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Dynamique périglaciaire actuelle et passée : apport de l'étude micromorphologique et de l'expérimentation - article ; n°3 ; vol.24, pg 113-132

De
21 pages
Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Année 1987 - Volume 24 - Numéro 3 - Pages 113-132
To allow a precise paleoclimatic approach of penglacial quaternary deposits, it is necessary to compare detailed fossil observations with thoses performed in an active environment It is the reason why the knowledge of the basic processes — in other words ice tensing, differential frost heave and cnogemc fabric stability of sediment during melting — and these of the microfabric induced by such basic processes after repeated freeze-thaw cycles allow the understanding of the dynamic of the fossil cryosoils. Experimental approach appears to be an obliged complement to determine the initial steps of their evolution, which are usually difficult to observed in active sites. This work permits to determine the climatic signature of fossil cryosoils and on this base the reconstruction of paleoclimatic sequences of events in periods where the micropaleontological or palynological approaches are generally ineffective
Pour permettre une approche paléoclimatique fine des formations quaternaires de type périglaciaire, il s'avère indispensable de confronter les observations détaillées de terrain avec celles effectuées en milieu actif. Pour cette raison, la connaissance des processus de base : la ségrégation de glace en lentilles, le gonflement criogénique différentiel et la stabilité des agrégats criogéniques lors du dégel, et celle de la signature microscopique que ces processus imposent aux sediments après de nombreux cycles gel-degel permettent de comprendre la dynamique du faciès cryopédologique observé dans un contexte fossile. A ce propos, l'expérimentation permet de saisir les étapes initiales de l'évolution, difficilement observables en milieu actif. Ces approches aboutissent à une signature climatique des figures fossiles et permettent sur cette base la construction de séquences paléoclimatiques dans des domaines où la micropaléontologie ou la palynologie restent généralement muettes.
20 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
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Madame Brigitte Van Vliet-
Lanoë
Dynamique périglaciaire actuelle et passée : apport de l'étude
micromorphologique et de l'expérimentation
In: Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Volume 24 - Numéro 3 - 1987. pp. 113-132.
Abstract
To allow a precise paleoclimatic approach of penglacial quaternary deposits, it is necessary to compare detailed fossil
observations with thoses performed in an active environment It is the reason why the knowledge of the basic processes — in
other words ice tensing, differential frost heave and cnogemc fabric stability of sediment during melting — and these of the
microfabric induced by such basic processes after repeated freeze-thaw cycles allow the understanding of the dynamic of the
fossil cryosoils. Experimental approach appears to be an obliged complement to determine the initial steps of their evolution,
which are usually difficult to observed in active sites. This work permits to determine the climatic signature of fossil cryosoils and
on this base the reconstruction of paleoclimatic sequences of events in periods where the micropaleontological or palynological
approaches are generally ineffective
Résumé
Pour permettre une approche paléoclimatique fine des formations quaternaires de type périglaciaire, il s'avère indispensable de
confronter les observations détaillées de terrain avec celles effectuées en milieu actif. Pour cette raison, la connaissance des
processus de base : la ségrégation de glace en lentilles, le gonflement criogénique différentiel et la stabilité des agrégats
criogéniques lors du dégel, et celle de la signature microscopique que ces processus imposent aux sediments après de
nombreux cycles gel-degel permettent de comprendre la dynamique du faciès cryopédologique observé dans un contexte fossile.
A ce propos, l'expérimentation permet de saisir les étapes initiales de l'évolution, difficilement observables en milieu actif. Ces
approches aboutissent à une signature climatique des figures fossiles et permettent sur cette base la construction de séquences
paléoclimatiques dans des domaines où la micropaléontologie ou la palynologie restent généralement muettes.
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Van Vliet-Lanoë Brigitte. Dynamique périglaciaire actuelle et passée : apport de l'étude micromorphologique et de
l'expérimentation. In: Bulletin de l'Association française pour l'étude du quaternaire - Volume 24 - Numéro 3 - 1987. pp. 113-
132.
doi : 10.3406/quate.1987.1839
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/quate_0004-5500_1987_num_24_3_1839Bulletin de l'Association française 1987-3, pages 113-132
pour l'étude du Quaternaire .
