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Les grottes sous-glaciaires : des Kverkfjöll au glacier du Trient

Dossier - Grottes et cavernes, les secrets des profondeurs
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Les grottes fascinent par leur beauté et leur mystère. En calcaire, de grès ou sous-glaciaires, elles peuvent prendre différentes formes. Ces cavités abritent souvent la vie et ont même longtemps été l'abri privilégié de l'Homme. Plongez dans les profondeurs secrètes de la terre, à la découverte des grottes et cavernes.

  
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Les grottes sous-glaciaires comprennent des cavités formées par des sources d'eau chaude issue de l'activité volcanique, comme c'est le cas en Islande dans la zone volcanique des Kverkfjöll. Il existe également des poches glaciaires situées sous les glaciers tels que le glacier de Trient ou le galcier de Tête-Rousse, tous deux situés dans le massif du Mont-Blanc.

Les grottes sous-glaciaires sont formées par des torrents de fonte qui se créent un passage dans la glace soit par des moulins (sortes de conduites forcées développées par l'eau de fonte) soit par rupture de la glace dans une zone fragile. Cette dernière est due à la pression de l'eau de fonte sur une zone plus fragile.

La grotte sous-glaciaire des Kverkfjöll, en Islande

Lors d'un voyage en Islande, vous apercevrez sûrement le Vatnajokull, un dôme de glace que l'on peut encore qualifier de mini-inlandsis et qui offre quelques beaux exemples de grottes sous-glaciaires. Elles peuvent être dues à l'activité volcanique de l'Islande. Le massif se trouve en effet exactement sur la dorsale nord-atlantique. La groutte sous-glaciaire des Kverkfjöll est peut-être la plus belle et la plus célèbre grotte sous-glaciaire, formée par une source chaude volcanique, elle aussi sous-glaciaire.

En Islande, la grotte sous-glaciaire des Kverkfjöll (un site de volcans actifs) a été formée par une source chaude souterraine. © Ilja Klutman, Flickr, CC by-nc-sa 2.0

La grotte de a pu être explorée sur une distance de 2 km dans les années 80. Formées très rapidement, surtout dans le cas de sources chaudes comme c'est le cas ici, ces grottes ont une durée de vie très courte. Elles peuvent à tout moment se fermer suite à une chute de glace.

Le dôme de glace du Vatnajokull, en Islande, recèle de nombreuses grottes sous-glaciaires. © Google map, DP

Voici quelques exemples de grandes cavités glaciaires :

  • Dénivellation de + de 100 m :
    • Kverkfjöll, Islande, 525 m ;
    • Riv. du glacier de Grise-Fjord, Ile de Ellesmere, 147 m ;
    • Gouffre de Vesletuva, Spitzberg, 112 m.
  • Développement de + de 1.000 m :
    • Paradise ice cave, États-Unis, 24 000 m ;
    • Kverkfjöll, Islande, 2850 m ;
    • Grotte de Tupilaq Sulloq, Groenland, 1400 m ;
    • Riv. du glacier de Grise-Fjord, Ile Ellesmere, 1046 m.

Le glacier du Trient

Certains glaciers accumulent également de l'eau de fonte dans d'immenses cavités sous-glaciaires : ce sont les « poches » des glaciers qui se rompent de temps en temps et peuvent causer de graves catastrophes. Voici deux exemples de ces cavités qui se remplissent d'eau en plusieurs années et se vidangent d'un seul coup : le glacier de Trient et le glacier de Tête-Rousse, dans le massif du Mont-Blanc.

Le glacier du Trient (massif du Mont-Blanc, Suisse) comporte une poche sous-glaciaire, appelée Tine, qui se vidange régulièrement tous les 3 à 5 ans, provoquant une augmentation du débit du torrent émissaire.

Plusieurs dates ont marqué l'histoire de l'évolution du glacier :

  • le 17 juillet 1911 suite à une vidange de la Tine, le débit du torrent émissaire du glacier du Trient a été multiplié par deux ;
  • la période du 20 au 25 juillet 1930 durant laquelle la vidange a entraîné une petite augmentation de débit du torrent émissaire ;
  • du 6 au 8 juillet 1942,trois débâcles ont été enregistrées, celle du 7 juillet a été particulièrement dangereuse, provoquant une énorme augmentation de débit (de 3,5 m3/s normalement en été, à 26 m3/s au maximum de la vidange !) ; le volume d'eau évacué par la "Tine" a été estimé à 840000 m3 ;
  • le 6 août 1960, la débâcle a été dévastatrice, le flot ayant emporté des ponts, coupé les routes, rompu les digues. Le débit maximum enregistré au moment de la crue était de 25 m3/s, au lieu des 3,5 m3/s habituels à cette époque.

Le volume maximum de la poche d'eau a été estimé, d'après la débâcle qui a eu lieu en août 1960, à un peu plus d'un million de mètres cubes.

La catastrophe du glacier de Tête Rousse

La catastrophe du glacier de Tête Rousse (massif du Mont Blanc, France) s'est produite dans la nuit du 11 au 12 juillet 1892. La rupture d'une poche d'eau sous-glaciaire, située à 3.150 m d'altitude environ, a entraîné la libération d'une importante masse d'eau, estimée à 200.000 m3. A ces 200.000 m3 d'eau se sont ajouté les 90.000 m3 de glace qui constituaient le bouchon qui a été expulsé.

