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Sols gelés en permanence
PAR J.P. PORTMANN, NEUCHÂTEL
Sur de vastes étendues du Canada, des archipels arctiques, du Groenland et du nord de l' Eurasie ( Sibérie, nord de la Scandinavie ), les sols restent constamment gelés jusqu' à des profondeurs de dizaines, voire de centaines de mètres. Cette zone de permafrost ( « permanently frozen » ) est entourée d' une frange plus ou moins large de permafrost discontinu, constituée d' îlots épais de quelques mètres seulement, disséminés dans du matériel non gelé.
Au-dessus du sol gelé, il apparaît lors du réchauffement estival une couche dégelée, d' épaisseur variable, de quelques centimètres à plusieurs mètres. Ce mollisol superficiel est une vraie bouillie, son eau ne pouvant pas s' infiltrer dans le sous-sol gelé.
Ces terrains se reconnaissent à leur topographie irrégulière, mamelonnée, à des monticules caractéristiques, des sols polygonaux, des loupes de solifluxion, des glissements de terrain, un drainage insuffisant et anarchique. Parfois ils sont recouverts de forêts dont les arbres, à croissance ralentie, penchent dans toutes les directions ( « forêts ivres » ).
Ces sols gelés en permanence, qui couvrent environ un cinquième des continents, posent des problèmes techniques très particuliers. Leur étude a pris un rapide essor depuis la colonisation récente des régions arctiques. Un sol gelé semble au premier abord fournir un soubassement très stable à des constructions; en réalité, rien n' est plus traître. En effet, en dégelant à la suite de la surcharge, il perd sa résistance, donne lieu à des tassements, à des mouvements différentiels anéantissant les constructions et les travaux d' art. De plus, en gelant à nouveau, des matériaux dégelés produisent des gonflements, des fissures dont pâtissent même les routes de nos régions, certains hivers.
Le comportement du permafrost est influence non seulement par les modifications de température mais aussi par la nature des matériaux du sol, leur porosité, la répartition et la dimension des cristaux et des lentilles de glace; la teneur en eau du sol, le drainage superficiel ainsi que le relief, l' exposition et la couverture végétale interviennent aussi.
Dans les régions à permafrost, on parvient néanmoins à édifier des bâtiments, à construire des routes et des pistes d' aviation, soit en maintenant artificiellement le gel pour conserver la stabilité du sol, soit en essayant de supprimer le gel ou en évacuant les matériaux gelés Maintenant que l'on connaît assez bien le comportement géotechnique du permafrost, on peut même tenter de tenir compte, dans les plans de fondations, du dégel et du tassement probable du sol.
Par ventilation ou isolation thermique, par l' excavation du sol gelé et remplacement par des matériaux grossiers, non gélifs et bien drainés, on réussit tout de même à construire dans ces régions. Une difficulté subsiste; c' est l' alimentation en eau potable et l' évacuation des eaux polluées. Il est nécessaire de réchauffer les eaux et de les distribuer dans des canalisations isolées, posées à la surface du sol. Quant aux eaux polluées, leur évacuation ne peut se faire comme ailleurs et des systèmes spéciaux sont indispensables.
Sols gelés dans le Jura neuchâtelois?
En effet, on trouve au bas des éboulis du Creux-du-Van, un type de végétation particulière pour la région. Isolée en plein étage du hêtre et du sapin, une tourbière s' étend sur des éboulis calcaires très grossiers; des espèces subalpines et alpines y prospèrent; des bouleaux, des saules, des pins à crochet et des épicéas y présentent une croissance extrêmement lente. Cette association végétale, aberrante pour le Jura, a été étudiée très sérieusement par M. L. Richard, ingénieur forestier et spécialiste en phytosociologie, domaine auquel il a consacré sa thèse de doctorat. J. L. Richard a pu démontrer qu' à la profondeur de 1 m 50, le sous-sol n' a pas dégelé durant tout fete 1958. En 1959, en revanche, il a dégelé durant deux mois et demi vers la fin de l' année en atteignant -f 2°C alors que dans une station voisine, à couverture forestière mélangée, les sols n' avaient pas atteint une seule fois le point de congélation pendant la même période. De plus, la durée de l' enneigement et l' épaisseur de la couche de neige varient du simple au double, voire au triple, d' une station à l' autre.
D' après M. Richard, la tourbière s' est développée de la façon suivante. Le climat local très froid et le gel en profondeur entravent l' activité biologique: les restes des végétaux pionniers calcicoles se transforment en humus tourbeux mal décompose; seules y subsistent les espèces acidophiles elles-mêmes génératrices d' humus acide. En s' accroissant, la couche d' humus isole progressivement la végétation qui, finalement, devient indépendante du sous-sol calcaire.
En ce qui concerne l' origine du sous-sol gelé, plusieurs hypothèses ont été formulées. Subsiste-t-il un glacier fossile sous l' éboulis ou s' agit d' un phénomène de décompression adiabatique des courants d' air froids s' écoulant sous l' éboulis ou bien est-ce la neige fondante qui s' infiltre entre les blocs chaque printemps, se transformant en un névé souterrain persistant tard dans la saison parce qu' isolé par la couche d' humus et de mousses?
Cette association particulière du Creux-du-Van gagne en intérêt depuis que des formations similaires ont été décrites dans les Alpes ainsi que dans le massif de la Grande Chartreuse. En ce dernier endroit, on vient de découvrir un gisement de glace ancienne sous un peuplement d' arbres nains.