DYNAMIQUE PÉRIGLACIAIRE ACTUELLE ET PASSÉE
APPORT DE L'ÉTUDE MICROMORPHOLOGIQUE
ET DE L'EXPÉRIMENTATION
par Brigitte VAN VLIET-LANOË*
RÉSUMÉ
Pour permettre une approche paléochmatique fine des formations quaternaires de type penglaciaire, il s'avère indispensable de
confronter les observations détaillées de terrain avec celles effectuées en milieu actif Pour cette raison, la connaissance des processus de
base : la ségrégation de glace en lentilles, le gonflement cnogénique différentiel et la stabilité des agrégats cnogeniques lors du dégel, et
celle de la signature microscopique que ces processus imposent aux sediments après de nombreux cycles gel-degel permettent de
comprendre la dynamique du faciès cryopedologique observe dans un contexte fossile. A ce propos, l'expérimentation permet de saisir
les étapes initiales de l'évolution, difficilement observables en milieu actif Ces approches aboutissent à une signature climatique des figures
fossiles et permettent sur cette base la construction de séquences paleoclimatiques dans des domaines où la micropaléontologie ou la
palynologie restent généralement muettes.
Mots-clés : périglaciaire, pédologie, cryoturbations, sohfluxion, micromorphologie, experimentation
ABSTRACT
PRESENT AND PAST PERIGLACIAL DYNAMIC : CONTRIBUTIONS OF THE MICROMORPHOLOGY AND THE EXPERI
MENTS.
To allow a precise paleoclimatic approach of penglacial quaternary deposits, it is necessary to compare detailed fossil observations
with thoses performed in an active environment It is the reason why the knowledge of the basic processes — in other words ice tensing,
differential frost heave and cnogemc fabric stability of sediment during melting — and these of the microfabric induced by such basic
processes after repeated freeze-thaw cycles allow the understanding of the dynamic of the fossil cryosoils. Experimental approach appears
to be an obliged complement to determine the initial steps of their evolution, which are usually difficult to observed in active sites. This
work permits to determine the climatic signature of fossil cryosoils and on this base the reconstruction of paleoclimatic sequences of events
in periods where the micropaleontological or palynological approaches are generally ineffective
Key-words : penglacial, pedology, cryoturbations, solifluction, microfabric, experiments.
Or, pour pouvoir passer d'un milieu à un autre, INTRODUCTION
il s'avère nécessaire d'utiliser les mêmes méthodes
d'étude sur le terrain, c'est-à-dire des descriptions
Les méthodes d'étude du milieu périglaciaire minutieuses de type pédologique (adaptation du levé
type Soil Survey Manual) associés à un levé mi- divergent étonnamment selon que l'on s'adresse à un
crostratigraphique fin. Ce travail, applicable égalecontexte actif ou à un contexte fossile. Dans les
ment aux horizons superficiels, permet d'évaluer la paléo-milieux, les auteurs évitent généralement
vitesse d'évolution des phénomènes, leur genèse et l'étude de décapages horizontaux tandis qu'en
leur succession chronologique et, par là, de pouvoir milieu actif le creusement de profil est quasiment
en extraire un signal paléoclimatique. exceptionnel.
• Centre de Géomorphologie du CNRS, Rue des Tilleuls — 14000 Caen (France). 114
chewan en soumettant un milieu limono-sableux En milieu naturel, il existe un certain nombre de
gorgé d'eau à 45 alternances de gel-dégel; ceci lui mécanismes dont les effets convergent tels que le
a permis de mettre en évidence une structure lgonflement cryogénique et le gonflement à l'hydrata
amellaire simple (isoband fabric) et une plus comtion des argiles, la rétraction thermique et le retrait
plexe (banded fabric) dont nous parlerons un peu par dessiccation. Il est donc nécessaire d'étudier les
plus loin. Les expériences effectuées à Liège avec A. transformations internes que ces différents méca
Pissart (1970) et à Caen, avec J.P. Coutard nous ont nismes imposent au sédiment par le biais d'une
permis de mettre en évidence que la glace de étude de leur organisation à l'échelle microscopique.
