Quel est l'âge des glaciers ?

QUEL EST L'AGE DES GLACIERS ?

par André Renaud f, Lausanne

Si l'on considère avec raison que la physique est issue de l'astronomie il n'est pas moins certain que la glaciologie est née de la géologie. Il suf- fit pour illustrer cette affirmation de citer les célèbres« Voyages autour

par le grand géologue zurichois Albert Heim.

Dans la preumière moitieé du 19e siècle, les naturalistes retrouvèrent presque partout les traces d'anciennes extensions glaciaires: dépôts mo- rainiques, blocs erratiques, roches polies et striées, etc. Ces matériaux, les géologues les analysèrent comme il le font pour les sédiments et les fossiles et ils leur assignèrent non seulement un rôle mais une place pré- cise dans l'Histoire de la Terre. C'est ainsi qu'il nous apprirent que voici

avaient recouvert les régions du globe qui correspondent actuellement à l'Afrique du Sud et l'Amérique du Nord. Après cela, les glaciations se maintinrent comme des bornes milliaires tout au long de l'Histoire géolo-

gique. Les trois périodes glaciaires les plus importantes et les mieux dé- finies ont été datées récemment par des méthodes physiques qui confir- mèrent remarquablement les hypothèses géologiques. Ce sont, rapportées au début de l'ère chrétienne :

1° La glaciation pré-cambrienne qui remonte à 600 millions d'années et dont on a retrouvé les traces dans le nord du Groenland, en Australie, en Inde et en Chine.

2° La glaciation permo-carbonifère qui s'étendit en Afrique centrale et en Australie à la fin de l'ère primaire, voici 325 millions d'années..

Il est intéressant de rappeler qu'elle coïncida avec la période chaude et humide qui favorisa, dans l'hémisphère nord un dévelop- pement prodigieux de la flore qui donna naissance aux dépôts houillers d'Europe, jusqu'au Spitzberg.

3° Enfin, la série mieux connue des glaciations quaternaires qui com- mencèrent voici 1 million d'années et qui alternèrent avec des pé- riodes plus chaudes. La dernière, dont les premiers hommes furent les témoins, se termina 15 000 ans avant J.-C. Dans cette série de gla- ciations, les plus importantes furent celles dites de Mindel et Riss qui couvrirent l'Europe du Nord, y compris l'Angleterre, l'Islande et la Scandinavie. Alors, la calotte glaciaire qui s'étendait au nord des

1 A paru dans la revue du Club Alpin : « Les Alpes », 2e trimestre 1964, p. 149.

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Alpes poussa une langue d'écoulement jusque dans la région de Lyon et de Grenoble. A Lausanne, le glacier du Rhône abandonna en se retirant une gigantesque moraine dont la longue colline, qui de St-François, se continue à l'Ouest par Montoie, Malley, jusqu'à Renens, n'est qu'un vestige parmi d'autres.

La flore et la faune furent repoussées vers le Nord ou se réfu- gièrent sur quelques îlots rocheux émergeant de ce vaste désert de glace. Le grand tableau d'Ernest Hodel exposé au Musée du Jardin des Glaciers à Lucerne, et qui a été exécuté selon les directives du Dr Amrein et du Professeur Albert Heim représente sans doute très bien cette phase de la glaciation quaternaire en Suisse.

Mais tandis que le Nord de l'Europe subissait ces profondes vi- cissitudes, le bassin méditerranéen était épargné, offrant aux pre- miers hommes des conditions de vie remarquablement favorables.

Ce n'est donc pas par hasard que le nord de l'Afrique, l'Italie le Midi de la France et l'Espagne ont été le berceau des premières civilisa- tions où elles ont laissé les vestiges émouvants d'un art primitif plein de lumière.

Plus de cinquante théories ont été avancées pour tenter d'interpréter les oscillations climatiques qu'a subit notre globe depuis un milliard d'années et nous sommes loin d'être au clair sur les causes des glacia- tions. En ce qui concerne les glaciations quaternaires, il n'est certaine- ment pas nécessaire d'invoquer une variation dans la constante de la radiation solaire, comme on le fait parfois. Il me semble que la théorie élaborée par le savant serbe Milankowich donne une explication assez satisfaisante. Elle montre que les effets combinés des anomalies natu- relles du mouvement relatif du soleil et de la terre suffisent à expliquer que la quantité de chaleur reçue en un même point du globe doit né- cessairement varier dans le temps.

