Si l’on en croit les prévisions météorologiques, les courses sur route de Zurich 2024 ne se dérouleront pas dans des conditions arctiques. Cependant, les périodes glaciaires ont joué un rôle essentiel dans la création de notre parcours. Il n’y a pas si longtemps, d’un point de vue géologique, le parcours était recouvert de centaines de mètres de glace. L’avancée des glaciers et les rivières d’eau de fonte ont fait de ce parcours ce qu’il est : une course difficile avec 2400 mètres de dénivelé pour les femmes d’élite et pas moins de 4500 mètres de dénivelé pour les hommes. En collaboration avec le département des sciences de la terre et des planètes de l’ETH, l’université de Zürich, nous étudions la géologie des parcours des championnats du monde.
Période glaciaire
La région de Winterthur-Zurich se situe dans l’avant-pays de la chaîne alpine. Au cours de la période dite du Quaternaire, qui a débuté il y a environ 2,6 millions d’années, cette région a connu au moins 15 changements environnementaux importants et plutôt dramatiques. Le climat a fluctué de manière significative, passant de phases chaudes, avec des températures annuelles moyennes supérieures d’environ 2 °C à celles de la Suisse actuelle, à des périodes glaciaires très froides. Au cours de ces périodes, les températures étaient inférieures de 16 °C à celles d’aujourd’hui. Pendant ces glaciations, les Alpes étaient recouvertes de glace. De grands glaciers de vallée descendaient de cette calotte glaciaire alpine et atteignaient l’avant-pays de part et d’autre des Alpes. Ils ont formé de vastes glaciers de piémont, comme vous pouvez le voir dans cette vidéo.
Du froid au chaud, et inversement
Bien que la période du Quaternaire soit assez courte sur l’échelle des temps géologiques, elle a eu un impact considérable sur la morphologie de la surface terrestre. Pendant les glaciations, les glaciers rampants qui descendent les pentes, ainsi que des graviers, du sable et de l’eau sous la glace, ont creusé des vallées profondes et caractéristiques en forme de U dans la chaîne de montagnes alpine. Dans l’avant-pays, sur le versant nord des Alpes, les roches sédimentaires relativement tendres, comme les grès, constituent le type de substratum dominant. Les glaciers de piémont ont creusé des vallées de plus de 500 mètres de profondeur dans le socle rocheux. Le fond de ces vallées surcreusées était si profond qu’il se trouve même sous le niveau de la mer.
L’érosion glaciaire n’a pas seulement creusé ces vallées, mais a également créé d’autres caractéristiques que nous voyons aujourd’hui dans le paysage, comme les moraines et les drumlins, en déposant des sédiments. Ces éléments sont beaucoup plus petits que les vallées, mais ils sont très visibles le long du parcours. Nous les mettrons en évidence plus tard, mais nous étudierons d’abord leurs origines.
L’eau façonne la terre
Les masses glaciaires sont-elles les seules responsables de l’érosion et du dépôt de sédiments ? Non. Pendant la transition entre les périodes glaciaires froides et les périodes interglaciaires chaudes, ce n’est pas la glace mais de grandes quantités d’eau de fonte qui ont été principalement responsables des processus de formation de la surface. Lorsque les glaciers fondaient et reculaient, les cours d’eau de fonte pouvaient contenir de grandes quantités d’eau. Ils ont érodé et creusé des canaux et des vallées dans le socle rocheux.
Pendant les phases chaudes entre les glaciations, de grandes quantités de débris rocheux, accumulés le long des glaciers depuis les Alpes jusqu’à l’avant-pays, ont été transportés en aval par les rivières. Ils se sont retrouvés dans les vallées de l’avant-pays. Thomas l’a également expliqué dans le blog consacré aux contre-la-montre. Aujourd’hui, ces dépôts de gravier et de sable représentent la matière première de construction de loin la plus extraite en Suisse. Ils sont principalement utilisés comme agrégats pour la production de béton. Le remplissage en gravier des vallées glaciaires constitue également le principal type de stockage des eaux souterraines dans l’avant-pays alpin.
Glace, glace, bébé
La plupart des traces géomorphologiques des glaciations plus anciennes ou moins étendues ont été détruites (érodées) par les avancées glaciaires ultérieures. Les formes de relief que nous pouvons observer aujourd’hui sont principalement le produit du dernier (plus jeune) maximum glaciaire (LGM), qui s’est produit il y a environ 24 000 ans. D’un point de vue géologique, c’est comme si cela s’était passé hier.