ségrégation se développait à partir de fissures de En d'autres termes, la micromorphologie trouve ici
retrait (Van Vliet-Lanoë et al, 1986) s'ouvrant imun champ d'action nettement plus large que celui
médiatement à l'aval du front de gel (effet de traditionnel de la pédologie ou de la paléopédologie.
courbure de pore). Cette morphologie de retrait Nous savons que la glace de ségrégation, plus subsiste d'ailleurs lorsque la descente du front de gel particulièrement en lentilles, est susceptible de est rapide et l'intensité de la glace de ségrégation est débiter les sédiments en agrégats lamellaires, polyé peu importante (photo 1). Elle peut d'ailleurs s'edriques, prismatiques ou granulaires selon les condi xprimer complémentairement par l'apparition d'une tions thermiques, le type de drainage et les caracté structure prismatique (Journaux et Coutard, 1972). ristiques texturales du milieu (Van Vliet-Lanoë,
Par contre, en profondeur, la morphologie des 1985). La localisation de ces structures caractéristi
agrégats évolue sous la pression exercée par la glace ques dans les sédiments permet d'appréhender la
de ségrégation en cours de croissance et les agrégats façon dont le gel s'est effectué. La déformation de
sont nettement plus compactés (photo 2), surtout si la morphologie des agrégats permet par contre de
la initiale en place a pu être accentuée comprendre comment le dégel du sol se produit
par un accroissement supplémentaire lorsque les habituellement.
eaux de fonte superficielles peuvent s'infiltrer en L'apport de l'expérimentation apporte un com profondeur dans les horizons encore gelés (inversion plément à notre propos : en simplifiant les paramèt du gradient thermique). res intervenant en milieu naturel, par exemple en
Un carottage en milieu gelé (expérience gazoduc, contrôlant la qualité du drainage, la vitesse du gel
Caen, Van Vliet et al, 1984) et le remplacement et du dégel dans des matériaux dont les caractéristi
isovolumique de la glace par une résine a permis ques sont bien définies, on peut mettre en évidence
d'ailleurs de visualiser l'importance du retrait sur la les étapes initiales des processus, souvent difficiles
nucléation des lentilles de glace (fig. 1). à observer en milieu actif et impossible à comprend
La localisation des lentilles peut donc être guidée re en milieu actif et impossible à comprendre en
par toute discontinuité texturale (stratification, acmilieu fossile.
cumulation texturale) ou toute rupture dans l'aNous proposerons ici 4 groupes d'exemples et
limentation capillaire (pierre, structure préexistante) leurs applications paléoclimatiques :
comme l'avait observé empiriquement P. Shumskii — l'acquisition de la structure lamellaire simple
(1965). et la granulation,
A texture égale, les agrégats de surface sont donc — l'acquisition du squeletane et des coiffes, leur moins compacts que ceux prélevés en profondeur relation avec l'illuviation, (Van Vliet et al, 1984) et donc nettement plus — le processus d'injection et d'apparition des sensibles à une destruction lors de la réhumectation
cryoturbations, au dégel. Par contre, dans des conditions de gel et
— le processus de cryoreptation initiale et la de dégel égales, de faibles variations de la teneur en
solifluxion périglaciaire. argiles sont suffisantes pour expliquer une stabilité
plus marquée des agrégats les plus argileux
(photo 3) : la fraction argileuse influe non seulement
sur la gélivité des matériaux, mais également sur leur I - STRUCTURE LAMELLAIRE ET GRANU
capacité de mémorisation des contraintes qui leur LATION
ont été appliquées (Tessier, 1984; Grimaldi et
Tessier, 1986); ces caractéristiques vont permettre,
Le rôle de la glace de ségrégation en lentilles pour d'une part, une déformation plastique, donc irr
débiter le sédiment en agrégats lamellaires est connu éversible de l'agrégat (Van Vliet, 1985) et, d'autre
depuis longtemps (Kokkonen, 1917). part, la formation d'une croûte d'argiles et de silts
Nous devons les premiers essais expérimentaux orientés perpendiculairement aux contraintes qui va
assortis à une étude microscopique à J. Dumanski, sceller l'agrégat et accentuer sa résistance, comme
1964 et S1 Arnaud, 1966. Il a reproduit avec succès nous l'avions observé en milieu fossile [photo 4]
la structuration observée dans les sols du (Haesaerts et Van Vliet, 1973). Enfin, si la tempe- .
