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GLACE

L’homme a connu et baptisé la forme solide de l’eau depuis les temps les plus reculés, ce qui nous vaut des noms très différents selon les langues: glace, ghiaccio, hielo... dans les langues latines; is, Eis, ice... dans les langues germaniques; led, lod... dans les langues slaves. Si cette découverte avait été le fait des naturalistes, nous n’utiliserions que deux mots universels, l’un pour désigner le minéral glace, l’autre pour désigner la roche glace – roche formée quasi exclusivement par un assemblage de cristaux, aux formes non régulières ni géométriques, du minéral glace –, de même que l’on emploie les vocables quartz pour le minéral, et quartzite pour la roche formée de quartz.

Le minéral glace peut prendre dix formes cristallines, dont une seule, la glace Ih, se forme naturellement sur la Terre. La symétrie hexagonale du réseau cristallin de cette variété est évidente lorsqu’on examine un cristal de neige, formé dans l’atmosphère à partir de la vapeur d’eau. La propriété la plus remarquable de la glace Ih, et la plus importante du point de vue écologique, est d’être moins dense que le liquide correspondant (l’eau), à la différence des autres corps. Sous des pressions supérieures à 200 mégapascals se forment des glaces «normales», c’est-à-dire plus denses que l’eau sous la même pression, baptisées glace II à glace IX. Sous de faibles pressions, mais à la température de l’hydrogène liquide, on peut obtenir une glace Ic, cubique, et aussi, par trempe de gouttelettes microscopiques d’eau, de la glace amorphe, non cristallisée.

La glace est, avec l’olivine (silicate de magnésium et de fer), le minéral le plus répandu dans le système solaire. Il doit former une grande partie d’Europe et la presque totalité de Ganymède et de Callisto (satellites de Jupiter), les anneaux et la plupart des satellites de Saturne, d’Uranus et de Neptune ainsi que les noyaux des comètes. On doit trouver de la glace II, V et VII au sein de Ganymède et de Callisto, et de la glace amorphe dans les comètes, cette glace devenant cubique lorsque la comète s’approche du Soleil. Les calottes polaires de Mars sont formées de neige, mais elles sont recouvertes pendant l’hiver par 6 centimètres de neige carbonique.

La roche glace est une glace polycristalline pratiquement imperméable à l’eau, ce qui exclut la neige, le névé ^{[cf. NEIGE]} et le givre. Elle peut être extrêmement variée selon son origine et les métamorphoses qu’elle a subies, principalement du fait de sa déformation. On s’en aperçoit en étudiant sa texture (taille, forme et agencement des grains, c’est-à-dire des cristaux individuels), sa fabrique (orientation statistique des axes de symétrie hexagonale), sa teneur en inclusions gazeuses (bulles d’air) et liquides (gouttelettes d’eau plus ou moins salée dans les glaces au point de fusion, dites glaces tempérées). On peut distinguer:

– la glace polycristalline provenant de la congélation des gouttelettes d’eau au sein d’un nuage (grêlons);

– les glaces provenant de la congélation d’eau en masse (glaces de rivière, de lac, de mer; glace artificielle);

– les glaces provenant de la congélation de l’eau au fur et à mesure qu’elle sort du sol ou suinte sur les rochers (verglas et stalactites de glace, tarines – champs de glace à l’aval des sources, se formant chaque hiver –, glacières permanentes se formant naturellement dans certaines cavernes);

– la glace se formant dans les sols gelés;

– la glace de glacier, provenant de la neige déposée, parfois par fonte suivie de regel, mais le plus souvent directement, par frittage.

La glace est aujourd’hui le solide cristallisé dont les lois de déformation sont le mieux connues, dans toute leur complexité. Ces lois varient selon le type de roche glace, type qui, à son tour, est fonction, entre autres facteurs, des déformations antérieures. Cependant, il existe dans les calottes polaires des types de glace qu’on ne sait pas reproduire en laboratoire. Comme de plus, aux températures très basses où on les trouve, la déformation est tellement lente qu’on ne peut pas l’étudier expérimentalement, le processus d’apparition et les lois de déformation ne peuvent être alors que déduites de considérations théoriques.