Les collines, les lacs et les vallées de notre paysage actuel dans l’avant-pays alpin proviennent des dernières périodes glaciaires. Les canaux d’eau de fonte, les moraines, les drumlins et les vallées en sont des exemples que nous vous présentons plus loin dans ce blog. C’est la preuve visible que la glace a recouvert la terre. Les glaciers ont laissé leur marque pour que nous puissions les voir et les chevaucher. Mais comment prouver que les glaciers atteignaient autrefois l’avant-pays où nous courons, comme nous l’avons montré dans la vidéo? Il est temps d’examiner les petites choses. Nous comparons les formes des éléments d’érosion ou des dépôts. À quoi ressemblent-ils ? Nous examinons également la composition matérielle des sédiments avec les caractéristiques qui apparaissent aujourd’hui dans les zones glaciaires. De quoi sont-ils faits ?
Ce que l’on ne voit pas, ce sont les vallées surcreusées, celles qui étaient parfois même en dessous du niveau de la mer. Elles sont remplies de produits d’érosion tels que des débris rocheux, du gravier ou du sable. Comme l’a expliqué Thomas, ils ont été transportés en aval de l’avant-pays par les glaciers, puis par les rivières. Ils ont comblé les vallées qui ont été creusées dans le socle rocheux lors de la précédente glaciation. Imaginez que sans l’érosion, nous pourrions avoir des montées encore plus raides.
Points de repère
Il est temps de jeter un coup d’œil à certains des points de repère reconnaissables le long de l’itinéraire de la course. La ligne rouge correspond à la course sur route des hommes. Les femmes parcourent la boucle de Zurich et une boucle autour du Greifensee. Les points 1, 2 et 3 ne s’appliquent qu’à la course des hommes élites. Les points 4 à 8 s’appliquent aux courses élite hommes et femmes.
1. Tambours
On les trouve uniquement sur le parcours des hommes, sur la boucle de Winterthur – voir la carte ci-dessous. Drumlin est un terme irlandais qui signifie « petite crête ». Ces crêtes sont des collines allongées, de forme ovale, souvent groupées. Les drumlins au nord de Winterthur et dans la région de la vallée de la Glatt mesurent environ 500 mètres de long, 100 mètres de large et 20 à 25 mètres de haut.
Le grand axe des drumlins indique la direction dans laquelle le glacier se déplaçait. Ces collines présentent souvent une face plus abrupte dans le sens inverse de l’écoulement de la glace. Les drumlins se sont probablement formés par l’interaction de la glace avec les sédiments non consolidés de la moraine de fond sous-jacente. Cependant, les glaciologues discutent encore de leur origine exacte.
2. Le mont Irchel – un nuntak ou un tafelberg ?
C’est sur le bord nord-ouest de la boucle de Winterthur de la course masculine que se trouve notre prochain élément. L’Irchel – numéro 2 sur la carte ci-dessous – a une morphologie significative avec un sommet plat, très légèrement incliné vers le nord-ouest à 670-695 mètres au-dessus du niveau de la mer. Il présente des flancs abrupts de tous les côtés. Il se détache donc du terrain d’environ 250 à 300 mètres. De par sa forme, il ressemble à un tafelberg. Mais l’origine de l’Irchel est multiple.
Le sommet plat marque une ancienne surface de terrain, où des graviers fluvioglaciaires ont été déposés par des cours d’eau de fonte après l’une des premières glaciations de la période quaternaire, il y a environ 2 millions d’années. Il y a environ 2 millions d’années. L’Irchel est célèbre pour les fossiles de mammifères datables trouvés dans les sédiments interglaciaires au sommet de la colline, qui représentent une preuve clé de l’âge de ces premières glaciations du Quaternaire.
Les masses de glace des glaciations ultérieures ont à peine atteint le sommet de l’Irchel, mais ont érodé la région environnante comme nous l’avons expliqué précédemment. Cela fait de l’Irchel un nunatak, c’est-à-dire une montagne faisant saillie sur les masses de glace, comme une île dans une mer de glace.
Quelle est la lenteur ?
Les connaissances relativement étendues sur les dépôts et processus glaciaires et fluviaux locaux rendent cette région très précieuse pour estimer l’ampleur et la vitesse de l’érosion. Nous utilisons cette vitesse, par exemple, pour la planification d’un dépôt géologique profond pour les déchets nucléaires dont Thomas a parlé. Un tel dépôt souterrain doit être construit à une profondeur suffisante pour rester protégé de l’érosion pendant un million d’années.
Comment mesurer l’érosion ? Avec l’incision relative de la surface terrestre d’env. 370-450 mètres depuis le début du Quaternaire, nous pouvons calculer un taux d’érosion par les rivières et les glaciers de 0,14-0,22 mm par an. Il s’agit d’une mesure importante pour un processus à si long terme.
Il est temps d’examiner d’autres caractéristiques du parcours.
3. Tösstal – Kyburg
La route monte ici de 150 mètres sur un kilomètre et demi. La pente moyenne est de 10 %. La pente raide de la colline a été formée par les eaux de fonte glaciaire de la rivière Töss qui se sont érodées relativement rapidement dans le substrat rocheux.