115
beek-Oppem en Belgique : colluvions du Pleistocene rature descend largement en dessous de la tempér
moyen à S'-Gorgon près de Ribeauvillé dans les ature de nucléation (environ — 0,3 °C), les eaux
Vosges, etc.). absorbées à la surface des minéraux existant au sein
des agrégats déjà gelés (frange gelée) pourront Sous l'effet d'alternances répétées gel-dégel en
migrer vers les lentilles en corfrs de croissance et de milieu très argileux, les différents types de structure
microscopiques fissures de retrait internes aux agré peuvent évoluer en raison de contraintes latérales et
gats pourront s'ouvrir perpendiculairement à la donner naissance par déformation plastique à des
pénétration du froid (fissures concentriques dans un agrégats arrondis souvent associés, soit aux cryotur-
agrégat isolé, laminaires dans un ensemble d'agré bations, soit à la gélifluxion comme nous allons le
gats, fig. lb). Ces microfîssures pourront donc servir voir; en milieu argileux engorgé cependant, ce type
éventuellement de site de nucléation secondaire d'agrégats apparaît souvent dans l'horizon de sur
pour la glace lors de phénomène de regel ou de cycle face. C'est ce mécanisme qui préside également à la
de gel ultérieur. cassure et à la granulation des revêtements argileux
de pores (papules), observés dès 1972 par M. Ja- Néanmoins, tous ces processus, compaction
magne et que nous avons pu reproduire expérmécanique liée à la pression exercée par la glace en
imentalement. De ce fait, les papules peuvent de par cours de croissance et ultra dessiccation (pF théori
leurs forme se faire colluvionner dans les macroporque de la glace : 6.2) liée aux basses températures
es du sol (photo 5). contribuent au tassement des agrégats.
La connaissance expérimentale des caractéristiCette compaction mécanique et physique est
ques des agrégats cryogéniques permet donc de appelée résiduelle par les géotechniciens
comprendre leur comportement sur le terrain en ou encore surconsolidation; elle augmente rapide
milieu actif, leur stabilité dépend aussi des températment puis s'équilibre avec un nombre croissant de
ures atteintes : les agrégats sont nettement plus cycles de gel-dégel (Van Vliet et al, 1984). En raison
stables en milieu arctique qu'en milieu alpin en de leur stabilité, ces agrégats peuvent être remaniés
raison de l'exploitation plus poussée des réserves en par le ruissellement sous forme de nodules, voire de
eau absorbée, conséquence des températures très galets mous (surtout s'ils sont constitués par des
basses. Ceci impliquera une différence de dynamimatériaux relativement argileux), comme l'a observé
que périglaciaire, notamment sur pente (voir IV). A. Pissart sur le terrain dans la région de Fort Chimo
(Labrador, Canada) et comme nous l'avons constaté En milieu fossile, leur persistance est un excellent
à maintes reprises dans les paléoformations (format traceur d'un gel saisonnier profond si l'on observe
ions alluviales weichséliennes de Beerse et Wezem- un accroissement de l'épaisseur des agrégats vers le
a)
1 cm
Fig. 1. — Expérience franco-canadienne du gazoduc, 3e gel; échantillon prélevé gelé par carottage, séché par sublimation avec remplacement
isovolumique glace-résine (pointillé : boulettes; hachures : pierre).
a) localisation des masses de glace de ségrégation (en noir) dans un limon hétérogène; les lentilles nucléent à la base de boulettes plus
compactes et argileuses,
b) détail microfentes de retrait au sein d'un agrégat argileux.
Fig. 1. — Franco-canadian experiment « gazoduc », 3d freezing; frozen core, frost dried with isovolumic replacement of ice by a plastic résine
(dotted : aggregate; hatching : stones).
a) location of ice lenses (black) in an heterometric loam; lenses crystallise below more compact and clayish aggregates
b) detail : retraction microfissures in a clayish aggregate 116
FROID
pF<6.2 migration de vapeur seule
lente
d'eau f adsorbee^
-0.3°
frange gelée
I J TCîTTTÏ
chaœDk
Fig. 2. — Modèle simplifié de formation des lentilles de glace dans un limon (modifié de Van Vliet-Lanoë 1985)
Fig. 2. — Simplified model of ice lenses formation in a loam.