1. Minéralogie: réseau cristallin et changements d’état

Réseau cristallin de la glace I

La diffraction des rayons X et la spectroscopie montrent que, dans le minéral glace ordinaire (glace Ih), chaque atome d’oxygène se trouve au centre d’un tétraèdre régulier formé par les quatre atomes d’oxygène les plus proches, situés à 0,2767 nm, auxquels il est lié par l’intermédiaire des liaisons hydrogène. L’angle entre deux liaisons hydrogène est de 109,47⁰. Cette liaison est due au fait que les atomes d’hydrogène (ou plus exactement leurs noyaux, les protons) relatifs à deux oxygènes voisins sont mis en commun. La diffusion des neutrons montre que:

– d’une part, les protons restent à la distance de 0,096 nm de l’un des atomes d’oxygène, c’est-à-dire la distance qui existe dans la molécule isolée de vapeur d’eau; entre deux atomes d’oxygène, il n’y a qu’un proton; la «mise en commun» de ce proton consiste en des sauts continuels d’un site possible à l’autre;

– d’autre part, à 0,096 nm d’un atome d’oxygène, il n’y a, à tout moment, que deux protons; compte tenu du fait que dans la molécule de vapeur d’eau l’angle H 漣O 漣H vaut 104,5⁰, on voit qu’on retrouve dans la glace à peu près la disposition des atomes dans la molécule de vapeur d’eau.

En réalité, les tétraèdres considérés ne sont pas parfaitement réguliers: leur base est un triangle équilatéral dont le côté est a = 0,4523 nm; les trois autres arêtes sont égales entre elles, mais avec une valeur très légèrement différente de a ; la hauteur du tétraèdre est c /2, avec c = 0,7367 nm (donc c/a = 1,629, alors que, pour un tétraèdre parfaitement régulier, c/a serait égal à 1,633); toutes ces longueurs s’entendent à 0 ⁰C et sous 1 atmosphère.

Pour construire le réseau cristallin de la glace Ih à partir de ces tétraèdres élémentaires, disposons toutes leurs bases sur un plan, qui sera le plan cristallographique (0001), encore appelé «plan de base», comme indiqué sur la figure 1. La structure est périodique selon trois directions du plan de base, à 60⁰ l’une de l’autre (directions 麗11 露0 礪), avec une période a . On a deux possibilités pour empiler une deuxième couche de tétraèdres, en conservant ces périodicités. Il faut disposer leurs bases selon les triangles grisés. Lorsqu’on répète l’opération, apparaît une période dans la direction perpendiculaire au plan de base, égale à deux fois la hauteur des tétraèdres, soit c . Cette direction cristalline est appelée direction [0001] ou direction de l’axe optique, ou encore axe c . La structure montre une symétrie hexagonale autour de cette direction.

Avec les tétraèdres disposés selon les triangles non pointillés, on obtiendrait par contre une symétrie cubique (les tétraèdres étant cette fois parfaitement réguliers). C’est la glace cubique Ic, qu’on peut obtenir au-dessous de 漣 120 ⁰C.

On comprend que les glaces Ih et Ic aient pratiquement la même densité. Pour la glace Ih, des valeurs de a et de c , on déduit (à 0 ⁰C et sous 1 atm) une masse volumique de 916,8 kg/m³ (du fait de vacuoles microscopiques, on n’a jamais pu mesurer directement des masses volumiques supérieures à 906 kg/m³).

Paramètres thermodynamiques de la glace Ih

On désignera par la température en degrés Celsius. La température absolue est T = + 273,15 K. (Par définition, 0 ⁰C est la température d’équilibre de la glace Ih avec de l’eau saturée d’air, sous une atm. Avec de l’eau sans air, la température de fusion est 0,0024 ⁰C sous une atmosphère.) Les principales caractéristiques sont les suivantes:

– Coefficient de dilatation thermique (en volume):

– Compressibilité isotherme:

– Masse volumique:

– Capacité thermique à volume constant:

– Capacité thermique à pression constante:

– Conductivité thermique (peut-être supérieure de 4 p. 100 dans la direction de l’axe optique à ce qu’elle est dans la direction perpendiculaire, mais ce n’est pas sûr):

– Chaleur latente de fusion:

Fonte par pression

Bien que l’on puisse facilement concevoir que la glace I soit moins dense que l’eau (un bâtiment construit occupe plus de volume que ses éléments accumulés en vrac), c’est néanmoins un cas exceptionnel parmi les corps cristallisés. En vertu d’une relation due à Émile Clapeyron, il s’ensuit que la température de fusion, pour laquelle glace et eau sont en équilibre, décroît lorsque la pression augmente, à l’inverse des autres corps. Tant que la pression n’est pas trop élevée, cet abaissement du point de fusion est proportionnel à la pression et vaut 0,074 K/MPa (1 MPa = 10 bar = 9,87 atm). Cela, s’il s’agit d’eau pure; si l’eau est saturée d’air, l’abaissement est de 0,098 K/MPa. Si la base d’une calotte polaire de 3 000 mètres d’épaisseur est au point de fusion, sa température est donc d’environ 漣 2,5 ⁰C.