4. Vallée de la Glatt
Nous trouvons la plaine de la vallée de la Glatt (surcreusée) lorsque le peloton de l’élite masculine quitte Winterthur pour rouler vers le sud jusqu’à la boucle de Zurich. Nous trouvons deux lacs, le Greifensee et le Pfäffikersee, dans cette vallée d’environ cinq kilomètres de large. Nous trouvons deux lacs, le Greifensee et le Pfäffikersee, dans cette vallée large d’environ cinq kilomètres. Ils représentent les vestiges de plus grands lacs de fonte qui se sont formés après le dernier retrait des glaciers. Outre les célèbres drumlins situés plus en amont dans la région de Wetzikon, la surface de la vallée ne présente que peu de reliefs marquants. Ce qui est particulier ici, c’est le sous-sol.
Les scientifiques ont effectué de nombreux forages à des fins de recherche ou d’exploration géothermique. Ils ont pu reconstituer une profonde vallée en forme de U creusée dans le socle rocheux sous-jacent. Elle est aujourd’hui comblée par des sédiments fluviaux postérieurs à la glaciation. Si de telles dépressions érosives du substratum rocheux atteignent un niveau inférieur au niveau de base local (niveau de base du drainage, c’est-à-dire plus ou moins le niveau moyen de la surface du substratum rocheux régional), on parle de vallée en tunnel ou de vallée surcreusée.
Localement, comme dans le cas du lac de Constance, la vallée surcreusée dans la roche sous-jacente peut atteindre un niveau inférieur à celui de la mer. Les surprofondeurs sont présentes dans de nombreuses zones anciennement glaciaires, dans une grande variété de contextes, dans les zones montagneuses et leurs avant-pays. Les processus de formation font encore l’objet de discussions. Il est très probable que le creusement glaciaire en combinaison avec l’érosion fluviale, en bref la glace et l’eau de fonte, jouent un rôle clé.
5. Vallée de Küsnacht
Cette dépression fait partie de la haute vallée de la Küsnacht, le long du lac. Elle est le résultat de l’érosion fluviale dans le substratum gréseux. La région est connue pour la bentonite de Küsnacht. Il s’agit d’une roche tendre rare, à grain très fin, dérivée de cendres volcaniques. Elle s’est déposée il y a 15 millions d’années après une éruption volcanique dans le sud de l’Allemagne (champ volcanique Hegau).
6. Lac de Zurich
Le lac de Zurich est l’un des nombreux lacs périglaciaires de Suisse qui se sont formés pendant la dernière période de glaciation, il y a environ 14 000 ans. Le lac, d’une profondeur de 140 mètres, est situé dans une vallée surcreusée par les glaciers. Il a été érodé par les glaciers sur une distance de 150 mètres dans le socle rocheux.
7. Moraine terminale à Zurich
Après le dernier maximum glaciaire, les masses de glace ont commencé à fondre et les glaciers ont reculé vers les Alpes. Ce processus ne s’est pas déroulé en une seule fois, mais au cours de plusieurs phases de fonte et de retrait. Chaud, froid, chaud, froid. Entre ces phases, les glaciers se sont arrêtés (phase d’immobilisation) pendant quelques années. C’est au cours de cette phase d’arrêt, il y a 15 000 à 19 000 ans, que s’est formée la moraine terminale de Zurich. Elle se trouve aujourd’hui dans la vieille ville. Le vestige le plus connu de cette moraine est la colline de Lindenhof, haute de 20 mètres. On y trouve des traces d’habitation datant d’au moins 4 500 ans avant J.-C. (période néolithique). On y trouve des traces d’activités celtiques et romaines.
Après la nouvelle fonte des glaces, l’eau de fonte a été retenue par la moraine terminale de Zurich et a formé le lac de Zurich. Elle n’avait nulle part où aller. Les nombreux forages effectués dans le cadre des travaux de construction de la ville ont mis en évidence une couche contenant des sédiments très particuliers et chaotiques. Ces sédiments indiquent qu’un événement catastrophique a dû se produire.
L’étude des sédiments du fond du lac a montré qu’il y a environ 14 000 ans, des coulées de débris sous-marines se sont produites dans tout le lac, probablement à la suite d’un tremblement de terre. Ce tremblement de terre, ou bien un important éboulement de roches dans le lac (qui atteignait à l’époque un niveau beaucoup plus élevé en amont, vers la bordure des Alpes), a provoqué une énorme vague semblable à un tsunami qui a détruit localement la moraine de barrage, ce qui a conduit à ce débordement.
8. Zürichberg
Les coureurs gravissent ici une pente morainique de plus de 12 %. Les dépôts glaciaires ne sont que de quelques mètres d’épaisseur. La pente est en fait définie par la vallée rocheuse qui a résulté des érosions de plusieurs phases de glaciation.
Ce blog a été traduit automatiquement de l’anglais. Les éventuelles fautes de langue ne sont pas imputables à l’auteur.
