélisol. Les blocs de roche situés au-dessus de la glace de névé enterré sont cimentés entre eux par de la glace et forment un « béton de glace » (Tête de Fin Rond, massif du Grand Bérard / Parpaillon, Ubaye, France).
Fig. 2 – Illustration de la saturation en glace dans un dépôt sédimentaire poreux (éboulis, glacier rocheux).
Fig. 2 – Illustration de la saturation en glace dans un dépôt sédimentaire poreux (éboulis, glacier rocheux).
Fig. 3 – Enterrement d’une plaque de glace aux racines du glacier rocheux des Yettes Condjà (VS).
Fig. 3 – Enterrement d’une plaque de glace aux racines du glacier rocheux des Yettes Condjà (VS).
Fig. 4 – Glace de congélation dans l’éboulis des Lapires (Val de Nendaz, VS).
Fig. 4 – Glace de congélation dans l’éboulis des Lapires (Val de Nendaz, VS).
Fig. 5 – Glace de congélation translucide avec des stalactites de glace dans la glacière des Diablotins (Préalpes fribourgeoises).
Fig. 5 – Glace de congélation translucide avec des stalactites de glace dans la glacière des Diablotins (Préalpes fribourgeoises).
Fig. 6 – Lentilles de glace centimétriques (en foncé) développées dans les sédiments fins du Permafrost Tunnel (Fairbanks, Alaska).
Fig. 6 – Lentilles de glace centimétriques (en foncé) développées dans les sédiments fins du Permafrost Tunnel (Fairbanks, Alaska).