Tout d'abord, qu'appelle-t-on eaux glaciaires ?

Ces eaux sont constituées par l'ensemble des deux flux suivants :

Le premier comprend des eaux circulant en majorité à la surface du glacier ou à peu de profondeur en dessous de celle-ci :

1. les eaux de fonte de surface, les plus importantes (jusqu'à 10 m de hauteur d'eau par an, en fonction de l'altitude, dans nos glaciers alpins actuels)

2. les eaux des versants : sources, fonte des glaciers affluents non coalescents, fonte des névés

3. les eaux météoriques (pluie et neige) tombant sur le glacier et sur les versants

Le second est constitué par :

1. les eaux de fonte dues au flux géothermique, qui circulent, elles, sur le fond de l'auge, où elles sont rejointes par

2. les eaux de fonte dues au mouvement du glacier, ainsi que par une petite partie des eaux de surface percolant à travers la masse du glacier.

Le premier de ces deux flux est, tout au moins en été, celui qui présente le débit plus important ; en hiver, seules subsistent les eaux du second groupe, ainsi que celles des sources pérennes.

Nous nous intéresserons ici essentiellement au rôle joué par les eaux glaciaires du premier groupe. L'Importance du flux géothermique est en effet faible et l'imperméabilité des couches profondes du glacier réduit, ainsi que nous le verrons plus loin, l'importance des eaux de percolation.

Les eaux de surface

Nous sommes assez bien renseignés sur le parcours des eaux glaciaires près de la surface du glacier de vallée :

Mais que se passe-t-il plus profondément ? Certains évoquent une nappe phréatique du type karstique, discontinue dans les trois dimensions et variable dans le temps, dont la surface se situe, selon les auteurs, de 100 m sous la surface jusqu'à 50 % de l'épaisseur du glacier. L'existence de cette nappe phréatique est susceptible de fournir une explication aux phénomènes des surges glaciaires (foirages).

À l'intérieur de cette nappe phréatique, les eaux s'écoulent dans un réseau de fractures interconnectées (d'après A.G.Fountain, article cité en bibliographie). Selon cet auteur, ce réseau de fractures offre une explication simple pour l'origine et l'évolution du système de circulation d'eau intraglaciaire et sa régénération saisonnière.

Toutefois, les dimensions de ces fractures sont en moyenne de 4 cm et l'eau y circule, en écoulement laminaire, à la vitesse de 0,5 à 4 cm par seconde. À travers un glacier épais de plusieurs centaines de mètres, il n'est pas évident que ce mode d'écoulement permette d'évacuer la totalité des eaux glaciaires de surface. L'article ne fait par ailleurs aucune allusion aux effets de paroi possibles entre glacier et rives, effets qui, selon nous, offrent aux eaux glaciaires une autre possibilité que les réseaux de fractures pour gagner plus facilement le fond d'auge.

Louis Reynaud fait, lui, appel aux propriétés physiques de la glace, qui devient très déformable en dessous de 100 à 150 m sous la surface, rendant le glacier imperméable plus bas. On pourrait donc parler d'une « surface d'écoulement intraglaciaire » située à cette profondeur, dont l'avancée du glacier doit modifier sans cesse les caractéristiques de détail.

Sur le fond d'auge

Là, ce sont les forages et les observations effectuées à partir des galeries de captage des eaux sous glaciaires qui ont permis de préciser leur parcours, tout au moins dans le cas des glaciers actuels, bien entendu, car ils ont été effectués sous une épaisseur de glace ne dépassant par 300 m, c'est-à-dire nettement inférieure à celle des grands appareils de vallée quaternaires.

Au glacier d'Argentière, par exemple, on a constaté que les eaux coulent sur le fond d'auge simultanément dans plusieurs chenaux dont la position varie dans le temps au fur et à mesure de l'avancement du glacier. Ceci a nécessité le forage, à partir de la galerie transversale creusée dans le bedrock, de plus de 20 sorties à la glace, et l'équipement en captage de 6 à 8 d'entre elles.

La même constatation a été faite à la Mer de Glace.

L'examen des formes d'érosion que présente le fond de l'auge sur le front de glaciers actuels ou celui de glaciers quaternaires disparus corrobore ces observations.

Nous pouvons donc, à présent, tracer le schéma suivant, qui résume les connaissances actuelles sur la circulation des eaux glaciaires dans la partie moyenne d'un glacier.

Mais que se passe-t-il à l'intérieur du glacier, entre le moment où les eaux superficielles disparaissent par les moulins dans les profondeurs et celui où elles apparaissent sur le fond, c'est-à-dire entre les points d'interrogation de la figure ?

  Une hypothèse de circulation des eaux a l'intérieur d'un glacier de vallée

Nous venons de voir que, sur le fond d'auge, lorsque, à proximité du front du glacier, l'épaisseur de la glace devient suffisamment faible, son contact avec le bedrock n'est pas absolument étanche et qu'il existe de nombreux chenaux empruntés par les eaux et dont la position change sans cesse. Plus à l'amont, sous une épaisseur de glace plus importante, l'existence de tels chenaux doit résulter d'une lutte incessante entre l'action érosive des eaux sur la glace et la déformation de celle-ci, qui augmente avec l'épaisseur du glacier et qui tend à refermer moulins et chenaux.

Mais où circulent les eaux avant de rejoindre le fond d'auge ? Nous pensons que les eaux glaciaires gagnent le fond d'auge en profitant du fait que l'étanchéité du glacier est réduite au contact de la glace avec les rives. Cet "effet de paroi" se traduit par l'ouverture, contre les flancs de l'auge, de conduits, tantôt subhorizontaux, tantôt subverticaux que l'on pourrait appeler "moulins de rive". Nous pensons que ces moulins de rive, points faibles dans l'imperméabilité du glacier, permettent aux écoulements proches de la surface de gagner le fond d'auge.

