M3 Débit lent (fluage)

Topique

L'écoulement lent est le mécanisme par lequel la glace se déforme plastiquement sous son propre poids, sans glissement à sa base. Ce mode d'écoulement est prédominant dans les glaciers froids, ceux dont la base demeure en dessous du point de fusion, ainsi qu'à l'intérieur des grandes calottes glaciaires polaires, loin des courants de glace plus rapides qui les traversent. La déformation par écoulement lent résulte principalement du déplacement des défauts du réseau cristallin de la glace sous l'effet des contraintes qu'elle subit. Ce déplacement cumulatif des défauts produit progressivement une déformation macroscopique visible dans tout le glacier.

La même relation non linéaire entre contrainte et déformation, décrite pour la glace en général et intégrée verticalement sur toute l'épaisseur d'une fine couche de glace reposant sur un substratum rocheux, montre que la vitesse de surface à l'origine de cette déformation interne augmente avec la cinquième puissance de l'épaisseur de la glace : si l'épaisseur d'un glacier double, sa vitesse d'écoulement de déformation interne est multipliée par un facteur d'environ trente-deux. C'est pourquoi un glacier épais s'écoule beaucoup plus vite qu'un glacier mince reposant sur la même pente. La température de la glace influe fortement sur ce débit en raison de sa déformation interne, suivant la même dépendance thermique que celle décrite pour la glace en général : un glacier dont la température interne est maintenue à -5 °C s’écoule environ trois fois plus lentement qu’un glacier de même géométrie dont la température interne est maintenue à 0 °C.

La solifluxion est l’équivalent de cet écoulement lent au sein du pergélisol : le sol saturé d’eau juste au-dessus de la couche de pergélisol se déforme lentement vers l’aval, comme un liquide très visqueux. La solifluxion peut se produire même sur des pentes de seulement un ou deux degrés et déplacer le sol de plusieurs centimètres par an.

La regelation, quant à elle, est un mécanisme d’écoulement lent distinct qui opère à la base d’un glacier tempéré : la glace fond sous la pression supplémentaire qu’elle rencontre lorsqu’elle heurte un obstacle dans le substratum rocheux, contourne cet obstacle à l’état liquide et regèle dès que la pression supplémentaire disparaît de l’autre côté de l’obstacle, permettant ainsi au glacier de glisser le long des irrégularités de son propre lit. Le taux d'écoulement par régularisation augmente avec l'importance du gradient de pression autour de l'obstacle et avec l'importance de la conductivité thermique du substratum rocheux lui-même, complétant ainsi, avec la déformation interne et la solifluxion, les trois mécanismes d'écoulement lent par lesquels cette description a commencé.

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