(fig. 3a). Dans le nord de la France et en Belgique, bas, résultante classique de l'amortissement de
ces conditions se trouvent réunies dans la première l'onde de gel, ou plus exactement des positions
partie du Tardiglaciaire; en France du Sud-Ouest successives du front de gel en relation avec les
elles ont pu également exister juste après l'interstade caractéristiques thermiques et hydriques du milieu
de Denekamp (vers - 30 000 BP). (fig. 3c). On peut ainsi observer, comme c'est le cas
en Bretagne du Nord et de l'Ouest, la superposition
de 2 ou 3 séquences structurales simples intercalées
entre des paléosols différents (Van Vliet, 1986, fig.
II - ACQUISITION DU SQUELETANE ET DES 3d).
COIFFES, LEUR RELATION AVEC LE Par contre, la séquence de base peut être plus
LESSIVAGE complexe, comme celle que l'on observe en présence
de gleys de toundra fossiles ou en présence d'un
thermokarst en milieu arctique (fig. 3b). Ici, le
La formation d'une coiffe épaisse et stable à la contact brutal entre un horizon avec structure lamell
face supérieure des agrégats cryogéniques ou des aire très fine évolué physico-chimiquement et un
fragments rocheux inclus dans le sol constitue une horizon assez compact à structure lamellaire
des signatures principales du caractère périglaciaire moyenne peut être interprété comme le sommet d'un
d'un sédiment. C'est ce que les auteurs anglophones pergélisol (Van Vliet, 1976). En effet, les observat
appellent un "silt capping" ou "silt droplets". ions en milieu actif montrent que le sommet du
pergélisol ou parfois de la base de la couche active Si la texture est assez peu stable (limons, sables
est enrichi en glace de regel (Hoekstra, 1964) et son silteux), en conséquence d'alternances répétées de
agrégation est particulièrement stable (un agrégat ségrégation de glace et de lavage à la fonte, les
humide ne se défait pas alors qu'il est plongé dans agrégats peuvent subir une transformation progres
l'eau). De plus, une expérience effectuée à Caen a sive caractérisée par Y acquisition d'une coiffe et d'un
permis d'obtenir un tel saut textural associé à une revêtement granoclassé de grains libres (squeletane) et
hypercompaction lors du gel d'un limon en présence aboutir progressivement à la microstructure triée
d'une nappe d'eau superficielle et confinée (Van typique du gel saisonnier profond. Ce processus est
Vliet, 1987a). C'est la démonstration de l'hypothèse en général associé à une réorganisation granulomé-
cryogénique des horizons de type fragipan (Van trique plus ou moins importante du profil « pédo
Vliet et Langohr, 1981). Cette compaction équivaut logique » et peut participer à la constitution de
grosso modo à l'évolution d'un sommet de pergélisol certains horizons d'accumulation texturale tels que
dans un contexte arctique humide et decarbonate les limons à doublets, les horizons argiliques ou les 117
SOLS SUR PERGELISOL SOLS A GEL SAISONNIER
r, PROFOND A B
GEL
non gelé
Sol boréal biséquum Fragipan G 1 e y de
toundra
Fig. 3. — Séquences de structuration cryogénique en milieu limoneux (modifié de Van Vliet-Lanoë 1985).
Fig. 3. — Sequences of cryogenic fabrics developed in a loam.
semelles d'accumulation limoneuse si fréquentes phénomènes de micro-érosion en chenaux ou peu
dans les massifs anciens. vent être reprises par la ségrégation de glace.