Où ces moulins de rive se situaient-t-ils dans un glacier de vallée quaternaire ?

Des observations effectuées lors de l'implantation de prises d'eau sous-glaciaires ont montré qu'à l'aval d'une saillie rocheuse du fond d'auge, la glace se décolle du rocher, ménageant ainsi une cavité parfois pénétrable. On peut supposer qu'il en était de même sur les flancs d'auge et que de pareils décollements existaient à l'aval des saillies des parois, en particulier dans la zone située à l'aval immédiat d'un contrefort descendu de l'un des sommets latéraux, d'une nervure en saillie sur le flanc d'auge.

La plupart des moulins de rive se situeraient ainsi à l'aval de ces contreforts.

On sait que les contreforts présentent parfois des épaulements situés plusieurs dizaines de mètre sous la surface glaciaire. Epaulements qui constituent un des traits de relief les plus caractéristiques du modelé glaciaire et que nous pensons dus, précisément, à l'action de ces eaux glaciaires.

L'érosion par les eaux glaciaires très abrasives qui parcouraient les moulins de rive était donc particulièrement importante derrière les contreforts porteurs d'épaulement, où elle s'est attaqué au versant pour donner naissance à une autre forme très caractéristique du modelé glaciaire, les "ravinements" (page en cours de rédaction).

On aboutit donc au schéma suivant, dans lequel les eaux de surface, après avoir gagné le fond d'auge par les moulins de rive, le long des flancs de la vallée, circulent dans des tunnels creusés dans la glace et dans des chenaux du bedrock (R et N channels).

Enfin, lorsque l'épaisseur de glace diminue, près de la terminaison du glacier, les eaux peuvent se rassembler en un torrent unique qui coule au fond de l'auge, souvent dans un "canyon sous-glaciaire".

Les chenaux sous-marins

A partir de quelle épaisseur de glace les moulins de rive se forment-ils ?

Question importante, à laquelle de récentes observations effectuées en Antarctique semblent apporter un début de réponse. On peut lire, en effet, dans le n°88 du 24 avril 2007 de la revue EOS qu'une mission océanographique a découvert, dans la Calving Bay (baie dans laquelle ont lieu d'importants vêlage) de la mer d'Amundsen qui draine le tiers de la glace de la calotte d'Antarctique Occidentale, deux surcreusements glaciaires laissés en mer après recul de la calotte depuis le dernier maximum. L'un d'eux est profond de 1600 m et son fond est sillonné de réseaux dendritiques à méandres qui témoignent de la présence de chenaux sous glaciaires à cette profondeur.

Des eaux glaciaires ont donc coulé jadis à 1600 m, voire plus, sous la surface de la glace ! Mais cette constatation ne saurait, bien entendu, être généralisée à tous les glaciers, en particulier aux appareils alpins. Il convient en effet de tenir compte du fait que ce glacier de l'Antarctique était soumis à ce que nous avons appelé l'effet de flottaison, qui devait diminuer le poids du glacier sur le fond et donc, semble-t-il, permettre aux eaux de rejoindre plus facilement celui-ci.

Il nous semble probable que cet effet n'était toutefois pas assez important, à l'endroit où ont été observés ces chenaux sous-glaciaires, pour décoller largement du fond la glace (n'oublions pas que, de plus, le niveau des océans se situait 300 m plus bas que de nos jours). En effet on peut penser que ces chenaux n'auraient pu se former si la glace avait été séparée du fond par une tranche d'eau assez importante dans laquelle les écoulements sous-glaciaires se seraient dilués,

On peut s'interroger également sur l'origine de ces eaux glaciaires, car la fusion superficielle devait être peu importante ici lors du dernier maximum glaciaire. Etaient-elles dues au gradient géothermique, ou bien à une éventuelle activité volcanique sous-glaciaire ? De pareils chenaux sous-glaciaires ont d'ailleurs été également observés à des profondeurs comparables sous d'autres glaciers se déversant dans l'océan.

Revenant à nos glaciers alpins, quelles preuves peut-on apporter à l'appui du schéma de circulation des eaux que nous venons d'exposer ? Le cas du Saint Eynard nous paraît constituer un premier argument.

Les eaux météoriques

Il faut également souligner une différence essentielle entre le cheminement des eaux météoriques (pluie et neige) dans une vallée fluviale et dans une vallée glaciaire.

Dans le cas d'une vallée fluviale, une section de la vallée reçoit uniquement l'apport des eaux météoriques correspondant à sa surface. Celles tombées plus en amont ont été collectées et courent dans le fond du talweg.

Dans le cas d'une vallée glaciaire, par contre, les eaux météoriques se joignent aux eaux de fonte, elles restent tout d'abord en surface et, lorsque la possibilité s'en présente, elles rejoignent le fond d'auge en empruntant les moulins de rive. Leurs actions érosives sont donc concentrées contre les parois.

Le jardinier "eaux glaciaires" arrose au jet, et non à la pomme d'arrosoir...

Conclusion

Ce schéma de circulation des eaux à l'intérieur d'un glacier, s'il se révèle exact, nous paraît particulièrement important, car il permet de fournir une explication - au moins partielle - à la formation des auges glaciaires ainsi qu'à celle des seuils, des épaules et des épaulements. On consultera à ce sujet la page sur la formation des vallées en auge (ou, selon le cas, on continuera à suivre le fil d'Ariane).

A notre connaissance, le rôle joué par les eaux glaciaires dans la formation des vallées en auge ne semble pas avoir jusqu'à présent été pris en compte dans les modélisations.