Glaciation


Glaciation
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Représentation artistique de l'englacement lors du Dernier Maximum Glaciaire (DMG) selon Ice age terrestrial carbon changes revisited de Thomas J. Crowley[1].

Une glaciation (ou englaciation) est une période glaciaire, c'est-à-dire à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part importante des continents est englacée.

Sommaire

Historique de la connaissance des glaciations

Les glaciations ont d'abord été mises en évidence grâce à leurs traces morphologiques (moraines, blocs erratiques) dans les vallées alpines à la fin du XIXe siècle.

Depuis les années 1950, l'étude des rapports entre les différents isotopes de l'oxygène dans les sédiments prélevés par carottage au fond des océans a confirmé et précisé l'existence de nombreuses fluctuations climatiques plus ou moins cycliques (cf. Stades isotopiques marins et Chronologie isotopique).

Cycles Glaciaires-Interglaciaires du Pléistocène illustrés par les variations du carbone atmosphérique mesurées dans les carottages glaciaires (subdivisions nord-américaines et européennes et tentative de corrélations)

Les origines d'un englacement

Les causes des glaciations ont été l'objet de nombreux débats, depuis que le phénomène a été clairement identifié au XIXe siècle. Les théories modernes retiennent souvent une relation avec les oscillations périodiques de l'orbite de la Terre (cf. les paramètres de Milanković, paramètres astronomiques), associées à des variations hypothétiques et périodiques dans le rayonnement solaire ou les effets d'un déplacement d'importantes masses continentales vers les régions polaires (paramètres tectoniques).

Variations des températures et du volume des glaces durant les derniers cycles glaciaires et interglaciaires
Minimum (Interglaciaire, en noir) et maximum (Glaciaire, en gris) de la glaciation de l'hémisphère Nord
Minimum (Interglaciaire, en noir) et maximum (Glaciaire, en gris) de la glaciation de l'hémisphère Sud

Les conséquences d'une glaciation

Lors d'une période glaciaire, les phénomènes suivants se produisent suite au refroidissement climatique :

  • formation d'inlandsis : Ils s'installent progressivement sur les régions continentales des hautes latitudes, avec une épaisseur maximale de l'ordre de 3 km, et fluent vers leurs marges, détruisant les habitats naturels en place, et arasant une partie des reliefs ;
  • baisse du niveau de la mer (glacio-eustasie) : le stockage de glace sur les continents provoque la baisse du niveau des océans (de l'ordre de 120 m lors de la dernière période glaciaire) et provoque l'émersion d'une partie des plateaux continentaux ;
  • contraction océanique ;
  • mouvements tectoniques verticaux (glacio-isostasie) : sous le poids de la glace, des mouvements tectoniques verticaux affectent les régions englacées et leur marges (enfoncement lors de la glaciation, soulèvement ou rebond isostasique lors de la déglaciation) ;
  • modification de la circulation océanique mondiale  : Elle est alors complètement transformée (avec des influences réciproques, complexes et méconnues dans le détail, sur le climat).
  • Conséquences écologiques et génétiques : En phase de glaciaire, pour survivre, les espèces soumises à un froid trop important pour elles, doivent descendre vers les plaines et/ou se rapprocher de l'équateur. Elles doivent le faire d'autant plus qu'elles sont sensibles au froid, ou survivre en populations moins nombreuses et parfois moins denses dans des régions-refuges moins touchés par le froid.

Lors des 3 dernières glaciations, il ne semble pas y avoir eu beaucoup de disparition globale d'espèces sur la planète, mais pour les espèces à faible capacité de dispersion, le froid a eu pour conséquence l'extinction locale de nombreuses populations au sein de métapopulations alors existantes, avec comme corolaire une réduction de la diversité génétique dans certains groupes[2]; ces effets "négatifs" pour la biodiversité peuvent avoir été atténués par l'exondation des plateaux continentaux permis par la baisse des niveaux marins. Il y a ainsi eu de nouveaux espaces, qui ont reconnecté des habitats quasiment disjoints (hors mis pour le oiseaux et mammifères marins et quelque espèces) lors des phases interglaciaires (par exemple l'actuelle France était reconnectée à l'actuel Royaume Uni durant les 3 dernières glaciations, permettant aux grands mammifères (mammouths notamment) de passer d'une zone à l'autre en traversant l'actuel plancher de la Manche et du détroit du Pas-de-Calais. Les conséquences génétiques des oscillations climatiques, et des glaciations en particulier sont importantes[3],[4],[5],[6].

