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Les formes fuselées sont caractérisées par des crêtes allongées, rectilignes et de faible élévation, composées majoritairement de diamicton. Ce terme générique englobe plusieurs types de morphologies, dont les drumlins et les drumlinoïdes. Ils constituent probablement la morphologie glaciaire la plus étudiée au cours des dernières décennies. On dénombre plus de 1300 contributions (articles, résumés ou thèses) dans la littérature dont plus de 400 articles scientifiques publiés depuis 1980 (Menzies, 1984; Patterson et Hooke, 1995; Clark et al., 2009; Stokes et al., 2011; Spagnolo et al., 2012).
Étymologie
Le terme drumlin est dérivé du mot irlandais druim qui désigne « dos » ou « crête arrondie ». Ces formes furent reconnues sur les terrains englacés d’Irlande et nommées par Close (1866). L’appellation a ensuite été utilisée par différentes commissions géologiques ayant entrepris l’étude et la cartographie des formes glaciaires en Grande-Bretagne, en Irlande (Kinahan, 1874; Kilroe, 1888) et en Amérique du Nord (Davis, 1884; Upham, 1889; Tarr, 1894).
Le terme drumlinoïde est un terme apparenté à celui des drumlins , mais dont les critères morphologiques sont moins restrictifs.
Dans la littérature anglophone, les termes fluted moraines, flutings ou streamed line ridges sont les meilleurs équivalents pour désigner les drumlinoïdes (Boulton, 1976; Rose, 1987; Benn et Evans, 2010). L’utilisation des différents termes ne fait pas l’objet de consensus et l’équivalent francophone de certains termes est nébuleux. Dans les publications du ministère, le terme drumlinoïde en est un de nature générale désignant les formes fuselées dont la taille est supérieure aux drumlins, regroupant ainsi toute forme fuselée (fluting) ou encore le terme anglophone de Mega-Scale Glacial Lineation (MSGL). Les drumlins à proprement parler font l’objet d’une désignation distincte (DU) dans la légende du Quaternaire, de même que les rainures glaciaires (flutes; RGL).
Description
Un drumlin est une petite butte de forme ellipsoïdale et asymétrique caractérisée par un côté apex arrondi et un versant profilé à pente douce. La tête émoussée constitue le point d’élévation le plus élevé et se situe à l’amont glaciaire de la forme alors que le côté profilé indique le sens de l’écoulement glaciaire (Benn et Evans, 2010).
De nombreuses études ont démontré que leur morphologie peut grandement varier (longueur, largeur, hauteur, espacement, symétrie, forme en mèche ou parabolique; Menzies, 1979; Coudé 1989; Mitchell, 1994; Smalley and Warburton, 1994; Benn et Evans, 2010). L’analyse de regroupements ou essaims comprenant des dizaines de milliers de drumlins en Grande-Bretagne ainsi qu’en Irlande ont mené Clark et al., (2009) à établir les paramètres morphométriques moyens (longueurs, largeurs et ratios d’élongation) respectivement à 629 m, 209 m et 2,9. En général, les drumlins ont une longueur pouvant varier de 250 à 1000 m de long, 120 à 300 m de large et 0,5 à 40 m de hauteur (Clark et al., 2009; Spagnolo et al., 2012; Ely et al., 2018).
Le ratio d’élongation, déterminé par la longueur de la forme en fonction de sa largeur, se situe en général en dessous de 3. Au-dessus de ce seuil, les formes hectométriques à kilométriques seront généralement décrites comme des drumlinoïdes, et au-dessus de 10, comme des mega-scale glacial lineations (MSGL; voir étymologie; Stokes et Clark, 1999; 2002).