Sur le terrain, la coiffe est facilement détectable En même temps que la coiffe, se constituent des en raison de sa teneur en argiles et silts quartzeux grains lavés formant un squeletane selon la défini
plus élevée que dans la matrice du sol. Elle peut tion de R. Brewer (1976) apparaissant progressive
atteindre plusieurs millimètres d'épaisseur et parfois ment dans les pores et les fissures interagrégats. Ces le centimètre sur gros blocs. grains, cryoexpulsés par la glace de ségrégation,
Elle est en général constituée de silts et d'argiles forment un revêtement blanchâtre et meuble connu
qui montrent au microscope une faible biréfringence sous le terme de « whithish powdering » chez les
(Fedorova et Yarilova, 1972; Van Vliet-Lanoë, 1976), pédologues soviétiques et « podzol flour » chez les
si une pigmentation secondaire par des composés anglo-saxons. Ce revêtement montre progressive
organiques ou des hydroxydes de fer bactériens ne ment un grano-classement inversé (photo 7) très
masque pas ce phénomène; cette faible biréfringence caractéristique (Van Vliet-Lanoë, 1976; Curmi, 1979)
suggère une accumulation de floculats d'argiles qui nous a fait dénommer le type d'organisation
(pseudosilts) plutôt qu'un vrai argilane. Cette coiffe micromorphologique présentant ce revêtement struc
peut être également constituée par des particules ture lamellaire triée, les éléments les plus grossiers
organiques ou ferriques, des boulettes fécales ou des étant situés à la base de l'agrégat ou du bloc
fragments de revêtements argileux (papules) et in sus-jacent. Cette organisation microstructurale cor
clure des grains de pollens, des nodules organo- respond à la « banded fabric » de J. Dumanski
ferriques, des sclérotes, etc. Le plus souvent, il s'agit (1964). De plus, les grains du squeletane sont fr
de l'inclusion de rares grains de quartz ou de équemment verticalisés s'ils présentent une quelcon
paillettes de micas généralement sédimentées à plat. que elongation (Van Vliet-Lanoë, 1982), ce qui
Elle peut être massive ou stratifiée (photo 6) mono confirmerait la prise en charge et le tri sélectif des
ou polygénétique selon l'histoire du dépôt. Certaines particules par la glace de ségrégation en cours de
coiffes très épaisses, comme celles qui se trouvent à cristallisation. D'autre part, les grains de squeletane
la surface de gros blocs, présentent parfois des peuvent être constitués par toutes sortes d'éléments 118
mentaux à saturation hydrique (petit modèle). A stables, quartz, feldspaths, micas, papules, pédonod
ules divers, sclérotes, etc. Liège, nous avons pu obtenir une ébauche avec 8
cycles (loess carbonate, petit modèle). A Caen, nous Ce type d'organisation peut se présenter aussi
avons observé un développement à peine plus faible bien à l'échelle microscopique que macroscopique,
que celui obtenu par J. Dumanski en 25 cycles dans même au sein d'un même profil (Van Vliet-Lanoë,
un limon imparfaitement drainé (non saturé, grand 1985); il est en outre bien connu des pédologues
modèle). travaillant en milieu boréal et subarctique (Du-
manski et S'- Arnaud, 1964; Bjorkhem et Jongerius, La structure lamellaire et la ségrégation du
1974; Harris et Ellis, 1980; Fedorova et Yarilova, squelette sont les deux premiers phénomènes à se
1972, etc.) mais il existe également en milieu alpin manifester. Elles peuvent apparaître ponctuellement
comme nous avons pu le constater à plusieurs au cours d'un seul cycle (Van Vliet-Lanoë et Lang-
reprises dans les Alpes, aussi bien en milieu acide hor, 1981); la coiffe et le granoclassement appar
que carbonate. aissent plus progressivement. Ces caractéristiques
nous permettent, dans le cas d'un cycle annuel, Ce type d'organisation a également été fréquem
d'utiliser le degré d'évolution des structures cryogément décrit en association avec des phénomènes
niques dans la perspective des datations relatives (Van périglaciaires fossiles (Fitzpatrick, 1974; Romans et
Vliet-Lanoë, 1983). Robertson, 1974; Van Vliet-Lanoë, 1976; Van Vliet-
Lanoë et Flageollet, 1981; Vazart, 1983). Ce type d'organisation est valable dans tous les
milieux ayant subi une alternance répétée de gel- En milieu à drainage imparfait, où la ségrégation
dégel. Il s'observe aussi bien en milieu cryoturbé que de glace est efficace, ce type d'organisation peut se
dans les formations solifluées sur pente : il peut être développer rapidement. Sur le terrain, il faut
combiné avec la déformation plastique des agrégats compter une centaine de cycles pour qu'il s'ébauche
menant à l'apparition d'une structure granulaire et un millier pour être bien exprimé. Le tri est
empâtée dans une masse de grains lavés (et de beaucoup plus efficace en milieu expérimental (envi
papules dans le cas des sols). ron 3 fois) en raison d'un meilleur contrôle des
paramètres thermiques et hydriques (Van Vliet-La D'autre part, ce type d'organisation est assez
noë et al, 1984). J. Dumanski (1964) a le premier différent de celui existant en milieu à chasse d'eau
reproduit ce type de structure en 45 cycles brutale exempt de gel comme l'a décrit G. Bocquier
Photo 1. — Traces de ségrégation de glace en lentilles peu évoluées; horizon superficiel (6 cycles gel-dégel expérimentaux); Les fentes
résiduelles correspondent quasiment à des fentes de retrait.
