M5 Fractures et événements rapides

Topique

Le mode de fracture et d'événement rapide englobe les processus cryosphériques qui se déroulent sur des échelles de temps allant de quelques secondes à quelques heures, et qui partagent tous une caractéristique commune : la rupture mécanique de la glace ou de la neige.

Les avalanches de neige sont le phénomène le plus fréquent de ce mode : elles se déclenchent lorsque la contrainte de cisaillement subie par une couche de neige dépasse la résistance au cisaillement d'une couche plus fragile située en dessous – précisément au niveau du plan de rupture. Les avalanches de plaque sont les plus dangereuses car elles impliquent la fracture soudaine d'une plaque de neige cohésive qui glisse comme un bloc unique. Les avalanches de poudreuse, quant à elles, atteignent des vitesses comprises entre 100 et 300 mètres par seconde et génèrent un nuage de particules de neige en suspension capable de se déplacer au-dessus du relief.

Les crevasses, ou fissures dans la glace glaciaire, se forment lorsque la contrainte de traction subie par la glace dépasse la résistance à la rupture de la glace polycristalline elle-même. À la surface d'un glacier, des crevasses apparaissent précisément là où la vitesse d'écoulement de la glace diverge, formant une zone d'extension : à la sortie d'un coude du chenal glaciaire, au sommet d'une cascade de glace, ou encore là où le glacier accélère en franchissant une portion accidentée de son propre lit.

La profondeur maximale d'une crevasse dans la glace carbonique est limitée car la pression qui tend à la refermer augmente avec la profondeur ; mais lorsque de l'eau est disponible en surface, cette même eau peut propager la crevasse jusqu'à la base du glacier par hydrofracturation, et c'est précisément ce mécanisme qui est à l'origine des vêlages les plus importants.

Les jökulhlaups, terme islandais désignant les crues glaciaires, sont des déversements soudains de lacs glaciaires ou sous-glaciaires capables de libérer d'énormes volumes d'eau en quelques heures seulement. Cette vidange soudaine se produit lorsque la pression de l'eau dépasse la résistance du barrage de glace qui la retenait, soit parce que ce dernier cède sous la pression de la glace, soit parce que celle-ci flotte, soit encore lorsque la pression du lac excède le poids de la glace sus-jacente et force l'eau à s'écouler à travers le système sous-glaciaire.

La propagation de l'eau libérée par un jökulhlaup à travers les chenaux sous-glaciaires suit les mêmes lois hydrauliques qu'un tunnel sous pression, et cette propagation est accélérée par un effet de rétroaction positive : l'eau chaude qui circule dans le chenal fait fondre ses parois de glace et l'élargit ; ce chenal élargi permet un débit encore plus important ; et ce débit accru génère encore plus de chaleur, bouclant ainsi un cycle auto-entretenu qui, avec les avalanches de neige et les crevasses, complète l'ensemble des processus de fracturation et des événements rapides décrits en introduction.

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