Les traces de glaciations anciennes

La Terre conserve les traces de glaciations anciennes. La glaciation Varanger, il y a 750 millions d'années, par exemple, fut particulièrement importante. La glace semble avoir couvert à cette époque presque toute la planète, jusqu'à l'équateur. Nous connaissons également des traces de glaciations au cours de :

Les traces des paysages glaciaires et périglaciaires du Quaternaire

Les glaciations du Quaternaire[7] ont produit des inlandsis, des calottes glaciaires et le développement de langues glaciaires qui ont couvert et marqué de nombreuses montagnes, y compris en zone intertropicale et des espaces aujourd'hui submergés par la remontée de la mer (plateau continental) qui a suivi la déglaciation.

Les épaisses glaces ont raboté certains reliefs ou entamé le sol d'une manière spécifique. Leur fonte a ensuite libéré une énorme quantité d'eau ; cette double action, associé à des phénomènes de cryoturbation, de solifluxion (gélifluxion)… a laissé de nombreuses traces encore visibles dans les régions anciennement englacées.

Certains modelés d'accumulation et d'érosion en sont notamment caractéristiques. Les ôs, drumlins et chenaux proglaciaires marquent ainsi encore de nombreux reliefs glaciaire et périglaciaire des Alpes, des Pyrénées, des Vosges, du Massif central et de l'Alaska, du Spitzberg, de l'Islande, etc.

Les formes et formations glaciaires

Les quaternaristes[8] observent et étudient :

  • des vallées, des cirques et des moraines. Dans les vallées, en particulier, il est possible de connaître l'altitude atteinte par la glace lors des glaciations en utilisant certaines formes héritées de celles-ci - les sites témoins[9] - tels les épaulements que présentent parfois les arêtes descendues des sommets latéraux en direction du talweg des vallées.
  • des formations issues de la glace prise dans des sédiments fins dites hydrolaccolites qui regroupent les pingos, palses et lithalses dont les reliques sont des laquets.
  • des formations dites kettles, des drumlins, des pipkrates, des laquets, des « fers à repasser » et des dreikanters.
  • d'épais dépôts de lœss et de limons, accumulés sur de vastes surfaces en Amérique du Nord, sur les plateaux et les plaines d'Europe moyenne et en Chine septentrionale et, dans l'hémisphère Sud, en Argentine (Pampa). Transportés par le vent, les lœss finissent par former une couverture plus ou moins épaisse (jusqu'à 200 m en Chine[10]), rendant fertile ces régions mais en posant des problèmes de stabilité (sols très vulnérables à l'érosion). Par exemple, la région des Börde (en Allemagne) ou celle de Shanxi (vallée du Huang He en Chine) sont tapissées de lœss.

Certains paysages actuels : formations végétales, lacs, etc. sont des héritages directs de ces épisodes climatiques :

  • des landes[citation nécessaire] d'origine glaciaire : par exemple, la plaine de la Geest (Allemagne) et la plaine polonaise sont concernées par les dépôts morainiques du Quaternaire avec de nombreuses landes (Lande de Lunebourg) ou de collines (Mazurie polonaise) encadrant des fleuves qui coulent vers le nord ;
  • des paysages de marais et de tourbières (marais de Polésie en Ukraine)
  • des lacs (Lac Ladoga, Lac Onega en Russie ; Grands Lacs en Amérique du Nord.

Les méthodes de reconnaissance des glaciations

Chronologie isotopique

Article détaillé : Chronologie isotopique.

La présence de l'isotope 18 de l'oxygène (18O) est moins importante dans les eaux océaniques proches des pôles que dans celles proches de l'équateur. Ceci est dû au fait que cet isotope est plus lourd que l'isotope 16O ; en conséquence, il s'évapore plus difficilement et se condense plutôt facilement, ce qui empêche une migration importante vers les pôles.