En comprimant le système glace + eau, il se produit donc une fonte, qui absorbe de la chaleur, et la température s’abaisse jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre soit atteint. La pression qui intervient ett la pression hydrostatique dans l’eau, égale à la pression dans la glace, perpendiculairement à l’interface. Lorsqu’un morceau de glace est soumis à des contraintes anisotropes, sa température de fusion est plus basse sur les faces les plus comprimées. On peut avoir un état de régime, avec fonte continuelle sur ces faces, regel continuel sur les faces les moins comprimées, un film d’eau s’écoulant continuellement des premières vers les secondes, tandis qu’un flux de chaleur va des zones de regel (plus chaudes) vers les zones de fonte (plus froides).

Un mécanisme de fonte-regel analogue explique la pénétration d’un fil, chargé à ses deux extrémités, à travers un barreau de glace (expérience de Tyndall). Mais le regel derrière le fil n’est pas symétrique de la fonte devant le fil: alors que la fonte a lieu à l’interface glace-film d’eau, le regel a lieu à l’interface fil-film d’eau. De ce fait, un sillage de gouttes d’eau emprisonnées dans la glace se forme derrière le film, et, si le barreau de glace n’est pas tronçonné par le passage du fil, il subsiste quand même un plan de faible résistance là où le fil est passé.

Diagramme des phases

Sous 202,6 MPa, la masse volumique de la glace Ih est devenue 949 kg/m³ et son point de fusion 漣 22 ⁰C. C’est un point triple. Au-delà, l’eau est en équilibre avec la glace III, quadratique, de densité 1,15. La variation de la température de fusion de la glace III avec la pression est donc normale (toutes deux croissent simultanément). D’autres points triples à (face=F0019 漣 17 ⁰C, 338 MPa), à (0,16 ⁰C, 611 MPa) et à (81,6 ⁰C, 2 147 MPa) correspondent au passage aux glaces V (monoclinique, de densité 1,23), VI (quadratique, de densité 1,31) et VII (cubique, de densité 1,49) (fig. 2).

À de plus basses températures, les hautes pressions produisent des glaces II (rhomboédrique) et VIII (quadratique). Sur le diagramme des phases donné en 1973 par B. Kamb et reproduit ici figurent aussi une glace IX quadratique, partiellement métastable, une glace VI orthorhombique, et une glace IV, rhomboédrique et toujours métastable.

Dans toutes ces glaces, sous l’effet de la pression, les angles entre liaisons hydrogène sont de plus en plus altérés. Corrélativement, la distance entre deux oxygène liés croît de 0,276 nm à 0,296 nm. Mais la distance entre un oxygène et les oxygène non liés à lui les plus proches décroît de 0,45 nm à 0,32 nm, ce qui permet l’augmentation de densité. Dans les glaces VI à VIII existent simultanément deux réseaux s’interpénétrant.

Défauts ponctuels

La glace ne syncristallise avec aucune substance, sauf l’acide fluorhydrique et l’ammoniaque (glace dopée). La congélation d’eau salée, si elle est suffisamment lente pour éviter les inclusions de gouttelettes de saumure dans la glace, donne de la glace pure: c’est là un procédé de dessalement de l’eau de mer.

À l’échelle atomique, la glace présente des défauts ponctuels électriques (protons ne se trouvant pas à leur place normale) qui lui donnent une conductivité électrique extrêmement faible. La résistivité est de l’ordre de 100 M 行 練 m pour de la glace parfaitement pure. Les défauts augmentent en présence d’inclusions (ainsi la glace de glacier, pourtant très pure à côté de la glace industrielle, n’a plus qu’une résistivité de l’ordre de 0,01 M 行 練 m) et encore plus dans la glace artificiellement dopée ou irradiée. À cette conductivité dans la masse s’ajoute une conductivité superficielle, fonction des impuretés salines présentes. L’absorption diélectrique est maximale en hyperfréquences. De sa variation en fonction de la température, on déduit une énergie d’activation de l’ordre de 67 000 J/mole, la même que pour l’autodiffusion du tritium, du deutérium ou de l’oxygène 18.

Un autre type de défauts ponctuels est constitué par les lacunes, molécules absentes du réseau. Par des expériences d’annihilation de positrons, on a pu estimer leur densité à quelques lacunes par million de molécules. La théorie montre que, sous l’effet de contraintes appliquées à un cristal, ces lacunes doivent migrer des zones les moins comprimées vers les zones les plus comprimées. Comme il peut s’en former ou disparaître continuellement aux limites d’un cristal, ce processus peut se poursuivre indéfiniment, modifiant très lentement la forme du cristal. C’est le «fluage par diffusion de lacunes», considéré plus loin.