Plusieurs études ont démontré que la composition des drumlins peut varier grandement en fonction du substrat. Les drumlins sont majoritairement composés de sédiments glaciaires, bien que certaine spécimens ont un cœur rocheux (Menzies, 1979; Patterson et Hooke, 1995). La majorité des drumlins sont entièrement composés de diamicton glaciaire (Newman et Mickelson, 1994), mais peuvent également être composés d’un coeur de matériel trié avec une carapace de till en surface (Hart, 1994; 1995). Les caractéristiques sédimentaires des sédiments sous le till peuvent témoigner d’une mise en place antérieure (Krüger et Thomsen, 1984; Boulton 1987; Boyce et Eyles, 1991; Menzies et Brand, 2007; Benn et Evans, 2010) ou contemporaine à la formation des formes fuselées (Dardis et McCabe 1983; 1987; Dardis, 1985; McCabe et Dardis, 1989; Shaw, 1989; Benn et Evans, 2010; Evans et al., 2015). Certaines études font également mention de déformations glaciotectoniques dans les sédiments lors du processus de formation des drumlins (plis retournés, failles et structures d’échappements d’eau (Bluemle et Clayton, 1984; Stanford et Mickelson, 1985; Boulton et Hindmarsh, 1987; Hart, 1995; 1997; Stokes et al., 2011; Hermanowski et al., 2019).
Les traînées morainiques derrière abri (crag & tail), se développent à l’aval d’un obstacle , communément un buton rocheux, et l’orientation de la traînées témoigne de la direction de l’écoulement glaciaire. Selon la légende adoptée par par Géologie Québec, ils sont cartographiés indépendamment des drumlins et drumlinoïdes (TMF).
Genèse
Depuis quelques décennies, de nombreuses hypothèses, idées ou modèles conceptuels furent proposés sur le mécanisme de formation des drumlins sans qu’il n’y ait toutefois un consensus clair au sein de la communauté scientifique (Hall, 1815; Davis, 1884; Boulton, 1976; Menzies, 1979; 1987; Rose, 1987; Shaw, 2002; Stokes et al., 2013). Le débat sur l’origine des drumlins est encore d’actualité et parfois même controversé (Schomaker et al., 2018). Les principaux modèles suggérés dans les nombreuses études sont la formation de drumlins par des processus d’érosion, de déposition, ou par la théorie d’instabilité du milieu.
Le modèle érosionel s’explique par l’érosion différentielle du haut ves le bas à la semelle du glacier de matériel diamictique, fluvioglaciaire ou rocheux préexistant, et menant à l’individualisation de drumlins (Menzies, 1979; Boulton, 1987; Hart et Boulton, 1991; Hart, 1995; 1997; Knight; 2010; Eyles et al., 2016). Une branche de ce modèle, l’hypothèse de crues catastrophiques sous-glaciaires comme étant à l’origine de la formation des drumlins (Shaw, 1983; 1989; 1996; 2002; 2007; Shaw et al., 1989; Shoemaker, 1992; Rains et al., 1993), est contestée depuis son inception dans les années 1980 (Kehew et al., 1990; Forsström et Shaw, 1990; Clarke et al., 2004; 2005; Sharpe et al., 2005; Evans et al., 2006; Benn et al., 2007; Evans; 2010; Ó Cofaigh et al., 2010; Shaw, 2010a; 2010b; Shaw et Young 2010).
Les drumlins pourraient également se former par déposition de sédiments meubles à l’aval d’un obstacle (buton rocheux, till consolidé, sédiments compétents; Fairchild, 1929; Boulton, 1987; Menzies et al., 2016), ou par accrétion continuelle de sédiments à la queue de la forme fuselée (Dardis et McCabe, 1983; Dardis et al., 1984; Hart et Boulton, 1991; Dardis et Hanvey, 1994; Patterson et Hooke, 1995; Fowler , 2009; Knight, 2010; Barchyn et al., 2016; Hart et al., 2018). Contrairement au modèle érosionel, la construction des drumlins se ferait dans ce cas-ci par accrétion verticale et donc de « bas en haut » (Eyles et al., 2016).
