Erratiques glaciaires et stries : les empreintes de la glace dans la roche
Parmi tous les indices laissés par les glacières disparus, les blocs erratiques et les stries glaciaires sont parmi les plus frappants et les plus accessibles à l'observation directe. Un bloc de granite posé seul au milieu d'une plaine calcaire, à des centaines de kilomètres de tout affleurement de roche ignée, défie l'intuition du promeneur. Les stries parallèles gravées dans un affleurement rocheux poli à flanc de colline semblent l'œuvre d'un outil géant. Ces traces ont joué un rôle central dans l'histoire des sciences de la Terre au XIXe siècle, lorsque les géologues ont commencé à comprendre que d'immenses masses de glace avaient autrefois recouvert une grande partie des continents.
La lecture de ces indices est devenue une discipline à part entière. Elle permet de reconstituer les directions d'écoulement des anciens glaciers, les distances de transport, les vitesses relatives, et parfois les conditions thermiques à la base de la glace. Explorer la carte des glaciers actuels offre une perspective contemporaine sur les processus qui produisent encore aujourd'hui des blocs erratiques et des surfaces striées dans les zones de glacier actif.
Qu'est-ce qu'un bloc erratique ?
Un bloc erratique est un fragment de roche qui a été transporté par un glacier depuis sa zone d'origine jusqu'à un lieu éloigné où la composition lithologique est différente. La distance de transport peut varier de quelques centaines de mètres à plusieurs centaines de kilomètres. L'identification d'un erratique repose sur la comparaison minéralogique et géochimique : si un bloc de gneiss est posé sur un soubassement de calcaire, et qu'une analyse montre que ce gneiss correspond exactement à un type rocheux affleurant à 300 kilomètres au nord, la conclusion s'impose.
La taille des erratiques varie considérablement. Certains sont des cailloux de quelques centimètres. D'autres sont des blocs monumentaux. La Pierre à Martin à Mormont, en Suisse, pèse plusieurs dizaines de tonnes. Le bloc de Folatères dans le Valais, transporté depuis la région du Mont-Blanc, est visible à flanc de coteau comme un monument naturel. Aux États-Unis, le Madison Boulder dans le New Hampshire — un granodiorite estimé à plus de 5 000 tonnes — est l'un des plus grands erratiques répertoriés d'Amérique du Nord.
Comment les glaciers transportent les roches
Le transport glaciaire de débris rocheux opère par plusieurs mécanismes selon la position des fragments dans ou sous le glacier. Le transport supraglaciaire concerne les blocs tombés des parois rocheuses sur la surface du glacier par des éboulements ou des chutes de pierres. Ces matériaux voyagent en surface, visibles sous forme de bandes sombres sur les glaciers de montagne comme le Mer de Glace dans les Alpes françaises. Le transport englacial implique des débris incorporés dans la masse de la glace à différentes profondeurs. Le transport subglaciaire, à la base du glacier, est le plus actif pour l'érosion et la modification des roches transportées.
Les blocs subglaciaires sont pressés contre le soubassement par le poids de la glace qui les surmonte. Cette pression, combinée au mouvement relatif entre la glace et la roche, produit une abrasion intense qui arrondit les arêtes des blocs. Les erratiques transportés subglacialement présentent souvent des surfaces polies, rainurées ou striées — témoins directs des contraintes mécaniques subies pendant le transport.
Les stries glaciaires : formation et lecture
Les stries glaciaires sont des sillons gravés dans les surfaces rocheuses par des fragments anguleux enchâssés dans la base d'un glacier en mouvement. Chaque strie représente le passage d'un fragment rocheux suffisamment dur pour inciser la roche sur laquelle il glisse. La largeur et la profondeur d'une strie reflètent la taille du fragment abrasif, la pression exercée par la glace, et la résistance relative de la roche striée et du fragment lui-même.
La lecture des stries permet de déterminer la direction d'écoulement du glacier qui les a créées. Sur un affleurement donné, plusieurs générations de stries peuvent se croiser si le même point a été recouvert par des glaciers successifs s'écoulant dans des directions différentes. Dans les régions ayant connu plusieurs cycles glaciaires, l'analyse des stries requiert donc une attention particulière à leur stratigraphie relative.
La roche polie et striée par la glace présente une brillance caractéristique qui contraste avec les surfaces altérées non glaciaires. Sur les quartzites, granites et grès fins du Bouclier canadien, du Massif armoricain ou des Highlands écossais, ces surfaces polies sont parfois spectaculaires, ressemblant à du marbre travaillé au tour. La localité de Montville dans le New Jersey présente des affleurements de calcite et de calcaire striés qui ont été des sites d'étude classiques depuis le XIXe siècle.
Les erratiques comme marqueurs paléoglaciologiques
L'identification des zones sources des erratiques permet de tracer des lignes d'écoulement des glaciers anciens avec une précision qui complémente les méthodes géophysiques et sédimentologiques. En Scandinavie, les erratiques de rapakivi granite — un type de granite caractéristique de la région de Vyborg en Finlande — ont été retrouvés jusqu'en Allemagne du Nord, traçant la route de la calotte fennoscandienne vers le sud-ouest. En Amérique du Nord, les erratiques de granite rose du Bouclier précambrien des Grands Lacs ont été retrouvés dans les États du Midwest, suivant les lobes de la calotte laurentidienne.
La datation des erratiques par les méthodes cosmogéniques — notamment la mesure du béryllium-10 produit par les rayonnements cosmiques sur les surfaces exposées après l'abandon par le glacier — permet d'estimer la date à laquelle le bloc a été déposé. Ces données affinent considérablement la chronologie de la déglaciation et ont parfois remis en question des reconstructions paléoglaciologiques établies sur des bases sédimentologiques seules.
Les erratiques dans l'histoire des sciences
Avant que la théorie glaciaire ne s'impose au milieu du XIXe siècle, les blocs erratiques posaient un problème embarrassant aux géologues. La théorie diluviale, soutenue par beaucoup jusqu'aux années 1830, attribuait leur transport à un déluge universel dont les eaux auraient charrié ces blocs sur de grandes distances. C'est Louis Agassiz, glaciologue suisse, qui a définitivement établi en 1840 la théorie des âges glaciaires dans son ouvrage Études sur les glaciers, en utilisant entre autres la distribution des erratiques comme argument central. La démonstration reposait sur l'observation que les blocs se trouvaient exactement dans la position prédite par le transport glaciaire, non par un courant d'eau.
Pierre Martel au XVIIIe siècle avait déjà remarqué, lors de ses voyages à Chamonix, que les guides locaux attribuaient les blocs dispersés dans la vallée au retrait des glaciers. Agassiz a formalisé cette intuition populaire en un cadre scientifique rigoureux qui a révolutionné la géologie quaternaire.
Voir les stries et erratiques aujourd'hui
Pour observer des stries glaciaires et des erratiques, il n'est pas nécessaire de se rendre dans des zones reculées. En France, les roches polies et striées sont visibles dans les Alpes, les Vosges, le Massif central et le Massif armoricain. Le Val de Bagnes en Valais suisse, la péninsule de Dingle en Irlande, la vallée de Chamonix en France et les lacs Finger Lakes de l'État de New York offrent des exemples facilement accessibles et bien étudiés de ces formes d'érosion glaciaire héritées.