Au surplus, il ne faut pas exagérer les variations de température qui ont accompagné les périoges glaciaires. L'abaissement de la température moyenne de l'air estivale à l'époque des glaciations quaternaires a été évalué par Milankowich à 6 à 10 degrés au maximum. Ce que l'on ob- serve d'ailleurs de nos jours où plusieurs glaciers sont en crue sur le globe montre que de faibles variations de la température ont des effets considérables sur les glaciers.

Au Glacier d'Aletsch, par exemple, la limite inférieur du névé, à la fin de l'été, oscille, selon les années entre les cotes 3230 m. et 2760 m.

Dans le premier cas, celui d'un été chaud, la surface du bassin d'accumu-

l a t i o n n'est q u e le 0,6 de celle de la langue et le b i l a n de masse du glacier est aussitôt d é f i c i t a i r e ; mais dans le second, celui d'un été froid, la zone d ' a c c u m u l a t i o n est 3 fois plus g r a n d e que celle du dissipateur et le b i l a n de masse devient positif. Si u n e longue série d'étés froids s'établissait, le régime de d é c r u e actuel changerait assez vite et les langues glaciaires pousseraient en direction des plaines. N ' o u b l i o n s pas que certains gla- ciers suisses descendent a c t u e l l e m e n t déjà au-dessous de 1500 mètres, le plus bas dans les Alpes étant celui des Bossons q u i se t e r m i n e parfois au-dessous de 1200 mètres.

I n v e r s e m e n t , q u e se passerait-il ? U n e r é d u c t i o n des aires glaciaires sans doute. Mais il f a u d r a i t s u p p o s e r u n r é c h a u f f e m e n t considérable d e l'air et u n e fluctuation de climat difficile à concevoir p o u r relever la l i m i t e des névés à u n e a l t i t u d e qui exclurait la constitution des neiges persistantes et q u i e n t r a î n e r a i t la d i s p a r i t i o n du glacier d'Aletsch. Ce glacier existe sans doute depuis la f o r m a t i o n des Alpes et n e d i s p a r a î t r a qu'avec elles. N ' o u b l i o n s pas que les glaciers se d é v e l o p p e n t actuelle- m e n t sous toutes les l a t i t u d e s , y compris les régions c h a u d e s équato- riales à condition q u e le relief soit assez accusé et l ' a l t i t u d e suffisam- m e n t élevée.

Il n ' e n reste pas moins q u e les fluctuations climatiques n e suffisent pas à e x p l i q u e r toutes les glaciations reconnues p a r les géologues. Au cours des âges de la t e r r e , la r é p a r t i t i o n des aires continentales, leurs dérives mises en évidence p a r Alfred W e g e n e r qui fut aussi u n grand glaciologue, les m o u v e m e n t s orogéniques, tous ces facteurs étrangers à la t h é o r i e a s t r o n o m i q u e de M i l a n k o w i c h ont aussi j o u é leur rôle d a n s l ' a p p a r i t i o n et la d i s p a r i t i o n des anciennes phases et zones de glaciation.

Ainsi, le p r o b l è m e des anciennes glaciations nous a p p a r a î t dans t o u t e sa complexité. Les géologues en ont reconstitué les phases p r i n c i p a l e s . Avant les physiciens, ils en ont d é t e r m i n é l'âge d'une façon très a p p r o - ximative et bien rares sont ceux qui p o u r r a i e n t r é p o n d r e à la question de savoir si nous allons ou n o n vers u n e nouvelle p é r i o d e glaciaire. C'est c e p e n d a n t ce que p e r m e t de p r é v o i r la t h é o r i e de M i l a n k o w i c h q u e j e m e b o r n e à citer, p r é f é r a n t , p o u r m a p a r t , m e récuser et d i r e « Qui vivra verra... », à condition q u e nous survivions déjà à l'ère n u c l é a i r e un peu i n q u i é t a n t e dans l a q u e l l e nous sommes déjà engagés...