Si on analyse un échantillon de glace ancienne, moins il y a d'isotope 18O, plus il faisait froid au moment de la formation de la glace. Au contraire, dans une carotte provenant des tropiques (sédiments issus de foraminifères benthiques), une augmentation de l'isotope 18O signe un refroidissement global (diminution de la température marine et accumulation de glace aux pôles)[11].

Les sédiments des fonds océaniques et les glaces accumulées aux pôles ou au Groenland ont gardé en mémoire les variations des concentrations des isotopes de l'oxygène au cours du temps. Par exemple, la glace formée il y a 10 000 ans permet de connaître la concentration en isotope 18O de l'atmosphère de cette époque. Selon la concentration, on peut donc reconstituer les fluctuations des températures globales au cours du temps sur de longues périodes et définir ainsi les stades isotopiques de l'oxygène.

Calotte glaciaire du Vatnajökull, Islande (image de Hubble, NASA, 2004)

Des cycles glaciaires récents

Les limites des dernières glaciations en Europe Nord centrale (en rouge : le maximum du Weichsel, en jaune de la glaciation du Saale (Drenthe stage); en bleu : la glaciation de Elster.

La fin du Cénozoïque est marquée par le retour de glaciations dites quaternaires, d'environ -2,7 millions d'années à aujourd'hui.

Les glaciations quaternaires correspondent à la mise en place d'un climat qui se refroidit et au retour cyclique de périodes froides (dites Glaciaires) et tempérées (Interglaciaires). Il y a environ 10 000 ans, a débuté l'Interglaciaire actuel et qui correspond à l'Holocène.

Le Pléistocène supérieur correspond au dernier cycle Interglaciaire/Glaciaire (d'environ 120 000 à 10 000 ans).

Différentes chronologies

La chronologie des cycles glaciaires répond aux règles stratigraphiques et à la définition de stratotypes, utilisables dans la région où ils ont été définis. La chronologie alpine, si elle a le mérite d'être la première établie, est fondée sur les traces morphologiques laissées par les moraines (Cf. travaux au XIXe siècle de Penck & Bruckner). Les glaciations les plus puissantes sont mieux enregistrées ou les plus récentes  : la poussée du glacier détruisant à chaque cycle les traces les plus anciennes. Ainsi seulement quatre grands cycles avaient initialement été reconnus. Les corrélations entre enregistrements sont parfois délicates.

Chronologie alpine
Période glaciaire Âge
(années)
Période interglaciaire
1re période glaciaire, de Günz 600 000  
540 000 1re période interglaciaire, de Günz-Mindel
2e période glaciaire, de Mindel 480 000
430 000 2e période interglaciaire, de Mindel-Riss
3e période glaciaire, de Riss 240 000
180 000 3e période interglaciaire, de Riss-Würm
4e période glaciaire, de Würm 120 000
 10 000  


Index Nom Période interglaciaire Période glaciaire
en milliers d'années
Stade isotopique Epoque
Alpine Nord-américaine Nord-européenne Grande-Bretagne
Flandrien interglaciaire auj. – 12 1 Holocène
1re Würm Wisconsinien Weichselien
ou Vistulien
Devensien période glaciaire 12 – 110 2-4
& 5a-d
Pléistocène
Riss-Würm Sangamonien Eemien Ipswichien interglaciaire 110 – 130 5e
2e Riss Illinoien Saalien Wolstonien ou Gipping période glaciaire 130 – 200 6
Mindel-Riss Yarmouthien Holsteinien Hoxnien interglaciaire 200 – 300/380 7,9,11
3e – 5e Mindel Kansien Elsterien Anglien période glaciaire 300/380 – 455 8,10,12
Günz-Mindel Aftonien Cromerien interglaciaire 455 – 620 13-15
7e Günz Nebraskien Menapien Beestonien période glaciaire 620 – 680 16

Période plus anciennes du Pléistocène

Nom Inter/Glaciaire Période
en milliers d'années
Stade isotopique Époque
Pastonien interglaciaire 600 – 800
Pré-pastonien glaciaire 800 – 1300
Bramertonien interglaciaire 1300 – 1550

La dernière glaciation

Étendue des calottes et inlandsis de l'hémisphère Nord lors du Dernier Maximum Glaciaire (le trait de côte ne correspond pas au niveau des mers d'il y a 22-18000 ans, 120 m plus bas en moyenne)

Le dernier Glaciaire (environ 120 000 à 10 000 ans) est nommé glaciation de Würm dans les Alpes, Weichsel en Europe du Nord et Wisconsin en Amérique du Nord.