La théorie de l’instabilité du milieu pour expliquer la formation des drumlins et autres formes sous-glaciaires fut introduite durant les années 1990 (Patterson et Hooke, 1995; Hindmarsh 1996; 1998; 1999; Fowler, 2000; 2009; Schoof, 2007; Dunlop et al., 2008; Clark et al., 2009; 2018; Clark, 2010; Stokes et al., 2011; 2013; Spagnolo et al., 2012; Fowler et al., 2013; Hillier et al., 2013; 2018; Eyles et al., 2016). Cette théorie prédit que des légères variations de relief local (instabilité) sont suffisantes pour induire une boucle de rétroaction positive dans les processus d’érosion et de déposition. Par l’entremise de cette boucle, l’instabilité du milieu augmente de façon exponentielle jusqu’à l’obtention d’une longueur d’onde précise où il y a formation d’une multitude de formes ayant une morphologie et un espacement similaire. Ce mécanisme est couramment observé dans l’organisation des sédiments éoliens et fluviaux, comme par exemple pour les ondulations répétitives de rides de courant sur une plage sableuse. En contexte sous-glaciaire, la variation des conditions basales de la glace génère une instabilité rhéologique assez importante pour qu’il y ait déformation du substrat diamictique saturé en eau et la formation subséquente de formes sous-glaciaires, notamment de formes fuselées.
Répartition spatiale
Les drumlins sont une forme ubiquiste présente dans la majorité des régions ayant été englacées au cours du dernier épisode glaciaire (Flint, 1971; Embleton et King, 1975; Menzies, 1979; 1984; Clark et al., 2009). Ils sont souvent regroupés en champs dont les populations peuvent représenter plusieurs milliers de spécimens (Benn et Evans, 2010). En Amérique du Nord, les essaims les plus importants de drumlins se situent à New York (10 000), en Nouvelle-Angleterre (3000), au Wisconsin (5000) et en Nouvelle-Écosse (2300; Menzies, 1979).
Les champs de formes fuselées sont généralement formés dans les zones dépressionnaires, à l’occurrence dans les basses-terres et les vallées, où le stress basal sous-glaciaire est peu élevé, la pression d’eau interstitielle est forte et la présence de sédiments est importante (Mitchell, 1994; Kovanen et Slaymaker, 2004; Mitchell et Riley, 2006). Toutefois, les formes fuselées ne sont pas uniquement confinées dans les dépressions topographiques. En effet, leur présence a également été décrite sur certains plateaux soulignant une mise en place indépendante d’un contrôle topographique (Patterson et Hooke, 1995). De plus, contrairement à ce qui fut suggéré auparavant (Smalley et Unwin, 1968; Francek, 1991), les études récentes tendent à démontrer que la distribution des drumlins est rarement aléatoire à l’intérieur des champs et leur mise en place se ferait selon un espacement régulier pouvant varier entre 100 à 1200 m (Fowler, 2000; Clark, 2010; Clark et al., 2018). Finalement, la nature et les propriétés du substrat jouent aussi un rôle dans leur distribution (Menzies, 1979; Boulton, 1987; Patterson et Hooke, 1995).
De par l’uniformité de leurs caractéristisques à l’intérieur d’un même champs (orientation analogue, proximité et pluralité des formes, morphologies similaires, etc.), les regroupements de formes fuselées servent généralement à définir des patrons d’écoulement régionaux (flow-set; Clark, 1994; 1999; Clark et al., 2000). Ces champs ont tendance à se former à proximité (~80 km) de la marge glaciaire (Patterson et Hooke, 1995) et l’étude de leur distribution est essentielle à la compréhension ainsi qu’à la reconstruction de la dynamique des anciennes calottes glaciaires (Clark et al., 2000).
Références
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Collaborateurs
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Première publication |
Simon Hébert, géo. stag., M.Sc. Simon.Hébert@mern.gouv.qc.ca (rédaction) Olivier Lamarche, géo., M. Sc. olivier.lamarche@mern.gouv.qc.ca (lecture critique); François Leclerc, géo., Ph.D. (conformité du gabarit et du contenu); Simon Auclair, géo., M.Sc. (révision linguistique); Céline Dupuis, géo., Ph.D. (version anglaise). |
21 janvier 2021