Sous le glacier de Tête-Rousse, dans le massif du Mont-Blanc, se trouvait une importante poche glaciaire. © DR

Toute cette masse en mouvement a ensuite emprunté l'étroit couloir du Bossonney, en l'érodant intensément (800000 m3 ont été mobilisés dans cette vallée). Le mélange d'eau, de glace et des matériaux érodés a donné naissance à une lave torrentielle énorme. Après de nombreux phénomènes d'embâcles et débâcles, cette masse de boue a rapidement (sa vitesse a été estimée à 14 m/s) atteint l'établissement thermal de Saint-Gervais et ses environs, où elle a tout dévasté, faisant 175 victimes. En poursuivant son chemin, elle s'est étalée dans la plaine en aval jusqu'à l'altitude de 600 m, en laissant sur place quelques 600.000 m3 de matériaux.

En 1892, après l'accumulation d'eau dans la poche du glacier Tête Rousse, une coulée torrentielle s'est déversée sur son passage. © DR

D'après les témoins, la rupture de la poche d'eau a provoqué une détonation, ainsi qu'un violent effet de souffle. La poche qui s'est rompue était constituée de deux cavités communicantes, et Vallot (1892) a estimé à 3 ou 4 mois, le temps nécessaire pour accumuler cette quantité d'eau.

Il semble, d'après les croquis exécutés par Vallot, que l'origine de la poche soit consécutive à un effet de barrage de l'écoulement sous-glaciaire par la glace, au niveau d'un seuil rocheux dans le profil longitudinal. Suite à l'érosion mécanique de la glace par les eaux, cette disposition en seuil a favorisé la constitution d'une énorme cavité sous-glaciaire, qui a progressivement débordé du seuil rocheux vers l'aval.

Lorsque la pression exercée par l'eau sur la glace a été suffisante, la partie de glace jouant le rôle de bouchon a été arrachée et pulvérisée ; le départ de l'eau accumulée dans la cavité sous-glaciaire a alors provoqué l'effondrement de la voûte amont qui la surmontait.

Depuis la catastrophe du glacier de Tête Rousse, un tunnel a été construit pour permettre l'évacuation de la poche glaciaire. © DR

Pour éviter une deuxième catastrophe de ce type, il fut décidé de construire un tunnel de drainage qui permettrait à l'eau de s'évacuer. Un premier tunnel fut foré entre 1899 et 1900. Ce tunnel avait pour objectif d'évacuer l'eau accumulée au niveau de la cavité supérieure du glacier, derrière le seuil rocheux.

Mais après son creusement, ce tunnel était à une altitude trop élevée pour pouvoir vider toutes les eaux de la poche. Il fut donc décidé de construire une nouvelle galerie d'évacuation plus à l'ouest et dont l'orifice se situerait à 3.115 mètres d'altitude.

Le tunnel devait relier la base du glacier de Tête Rousse au versant ouest qui descend vers le glacier de Bionnassay, car le versant nord est obstrué par un glacier (glacier de la Griaz). En 1904, le tunnel fut achevé et permit l'évacuation des 22.000 m3 d'eau qui s'étaient accumulés depuis 1892 dans la nouvelle crevasse. Depuis, la sortie du tunnel est régulièrement nettoyée tous les deux ans par l'ONF (Office national des forêts). Il n'y a plus jamais eu d'accident.

Janot Lamberton à l'assaut des glaciers du Groenland

Des équipes très spécialisées étudient les trous dans la glace et en particulier les moulins pour savoir comment se produisent et comment évoluent ces phénomènes. Ces conduites forcées, formées à partir des rivières qui coulent sur la glace lors de la fonte estivale, sont vides en hiver quand la glace a cessé de fondre et c'est donc pendant cette période qu'on les étudie.

Les expéditions de Janot Lamberton dans les glaciers du Groenland ont permis de réaliser de grandes découvertes géologiques. © DR

En battant en 1997 le record du monde de descente en profondeur dans la glace (192 m), Janot Lamberton se baptise glacionaute car il réalise un voyage dans le temps au cœur de la glace. Passionné de spéléologie mais aussi au service de la science, il fait partie des précurseurs de l'étude sous-glaciaire : alpinistes, spéléologues et scientifiques, les expéditions Inlandsis, conduites par Janot Lamberton, profitent du léger dégel d'été des glaciers du Groenland pour pénétrer dans ces glaces qui emprisonnent des poussières d'origine terrestre ou cosmique, et témoignent de l'évolution du climat au cours du temps et de l'impact de l'activité humaine sur l'environnement, mais aussi de la force incroyable de la vie. Ils ont en effet découvert et ramené des tardigrades, animaux d'un millimètre de long, capables de résister à des températures proches du zéro absolu.

Pour accéder à ce monde intraglaciaire, notamment au Groenland, les hommes empruntent les moulins, ces immenses gouffres creusés par les rivières nées du dégel, qui permettent de pénétrer au cœur des glaciers. Il faut faire vite car les moulins se referment (sous le poids de la glace qui se fissure) avec de fortes détonations.