Les principaux inlandsis se situaient :

Ces régions en conservent les traces géomorphologiques.

Le Petit Âge Glaciaire

Article détaillé : Petit âge glaciaire.
La Tamise gelée en 1677
Paysage hivernal, Pieter Bruegel l'Ancien, 1595
Chasseurs dans la neige, Pieter Brueghel l'Ancien, 1565 (Kunsthistorisches Museum, Vienne)

Le Petit Âge Glaciaire correspond non pas à une glaciation à proprement dit mais d'une fluctuation climatique froide à l'intérieur de l'Interglaciaire Holocène, d'autant mieux mis en évidence qu'il est récent. L'hémisphère Nord a connu un net refroidissement, entamé dans la seconde moitié du XIVe siècle — avec un minimum thermique au XVIIe siècle — qui a persisté jusqu'au début du XIXe siècle. Appelée « petite glaciation » ou « Petit Âge Glaciaire (PAG)», il s'agit d'une période centrée sur le « minimum de Maunder » (1645-1715 proprement dit), qui semble correspondre à une faible activité solaire (ses taches étaient d'ailleurs peu visibles). Elle fut marquée par une série d'hivers particulièrement rigoureux, accompagnés de disettes et de famines[12].

Fluctuations de l'activité solaire sur un millénaire

Les conséquences de cet épisode froid ne sont pas négligeables, le climat en Islande et au Groenland était relativement doux pendant les trois cents premières années qui suivirent la colonisation viking. Il s'est ensuite fortement refroidi, y interdisant l'agriculture et y faisant disparaître les forêts.

La littérature et la peinture illustrant les glaciations

Les romans préhistoriques font souvent état des paysages englacés comme ceux de l'auteure américaine Jean Auel dans la série du Clan de l'Ours de la caverne. B. du Boucheron a proposé dans Court-Serpent, une très intéressante fresque des conséquences du Petit Age Glaciaire pour les dernières populations vikings du sud du Groenland.

Voir aussi

Articles connexes

Références

  1. Global Biogeochemical Cycles, Vol. 9, 1995, p. 377-389.
  2. Weider, LJ & Hobaek, A (1997) Postglacial dispersal, glacial refugia and clonal structure in Russian/Sibirian populations of the arctic Daphnia pulex complex. Heredity 78.
  3. Hewitt, G (1999) Post-glacial recolonization of European biota. Biol. J. Linn. Soc. 68: 87-112.
  4. Hewitt, GM (1996) Some genetic consequences of ice ages, and their role in divergence and speciation. Biol. J. Linn. Soc. 58: 247-79.
  5. Hewitt, GM (2000) The genetic legacy of the Quaternary ice ages. Nature 405: 907-13.
  6. Hewitt, GM (2004) Genetic consequences of climatic oscillations in the Quaternary. Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series BBiological Sciences 359: 183-95
  7. Paysages glaciaires
  8. Chercheurs — géographes, géologues et préhistoriens — qui étudient le système Quaternaire (ère Cénozoîque).
  9. Détermination surface glacier, Paysages glaciaires.
  10. Jean Riser, Erosion et paysages naturels, p. 43
  11. Shackleton, N. J. & Hall, M. A. « The late Miocene stable isotope record, Site 926 », Proc. ODP Sci. Res. 154, 367–73 (1997).
  12. Acot P. Histoire du climat.

Bibliographie

  • Kearney, M. (2005) Hybridization, glaciation and geographical parthenogenesis. Trends Ecol. Evol. 20: 495-502

Liens externes


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  • glaciation — See glaciate. * * * …   Universalium

  • glaciation — noun a) Act of freezing. b) That which is formed by freezing; ice …   Wiktionary


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