M5 Isostasie et ajustement glacioisostatique

Topique

L'isostasie est l'état d'équilibre dans lequel la lithosphère est maintenue : une topographie surélevée est compensée en profondeur, soit par une racine crustale moins dense qui plonge sous cette topographie, soit par une variation latérale de densité au sein même de la croûte. Toute perturbation de la charge supportée par la lithosphère, qu'il s'agisse de l'accumulation ou de la fonte de la glace, de l'érosion, de la sédimentation, voire d'inondations, déplace la lithosphère de son équilibre et déclenche une réponse élastique immédiate et une réponse visqueuse beaucoup plus lente.

L'ajustement glacio-isostatique est le processus par lequel la lithosphère et le manteau réagissent aux cycles de charge et de décharge que leur imposent les calottes glaciaires. Lors de la dernière glaciation, il y a environ 21 000 ans, le poids d'une couche de glace atteignant trois à quatre kilomètres d'épaisseur a enfoncé la lithosphère de plusieurs centaines de mètres en dessous de sa position d'équilibre.

Depuis la déglaciation survenue il y a entre douze mille et sept mille ans, le rebond isostatique a soulevé la Scandinavie d'environ trois cents mètres. Ce même rebond isostatique se poursuit aujourd'hui à un rythme de cinq à huit millimètres par an, abaissant progressivement le niveau de la mer dans cette région.

La réponse de l'ensemble du système se caractérise par deux échelles de temps distinctes : la réponse élastique de la lithosphère, quasi instantanée à l'échelle géologique, et la relaxation visqueuse beaucoup plus lente du manteau. Cette dernière dépend de la viscosité du manteau lui-même, de la longueur d'onde de la déformation relaxée et du contraste de densité entre le manteau et la charge (glace ou eau) initialement retirée.

Le comportement attendu de cet ajustement glacio-isostatique comprend un soulèvement soutenu des zones précédemment recouvertes de glace et un affaissement de l'anneau périphérique qui entourait ces zones glaciaires, résultant de l'effondrement du renflement que la glace elle-même avait poussé vers l'extérieur lorsqu'elle existait, avec des vitesses qui décroissent exponentiellement à mesure que le système se rapproche à nouveau de son équilibre, bouclant ainsi le lien entre la perturbation de charge avec laquelle cette description a commencé et le lent retour de la lithosphère à l'état isostatique qu'elle avait auparavant.

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