Si comme j e l'ai dit, les glaciers alpins ont l'âge des Alpes, ils se sont formés p e u t - ê t r e déjà voici q u e l q u e s dizaines de millions d'années. Mais la glace dont ils sont constitués n ' a é v i d e m m e n t pas un tel âge. R a p p e -

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Jons donc, q u ' u n glacier, qu'il soit a l p i n ou p o l a i r e , est constitué p a r l'écoulement continu vers l'aval de la glace qui s'est formée dans la zone d ' a c c u m u l a t i o n de la neige.

Les é t u d e s faites p a r les glaciologues américains au G r œ n l a n d ont m o n t r é que la m é t a m o r p h o s e résultait s i m p l e m e n t de la compression progressive de la neige sous le poids des couches successives. I l n'est donc pas nécessaire, c o m m e le faisaient d'anciennes théories, d'invoquer des influences t h e r m i q u e s ou des réchauffements au voisinage du p o i n t de fusion. Dans le centre du G r œ n l a n d où la neige reste c o n s t a m m e n t froide ( t e m p é r a t u r e m o y e n n e —28" C) la neige est t o t a l e m e n t trans- formée en glace de densité 0,9 à u n e p r o f o n d e u r de 90 m è t r e s . D a n s nos glaciers alpins où le névé est souvent h u m i d i f i é p a r des fusions par- tielles, la glace se forme plus r a p i d e m e n t , ce qu'il est aisé d'observer dans les crevasses.

Quel q u e soit le processus de f o r m a t i o n , la glace est p l a s t i q u e mal- gré son a p p a r e n t e rigidité. E l l e s'écoule l e n t e m e n t sous l'action de son poids, en se r a p p r o c h a n t d ' a u t a n t plus du lit du glacier qu'elle s'est formée p l u s en amont. C'est ainsi q u ' o n trouve au front du glacier, ou dans les icebergs, la glace la plus vieille q u i a fait le voyage le p l u s long.

Ce « voyage du glacier » selon l ' h e u r e u s e expression d u e à E u g è n e R a m b e r t , p e r s o n n e , j u s q u ' à ces dernières années, n ' e n avait j a m a i s d é t e r m i n é la d u r é e . La raison en est l'ignorance dans l a q u e l l e la gla- ciologie est l o n g t e m p s restée du m é c a n i s m e i n t é r i e u r des glaciers. On a a b o n d a m m e n t observé ce qui se passe à l e u r surface et m e s u r é la vitesse d ' é c o u l e m e n t superficielle. O n sait, p a r e x e m p l e , q u e l e célèbre bloc de la g r a n d e m o r a i n e du Glacier I n f é r i e u r de l'Aar q u i servit d'abri aux Soleurois H u g i en 1827 n ' a pas encore a t t e i n t le front d u glacier et qu'il a p a r c o u r u en 135 ans u n e distance t o t a l e de 5,343 m à vol d'oiseau, soit 40 m / a n . Mais dans la p r o f o n d e u r d u glacier, q u i en certains e n d r o i t s dépasse 400 m è t r e s , la vitesse d ' é c o u l e m e n t est b e a u c o u p plus faible, de telle sorte q u ' i l n'est pas concevable d ' a d m e t t r e q u e la glace p r o f o n d e q u i p a r v i e n t au front du glacier a au m o i n s 500 ans et peut-être 1000 ans.

La seule t e n t a t i v e faite dans le dessein de d é t e r m i n e r la d u r é e d'un tel é c o u l e m e n t est d u e à Paul-Louis M e r c a n t o n qui plaça en 1926 8 culots d'obus dans le névé du J u n g f r a u j o c h , soit 2 sur le versant ber- nois et 6 sur le versant valaisan, et q u i devront ressortir dans q u e l q u e s siècles au front des glaciers de Guggi et d'Aletsch. E n 1928, il plaça encore 19 témoins semblables dans les crevasses s u p é r i e u r e s du Glacier

scellés renferment un document « ad hoc » et la durée de leur voyage dans les profondeurs du glacier du Rhône est évaluée à 190 à 250 ans, selon la position initiale. Espérons que leur résurgence au front ne passera pas inaperçue !

Toutefois, d'ici là, le problème de l'âge de la glace qui apparaît au front d'un glacier, au contact du lit aura peut-être été résolu plus rapi- dement par les méthodes que la physique moderne met à la disposition des glaciologues.

