Les moraines terminales et ce qu'elles révèlent sur l'histoire des glaciers
Parcourir une ancienne vallée glaciaire, c'est lire dans le paysage l'histoire de mouvements de glace qui se sont déroulés sur des millénaires. Parmi tous les indices laissés par les glaciers dans le paysage, les moraines terminales sont les plus lisibles : ces crêtes de débris accumulées au front des glaciers marquent les positions maximales atteintes par la glace lors de différentes phases d'avancée. Elles sont, en quelque sorte, les pierres milliaires de l'histoire glaciaire d'une région, chaque crête indiquant un stade particulier dans la longue relation entre le glacier et son environnement climatique.
Une moraine terminale est un bourrelet de matériaux rocheux hétérométriques, depuis la farine glaciaire jusqu'aux blocs de plusieurs tonnes, accumulé au pied du glacier par plusieurs mécanismes. La glace transporte ces débris depuis les zones d'érosion en amont et les dépose au front lorsque la vitesse de fonte égale ou dépasse la vitesse d'avance. Si le front du glacier reste en position stationnaire pendant plusieurs années, la moraine peut atteindre plusieurs dizaines de mètres de hauteur et constituer un rempart visible de loin dans le paysage.
Comment dater les moraines
La datation des moraines terminales est l'une des techniques fondamentales de la paléoglaciologie, la science qui reconstitue l'histoire des glaciations passées. Plusieurs méthodes complémentaires permettent d'attribuer des âges aux dépôts morainiques.
La datation par lichénométrie utilise la croissance prévisible de certains lichens sur les surfaces rocheuses fraîchement exposées. Le diamètre du thalle des espèces de Rhizocarpon croît à un taux connu dans chaque région, et la mesure des plus grands thalles sur les blocs d'une moraine donne une estimation de l'âge d'exposition. Cette méthode est fiable pour les moraines des derniers siècles à quelques millénaires.
La datation par exposition aux cosmogéniques, ou datation TCN (nucléides cosmogéniques terrestres), est aujourd'hui la méthode de référence pour les moraines plus anciennes. Les rayons cosmiques produisent des nucléides radioactifs rares, notamment le béryllium-10 et l'aluminium-26, dans les minéraux des surfaces rocheuses exposées à l'atmosphère. La concentration de ces isotopes dans un bloc de moraine est proportionnelle à la durée depuis laquelle il a été déposé et exposé, permettant des datations précises jusqu'à plusieurs centaines de milliers d'années.
La dendrochronologie, l'analyse des cernes des arbres qui ont colonisé les moraines après leur dépôt, fournit des datations précises à l'année près pour les moraines historiques et sub-historiques. En comparant la largeur des cernes avec les chronologies climatiques locales, les dendrochronologues peuvent reconstituer non seulement l'âge de la moraine mais aussi les conditions climatiques qui ont suivi son dépôt.
Les moraines et le Petit Âge Glaciaire
En Europe alpine, les moraines les plus fraîches et les mieux conservées datent du Petit Âge Glaciaire, la période de refroidissement qui a culminé entre environ 1650 et 1850 de notre ère. Ces moraines, souvent couvertes d'une végétation encore clairsemée, se trouvent à quelques kilomètres seulement en aval des fronts glaciaires actuels, témoignant de l'ampleur du recul survenu depuis le maximum d'extension de cette période.
Devant le glacier d'Argentière dans le massif du Mont-Blanc, la moraine terminale du Petit Âge Glaciaire forme un arc bien visible en travers de la vallée de Chamonix. Des cartes et gravures historiques datant du XVIIe et XVIIIe siècle montrent le glacier avançant jusqu'à menacer directement les villages de la vallée, une réalité que les moraines confirment et précisent géographiquement.
En Norvège, les moraines du Petit Âge Glaciaire devant des glaciers comme le Nigardsbreen dans le Jostedalsbreen ont été datées avec une précision dendrochronologique remarquable, permettant de reconstituer la dynamique du glacier année par année pendant plusieurs siècles.
Les complexes de moraines et les stades glaciaires
Dans les régions qui ont été englacées lors des grandes glaciations du Quaternaire, on observe souvent des systèmes de moraines emboîtées correspondant à des stades glaciaires successifs de plus en plus anciens. Les moraines les plus anciennes, déposées lors des glaciations maximales il y a plusieurs dizaines ou centaines de milliers d'années, sont généralement dégradées par l'érosion et difficiles à distinguer du paysage environnant. Les moraines plus récentes sont progressivement mieux conservées.
Dans les Alpes, les moraines du Dernier Maximum Glaciaire, daté d'environ 20 000 à 26 000 ans avant le présent, descendent jusqu'aux plaines préalpines suisses, autrichiennes et italiennes. Les amphithéâtres morainiques du lac de Garde et du lac de Côme en Italie du Nord sont des exemples classiques de ce type de dépôts : des systèmes concentriques de crêtes marquant les positions successives du front de l'immense glacier qui occupait la vallée de l'Adige.
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La lecture des moraines dans la pratique de terrain
L'analyse d'une moraine terminale sur le terrain requiert une lecture attentive de plusieurs indices. La composition des débris donne des informations sur la géologie du bassin versant glaciaire et parfois sur la distance de transport depuis les zones d'érosion. La forme générale de la crête, en arc de cercle face à la vallée ouverte, confirme son origine terminale. La présence de till (dépôt glaciaire non trié) et l'absence de stratification distinguent les moraines des dépôts fluvio-glaciaires stratifiés qui se forment plus à l'aval.
La disposition en gradins de plusieurs moraines successives permet de reconstituer les stades de recul d'un glacier. Entre chaque crête, si des matériaux morainiques sont absents ou très discontinus, c'est que le glacier a reculé rapidement sans stationner. Une série de petites moraines rapprochées témoigne au contraire d'une succession de petites oscillations ou d'un recul progressif avec des pauses.
Les moraines comme barrages et comme dangers
Les moraines terminales ne sont pas que des archives géologiques : elles jouent aussi un rôle géomorphologique actif. En retenant les eaux de fonte derrière elles, elles créent des lacs proglaciaires qui constituent à la fois des écosystèmes précieux et des risques potentiels de vidange soudaine.
La solidité d'une moraine terminale comme barrage dépend de sa composition : une moraine riche en sédiments fins et en glace morte, c'est-à-dire des blocs de glace enfouis dans les débris, est particulièrement vulnérable à la rupture. Lorsque la glace morte fond, elle laisse des vides qui déstabilisent la structure. Plusieurs catastrophes hydrologiques dans l'Himalaya ont été causées par la rupture de moraines terminales contenant de la glace morte, dont la fonte progressive fragilisait le barrage naturel.
La connaissance de la composition interne des moraines, obtenue par des sondages géophysiques et des forages, est donc une information cruciale pour l'évaluation des risques dans les vallées en aval des lacs proglaciaires. Les programmes de surveillance mis en place dans des pays comme le Pérou, le Népal et la Bolivie incluent systématiquement des inspections des moraines terminales des principaux lacs glaciaires.