Photo 1. — Ice tensing traces, poorly developed, experimental superficial horizon. The fissures correspond to retraction figures.
Photo 2. — Traces de ségrégation de glace en lentilles très développées; sommet du pergélisol dans un thermokarst (Labrador, Canada). Noter
le caractère massif et compact des agrégats.
Photo 2. — Well developed traces of ice tensing; permafrost table in a thermokarstic slump (Labrador, Canada). Notice the massive and compact
character of the aggregates.
Photo 3. — Différence de stabilité des agrégats cryogéniques selon leur teneur en argile (a) stable, (b) instable, lors de conditions de dégel
identiques. (15 cycles gel-dégel expérimentaux).
Photo 3. — Difference of stability of the cryogenic fabric resulting from difference in clay content occuring in the same melting conditions.
Photo 4. — Stresscutan apparaissant en surface des agrégats cryogéniques consécutivement aux contraintes exercées par la glace en cours
de croissance (Aber Ildud, Bretagne).
Photo 4. — Stresscutan developping on the surface of the cryogenic aggregate as the results of the pressures exerted by the growing ice crystals.
Photo 5. — Revêtements argileux fragmentés et granulés par le gel (papules), illuviés dans un pore; paléosol lessivé sur le sable (Massif
Central).
Photo 5. — Clay cutans, crushed and granulated by frost (papules), translocated in an open pore; paleosol on sand.
Photo 6. — Coiffe limono-argileuse stratifiée; arènes granitiques (Limousin).
Photo 6. — Stratified clayish silt capping on grain; granitic sand (western french Central Massive). 119 120
(1973). Dans ce dernier cas, le squeletane est mal caractères de nos sols bruns lessivés tempérés pou
individualisé et présente un granoclassement normal vant directement dériver de cet ensemble de méca
nismes : c'est le cas pour les accumulations textu- résultant pour l'essentiel de processus de lavage et
d'obturation; la coiffe est non compacte (faible rales sélectives et fractionnées selon la profondeur;
adhérence), non stratifiée et riche en inclusions de c'est aussi celui de l'éluviation et de la dégradation
squelette grossier. De plus, ses limites sont moins poudreuse des horizons argiliques qui sont vraisem
nettes que celles de son homologue périglaciaire. blablement plus de nature mécanique que physico
Pour C. Rougier (1985), ce type de coiffe semble être chimique.
