Rebond post-glaciaire

Le rebond post-glaciaire (également appelé ajustement isostatique, rebond isostasique ou glacio-isostasie) se définit comme le relèvement de masses terrestres consécutif à la déglaciation et plus précisément à la fonte des calottes glaciaires. Ces masses terrestres, antérieurement déprimées (par compression sous les charges de glace), se relèvent durant la période post-glaciaire du fait du phénomène d'isostasie. Le terme de rebond a tendance à être remplacé par celui d'ajustement isostatique car il comprend, en plus du déplacement vertical, des mouvements horizontaux de la lithosphère, des variations du champ de gravité, et peut se traduire par des manifestations géologiques (réactivation du volcanisme, sismicité induite).

Modélisation de l'ajustement post-glacial quaternaire : les zones en rouge se soulèvent en raison de la fonte des calottes glaciaires. Les zones bleues s'affaissent à cause du remplissage des bassins océaniques consécutif à cette fonte.

Les effets du rebond post-glaciaire à Stockholm. La carte indique l'accroissement des terres sur une période de 4000 ans.

À l'échelle des temps géologiques, ce sont des mouvements très rapides (le rebond actuel est de l'ordre du cm par an[1]), qui peuvent avoir des impacts sismiques significatifs (réactivations de failles[2], tremblements de terre[3]).

Dans l'hémisphère nord

Cette partie du monde est la plus concernée, car dans l'hémisphère sud les zones continentales affectées par une déglaciation sont inexistantes, hormis la pointe de l'Amérique du sud. Autour du cercle polaire arctique, ce phénomène affecte plus directement les régions d'Europe septentrionale (en particulier l'Écosse, la Fennoscandie et le nord du Danemark), la Sibérie, le Canada ainsi que les Grands Lacs du Canada et des États-Unis. Il affecte aussi les fonds marins, et en particulier celui de la mer du Nord.

Conséquences sismiques

À chaque déglaciation, le recul et l'allègement des calottes glaciaires en Amérique du Nord et en Europe septentrionale ont induit un déséquilibre isostatique dans les couches lithosphère–asthénosphère. Les régions libérées du poids de la glace se soulèvent et un « bombement isostatique » apparait. Ce double phénomène est encore en cours après la fin de la dernière glaciation, accompagnant une modification des contraintes intra-plaques dans la zone de l'ancienne calotte glaciaire, et à sa périphérie, notamment dans le secteur norvégien de la mer du Nord septentrionale qui fait l'objet d'une prospection ou exploitation pétrolière et gazière.
La « flexure lithosphérique » est une cause probable « de la séismicité anormalement élevée dans la zone sismique de New Madrid, près du Centre des États-Unis (où les taux de déformations actuels atteignent 10⁻⁹an⁻¹, soit près de 1000 fois le taux de « déformation sismique » environnant, 10⁻¹² an⁻¹)[3]. Cette zone a connu trois séismes extrêmement importants (M∼8) en 1811–1812, à la suite d'autres grands séismes survenus durant l'Holocène. Comme les sédiments tertiaires ne montrent pas de déformation significative dans ce secteur, la déglaciation constitue le facteur déclenchant le plus vraisemblable pour cette séismicité récente » estimaient en 2001 Mark D. Zoback et Balz Grollimund dans un Compte Rendu de l'Académie des sciences[3].
À la suite des modifications différentielles de pression le long de certaines failles, des interactions avec la sismicité sous-marine, dont réactivation de failles situées sous les fonds marins peuvent accompagner ces phénomènes de rebonds (ex : faille centrale du champ de Visund, une faille normale inactive d'orientation grossièrement nord–sud, réactivée en jeu inverse dans les derniers 15 000 ans à cause d'un champ de contrainte en compression est–ouest, résultant de la déglaciation).
Des fuites de gaz profonds peuvent aussi se produire le long de failles en mouvement ou réactivées, phénomènes observés dans le nord de la Mer du Nord par exemple[2] sur une « faille inverse » restée longtemps inactive, à cause d'une « augmentation récente de la contrainte de compression » dans la zone ; associée à un « rebond post-glaciaire » (soulèvement de masses géologiques (émergées ou immergées) à la suite de la fonte de la calotte glaciaire, bien plus rapide en arctique qu'en antarctique)[2], mais aussi à une pression interstitielle localement élevée dans la roche (ici en raison de la présence de gaz naturel dans un réservoir d'hydrocarbure situé sur le côté d’une des parois de la faille[2]), et ici en raison également d'une orientation de faille favorisant à nouveau son glissement (dans le contexte du champ de contrainte actuelle)[2].

