M6 Gel et Métamorphisme

Topique

Le mode de congélation et de métamorphisme décrit la transformation de la microstructure de la glace et de la neige au fil du temps : la croissance des grains constitutifs, leur recristallisation, le frittage qui les lie par diffusion de vapeur, et la formation de structures cryotiques plus grandes et visibles, telles que les pingos et les palsas.

Le métamorphisme du manteau neigeux commence dès le dépôt de la neige et se poursuit : les gradients de température au sein du manteau neigeux créent des gradients de pression de vapeur, qui poussent la vapeur d’eau des régions les plus chaudes vers les régions les plus froides, où elle se dépose sur les grains de glace existants. Lorsque ce processus se déroule sous des gradients modérés, il transforme les cristaux frais et ramifiés de la neige fraîchement tombée en grains arrondis ; mais lorsqu’il se déroule sous des gradients de température beaucoup plus importants, il produit des grains anguleux de givre profond.

Le frittage du névé est la transformation progressive de la neige, d’abord en névé puis en glace glaciaire proprement dite, sous l’effet du poids des couches qui s’accumulent au-dessus et de la diffusion des molécules d’eau au sein même de la glace solide. Lors de ce frittage, la densité augmente de seulement 300 à 400 kilogrammes par mètre cube dans la couche superficielle du névé à près de 830 kilogrammes par mètre cube à la limite où le névé s'est déjà transformé en glace glaciaire. Le taux d'augmentation de cette densité est maximal à la surface du névé et diminue à mesure que le frittage progresse en profondeur.

La profondeur à laquelle les bulles d'air sont finalement scellées dans la glace, lorsque la densité du névé atteint 830 kilogrammes par mètre cube, détermine que l'air emprisonné dans chaque bulle est toujours plus jeune que la glace solide qui l'entoure – une différence d'âge cruciale pour l'interprétation correcte d'une carotte de glace.

Les pingos sont d'imposantes collines de glace qui se forment lorsque de l'eau sous pression gèle sous le pergélisol. Il existe deux types de pingos : les pingos à système ouvert, qui se forment suite à l'infiltration d'eau sous le sol dégelé après la vidange d'un lac, et les pingos à système fermé, qui se forment dans les zones où la nappe phréatique est déjà sous pression artésienne. Pour qu'un pingo se forme, une zone de sol dégelé au sein du pergélisol est nécessaire. Cette zone de sol dégelé gèle progressivement de ses bords vers son centre. À mesure que ce gel progresse, l'eau se concentre dans l'espace dégelé restant. Cette eau concentrée augmente la pression à l'intérieur de cet espace, et cette pression croissante finit par soulever la surface du sol pour former le dôme caractéristique d'un pingo, achevant ainsi la série de transformations de la glace et de la neige, depuis les grains microscopiques jusqu'à la colline visible, par laquelle cette description a commencé.

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