D'une façon plus générale, les glaciologues font actuellement de grands efforts pour déterminer l'âge d'un échantillon quelconque de glace, prélevé en un point quelconque d'un glacier, et

en particulier à son extrémité, où la glace parvient après le temps le plus long compté à partir de l'époque de la chute de la neige qui a constitué l'échan- tillon considéré.

Cette évolution de la glaciologie est déjà très prometteuse; mais je me bornerai à choisir quelques exemples de datations physiques.

Dans le nord du Groenland, par exemple, à l'Est de Thulé, les Amé- ricains ont foré un trou vertical dans le névé de l'Indlandsis, jusqu'à la profondeur de 411 mètres, sans atteindre le lit du glacier. Jusqu'à 10 à 15 mètres, les échantillons recueillis permettent à un observateur exercé de distinguer les couches de neige d'hiver de celles d'été et de dénombrer les années comme on compte les couches annuelles dans un tronc d'arbre.

Mais, au-dessous de 10 à 15 mètres, où la distinction entre les cou- ches d'été et d'hiver ne peut plus s'opérer en utilisant des caractères morphologiques, on a recouru à une méthode physique qui consiste à mesurer en laboratoire la concentration, dans chaque échantillon, de la teneur de la glace en atomes d'oxygène de masse 18, comparative- ment au nombre des atomes ordinaires de masse 16. Le principe de cette analyse isotopique est basé sur le fait, que les cristaux de neige qui se forment aux basses températures hivernales contiennent moins d'atomes d'oxygène 18 que ceux formés en été.

Les résultats trouvés sont très intéressants et ont permis de conclure

que l'échantillon le plus profond retiré du trou de forage avait environ

1000 ans. Mais si l'accumulation ainsi déterminée pour les 300 mètres

inférieurs correspond à une précipitation annuelle moyenne de 34 cm

d'eau (le climat est en effet très sec), elle s'élève à 40 cm/an dans les

couches des 50 dernières années. Ainsi, outre la détermination de l'âge,

on a mis en évidence une variation récente du climat.

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Les forages profonds dans les calottes polaires sont encore très rares et j e n ' e n connais q u e trois, dont deux, moins profonds, dans l'Antarc- t i q u e . Mais ce genre de r e c h e r c h e s est à l ' o r d r e du j o u r et n u l d o u t e q u ' o n ne p a r v i e n n e dans un avenir assez p r o c h e à perforer l'épaisse calotte de glace de l ' A n t a r c t i q u e q u i , en certains points, atteint p r e s q u e 5000 m è t r e s . Ce m o y e n p e r m e t t r a dès lors de r e m o n t e r q u e l q u e s di- zaines ou centaines de milliers d'années dans l'histoire du globe, de reconstituer les fluctuations de climat de l ' E r e q u a t e r n a i r e , et peut- ê t r e , de d é t e r m i n e r l ' é p o q u e à p a r t i r de l a q u e l l e les fabuleux amas de glace des calottes polaires se sont constitués.

Toutefois, la m é t h o e des isotopes de l'oxygène postule u n e variation saisonnière régulière et n'est donc pas à l'abri d ' i n c e r t i t u d e s . C'est la raison p o u r l a q u e l l e l ' E x p é d i t i o n glaciologique i n t e r n a t i o n a l e au Green- l a n d à l a q u e l l e la Suisse a p a r t i c i p é en 1959 a a p p l i q u é u n a u t r e prin- cipe d e d a t a t i o n . A u c e n t r e du Greenland, des forages faits à la m a i n j u s q u ' à 30 m è t r e s et u n p u i t s creusé j u s q u ' à 40 m ont fourni des échan- tillons d e névé d o n t l'âge a été d é t e r m i n é p a r u n e m é t h o d e absolue basée sur la décroissance avec le t e m p s de la r a d i o a c t i v i t é d ' u n isotope de l ' h y d r o g è n e de masse 3 contenu dans la glace et qui se forme dans l ' a t m o s p h è r e . La d e m i - p é r i o d e de désintégration de cet a t o m e n o m m é T r i t i u m est de 12,26 années, ce q u i convient bien p o u r la d é t e r m i n a t i o n d'âges j u s q u ' à 100 ans. Le r é s u l t a t q u i vient d'être é t a b l i en Suisse m o n t r e q u e le névé r e t i r é du fond du p u i t s de 40 mètres a environ 70 ans. U n e couche r e n c o n t r é e à 31,5 m de p r o f o n d e u r , p a r t i e l l e m e n t t r a n s f o r m é e en glace de congélation date d e 1908 avec u n e c e r t i t u d e de 5 ans. E l l e a conservé la m a r q u e d'un été plus c h a u d q u e les autres.