Indices géologiques

Des témoignages géologiques de ce phénomène peuvent être trouvés, dont les plages fossiles et terrasses marines (« marqueurs de l'interaction entre soulèvement et oscillation du niveau de la mer. »[4]).

Références

(en) J.M. Johansson et al., « Continuous GPS measurements of postglacial adjustment in Fennoscandia. 1. Geodetic results », Journal of Geophysical Research, vol. 107,‎ août 2002 (DOI 10.1029/2001JB000400).
David Wiprut et Mark D. Zoback, Fault reactivation and fluid flow along a previously dormant normal fault in the northern North Sea ; (université Stanford), doi: 10.1130/0091-7613(2000) ; 28<595:FRAFFA> ; 2.0.CO;2 v. 28 no. 7 p. 595-598 ; Résumé
Mark D. Zoback et Balz Grollimund (2001), Impact of deglaciation on present-day intraplate seismicity in eastern North America and western Europe ; Impact de la déglaciation sur la séismicité intra-plaque actuelle dans l'Est de l'Amérique du Nord et en Europe occidentale ; Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IIA - Earth and Planetary Science, Volume 333, Issue 1, 15 July 2001, Pages 23–33.
Regard, V., Pedoja, K., & Saillard, M. (2012). Les terrasses marines, marqueurs de l'interaction entre soulèvement et oscillation du niveau de la mer. Géochronique, 124, 35-37.

Voir aussi

Bibliographie

Bouin M.N (1999) Traitement de données GPS en Antarctique: Mouvements crustaux, rebond post-glaciaire, systèmes de référence (Thèse de Doctorat) (Notice Inist-CNRS).
Guilcher A (1954) Morphologies littorales et sous-marines. coll. Orbis PUF
Hagedoorn J.M, Wolf D & Martinec Z (2007) An estimate of global mean sea-level rise inferred from tide-gauge measurements using glacial-isostatic models consistent with the relative sea-level record. Pure and Applied Geophysics, 164(4), 791-818.(résumé)
Le Meur, E. (1996). Spécificité de l'isostasie en contexte glaciaire. Présentation et application d'un modèle de réponse terrestre (Doctoral dissertation).

Articles connexes

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[1] (en) J.M. Johansson et al., « Continuous GPS measurements of postglacial adjustment in Fennoscandia. 1. Geodetic results », Journal of Geophysical Research, vol. 107,‎ août 2002 (DOI 10.1029/2001JB000400).

[FailleReactivation2000-2] David Wiprut et Mark D. Zoback, Fault reactivation and fluid flow along a previously dormant normal fault in the northern North Sea ; (université Stanford), doi: 10.1130/0091-7613(2000) ; 28<595:FRAFFA> ; 2.0.CO;2 v. 28 no. 7 p. 595-598 ; Résumé

[DeglaciationImpacts2001-3] Mark D. Zoback et Balz Grollimund (2001), Impact of deglaciation on present-day intraplate seismicity in eastern North America and western Europe ; Impact de la déglaciation sur la séismicité intra-plaque actuelle dans l'Est de l'Amérique du Nord et en Europe occidentale ; Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IIA - Earth and Planetary Science, Volume 333, Issue 1, 15 July 2001, Pages 23–33.

[4] Regard, V., Pedoja, K., & Saillard, M. (2012). Les terrasses marines, marqueurs de l'interaction entre soulèvement et oscillation du niveau de la mer. Géochronique, 124, 35-37.