lié à la destruction des agrégats biologiques et à Une étude pédostratigraphique fine des sols bruns
l'accumulation de leurs débris en profondeur. lessivés du Nord de la France, de la Belgique et du
L'organisation de type gel-dégel est en relation Sud-Ouest de la Pologne (Van Vliet, 1987a) montrent
avec des sédiments dont la composition granulomé- que ces sols sont en fait hérités du contexte boréal
trique (classement médiocre) permet une bonne à gel saisonnier profond (type dernopodzolique) de
conductivité hydrique (gélivité) et dont l'état phy l'interstade Bolling-Allerod alors que le fragipan
sico-chimique favorise une dispersion optimum des correspond quant à lui à un pergélisol présent de
produits provenant de la destruction de ses agrégats manière encore assez continue à la fin du Dryas
lors de la réhumectation au dégel. De plus, la Ancien. Ce type d'interprétation de l'origine du Bt
présence de microfissures de retrait au sein des est également valable pour le paléosol observé un
agrégats va favoriser leur micro-érosion lors du dégel peu partout en Europe à la base des loess récents
et l'apparition du squeletane et de la coiffe. supérieurs vers 30 000 BP. L'interprétation de bon
nombre de paléosols interglaciaires ou interstadiai- Cette organisation apparaît aussi bien en milieu
res de l'Europe est à revoir dans cette optique. neutre ou acide, là où elle a été le plus souvent
décrite, qu'en milieu carbonate (loess ou produit de Notons que ce processus illuvial peut également
intervenir sur la dynamique des formations de pente gélifraction; Van Vliet-Lanoë, 1976), la seule diffé
rence résidant dans le fait que les argiles migrent (solifluxion, voir IV) et surtout celle des sols cryo-
plutôt sous forme de floculats (pseudo-silts) en turbés d'une part, par la modification de la gélivité
milieu acide en raison de l'aluminisation, que sous et de la géométrie des différents horizons, d'autre
la forme de particules individuelles. Elle va per part, par la modification de la capacité de drainage
mettre la constitution d'horizons d'accumulation tex- des sols en relation directe avec la stabilité des
turale en profondeur. agrégats.
Ce processus de lavage progressif des fines En fait, grâce à ce processus, on peut aboutir à
permet leur accumulation en profondeur dans la un certain parallélisme avec l'évolution des sols
masse du sol (pas de traits pédologiques) comme définie par Bocquier en milieu tropical (1972) : la
c'est le cas en Arctique ou dans les gleys de toundra brutalité du lavage en période de fonte est associé
fossiles, lorsque la pénétration du gel en profondeur à une percolation orientée par les traces de ségré
provoque l'intégration des produits illuviés au fonds gation de glace; il provoque en fait une accumulat
matriciel. Par contre, si le matériel est très drainant ion remontante des fines dans les sols de bas de
et peu gélif, il peut se former en été des revêtements pente et l'épuisement en fines des sols situés à
de pores massifs, modérément biréfringents l'amont. La convergence s'arrête cependant là, l'alt
(photo 8) comme c'est le cas en fond de glosses. Le ération chimique étant très limitée en milieu froid.
même phénomène se produit également sur pente.
Ses conséquences à long terme sont :
1) l'apparition d'un horizon délavé de type élu-
vial en surface, associé à une perte de plus en plus III - LE PROCESSUS D'INJECTION ET L'A
marquée de la stabilité des agrégats et de la gélivité; PPARITION DES CRYOTURBATIONS
2) l'apparition d'un horizon d'accumulation tex-
turale argilo-silteux ou argileux, selon le contexte,
associé — à une augmentation de la stabilité des L'origine des cryoturbations est un sujet de
agrégats et de leur capacité à mémoriser les contraint controverses importances dans lesquelles différentes
es et, en plus, — à une augmentation de la gélivité théories s'affrontent comme par exemple celle du
du sol. gonflement différentiel, celle de la convexion, celle
des pressions congélistatiques ou encore celle du Un changement textural abrupt apparaîtra petit à
load casting. petit, au fur et à mesure de l'enfoncement du
sommet de l'accumulation texturale. L'étude du site sableux cryoturbé de Gâsebu, au
Ces transformations auront donc des conséquenc Spitzberg du Nord-Ouest, a permis de mettre en
es sur l'évolution pédologique du milieu, certains évidence sur le terrain des injections de silts ou de 121
G A S E B U -Est 1982 & 1985
sable
fin
grossier '/*'-'.Ts:.'\-iy'jN»t
50cm
silts
bien drainé ( pas de nappe )
10
graviers
drainage imparfait ( nappe à 50 en )
INJECTION DE SABLE GROSSIER
j50cm
drainage médiocre (nappe à 20 cm )
IN3ECTI0N DE SILTS DIAPIR SABLEUX
Fig. 4. — Sols cryoturbés de Gâsebu (Svalbard); relation entre les déformations et le drainage.
Fig. 4. — Cryoturbated soils front Gâsebu; relationship between deformation shape and