E n o u t r e , d a n s cette zone d u Groenland central où les couches de névé sont pressées p r e s q u e v e r t i c a l e m e n t vers le fond r o c h e u x situé à 3 400 m. sous la surface, la glace qui est en contact avec le lit date sans d o u t e de plus de 10 000 ans. Celle qui est chassées vers les côtes situées à plus de 400 k m est é v i d e m m e n t b e a u c o u p plus âgée encore et la question de son âge nécessite ici u n e brève m e n t i o n .

La glace q u i p a r v i e n t ainsi en b o r d u r e du Groenland a p r è s u n par- cours aussi long est c e r t a i n e m e n t très vieille. U n e estimation de son âge en a été faite p a r le physicien a l l e m a n d K a r l P h i l b e r t q u i a basé essen- tiellement ses calculs sur la plasticité de la glace froide et o b t e n u 30 000 à 40 000 ans. La vérification e x p é r i m e n t a l e est difficile et n ' a p o r t é jus- q u ' i c i q u e sur q u e l q u e s icebergs recueillis dans la Mer de Baffin en 1959 p a r u n e e x p é d i t i o n i n t e r n a t i o n a l e et p o u r lesquels l'âge trouvé reste très i n f é r i e u r à ces prévisions t h é o r i q u e s . Cet écart p e u t s'expli-

quer par le fait que les échantillons d'icebergs ne sont pas à l'abri d'alté- rations dues à leur séjour dans l'eau de mer. Et aucune conclusion ne peut encore être tirée de cette tentative isolée.

Dans ce cas, la datation est basée sur le dosage du Carbone 14 radio- actif contenu dans les bulles d'air emprisonnées dans la glace bordiere.

Cet air provient de la région centrale où la glace s'est formée à partir du névé. Lorsque la compression a rendu la masse compacte, l'air atmos- phérique occlu dans les cristaux de glace ne peut plus s'échapper avant la fonte à la côte ou à la mer. Dans le gaz carbonique que renferme cet air, l'isotope du carbone de masse 14 se désintègre avec une demi- période de 5568 ans, ce qui constitue une bonne échelle de datation valable jusqu'à 50 000 ans en arrière. La seule difficulté est d'ordre technologique, car il est nécessaire d'extraire préalablement l'air occlu dans une masse de glace de plusieurs centaines de kilogrammes pour la datation d'un seul échantillon.

De nouvelles tentatives de datation par la méthode du Carbone 14 sont en cours de préparation et porteront aussi sur la glace bordiere de l'Inlandsis du Groenland, peut-être plus vieille que celle des icebergs.

Il est facile de se rendre compte que ces méthodes récentes seront susceptibles d'éclairer à nouveau le problème si difficile des variations des glaciers. Ainsi, par exemple, si la glace bordiere du Groenland ré- vèle un âge de 40 000 ans, on pourra affirmer que la glaciation du Groenland remonte à 40 000 ans au moins. Et dans toutes ces régions du globe qui possèdent actuellement des glaciers, leur étude ainsi renou- velée par les applications élégantes de la physique apporteront des réponses nouvelles aux questions que l'homme n'a cessé de se poser sur son propre passé et sur l'histoire du globe

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1 Note de l'auteur: Depuis la rédaction du texte de l'article, j ' a i appris l'exis- tence d'un nouveau forage profond exécuté par les Américains à l'est de Thulé.

D'autre part, le premier essai de datation de la glace bordiere de l'Inlandsis du Groenland a été tenté récemment (mars, avril 1964) par un groupe de glaciologues suisses et américains, auquel j ' a i pris part. 24 avril 1964, A. Rd.