Défauts linéaires et déformation plastique

Les défauts du réseau cristallin intéressant toute une ligne d’atomes (ici d’oxygène) sont appelés dislocations. On sait les observer à l’aide de rayons X. Les dislocations soit se referment sur elles-mêmes en formant une boucle, soit aboutissent aux limites du cristal. Lorsque la surface d’un cristal est très légèrement attaquée par un solvant, des piqûres microscopiques se forment en ces points d’aboutissement. On peut ainsi compter de 1 000 à 100 000 dislocations au millimètre carré. Il n’y a guère de dislocations dans un cristal de givre, mais la moindre contrainte les fait se multiplier.

Les dislocations situées dans des plans de base sont particulièrement mobiles, et cela permet la déformation plastique du cristal: il y a glissement d’un plan de base cristallographique sur le plan de base voisin, sans perte de la cohésion. En effet, les liaisons hydrogène entre ces deux plans ne sont pas rompues, et les oxygène ne changent de «partenaire» qu’au passage de la dislocation. Notons que le mouvement d’une dislocation composée d’une seule ligne de liaisons anormales créerait des défauts ponctuels, ce qui entraînerait une très grande résistance à l’avancement. Aussi, certains chercheurs admettent que la dislocation est en fait un très long cylindre qui a un diamètre égal à plusieurs distances interatomiques, à l’intérieur duquel la structure est désordonnée.

La vitesse des dislocations dans le plan de base de la glace Ih est à peu près proportionnelle à la cission à laquelle ce plan est soumis. Pour une cission de 1 bar (= 0,1 MPa, valeur courante dans un glacier actif), elle est d’environ 3,6 mm/h à 0 ⁰C et 6 fois moins grande à 漣 20 ⁰C. (Ces valeurs sont bien plus faibles que dans les métaux.) Le taux de cisaillement correspondant est 塚 = n v b , où n est la densité de dislocations, v la vitesse et b le glissement consécutif à la traversée du plan de base par une seule dislocation (b = a , période du réseau). Lorsqu’on impose à un cristal isolé une contrainte fixe, la multiplication des dislocations fait que le taux de déformation commence par s’accélérer au cours du temps. Après cette phase d’adoucissement, la densité de dislocations se stabilise. Elle est alors proportionnelle à la cission appliquée sur le plan de base, si bien que le taux de déformation varie comme le carré de la cission. (Nous verrons que les lois de déformation du polycristal sont très différentes.)

Un cristal de glace se déforme donc normalement par glissements sur des plans cristallographiques de base. À l’échelle microscopique, la plupart de ces plans de glissement sont groupés en bandes de glissement de quelques centaines de micromètres d’épaisseur, visibles en strioscopie.

Avec le temps, les dislocations tendent à se grouper en plans de dislocations, qui divisent le cristal en sous-grains. D’un sous-grain au sous-grain voisin l’alignement des atomes peut dévier de 3 ; mais les sous-grains sont bien plus parfaits que le grain initial. Ce «vieillissement» de la glace s’accompagne de la modification de certaines propriétés électriques.

Transformations ordre-désordre

La position des protons dans le réseau cristallin, tout en obéissant aux deux règles énoncées au début, peut être parfaitement désordonnée ou non. Dans le premier cas, il s’ensuit, pour la glace I, une entropie au zéro absolu non nulle, voisine de R ln (3/2) par mole (R = constante des gaz parfaits).

Il semble qu’une transformation à l’état ordonné ait lieu vers 漣 160 ⁰C, permettant à la glace de devenir ferro-électrique (c’est-à-dire spontanément polarisée) ou anti-ferro-électrique.

2. Pétrographie des glaces de congélation

Congélation de l’eau douce

La congélation implique que les calories libérées soient évacuées, autrement dit que des frigories parviennent à l’interface eau-glace depuis un lieu plus froid. Si de l’eau douce est contenue dans un récipient refroidi, il se forme au départ de la glace contre les parois, avec des axes optiques perpendiculaires à la paroi. Si le froid vient du haut, la glace se forme à la surface libre, avec les axes optiques verticaux.

Mais en général la température de l’eau commence par s’abaisser en dessous du point de fusion. Lorsque cette surfusion cesse, ce qui se produit brusquement de façon irréversible, l’eau renferme un stock de frigories utilisable pour la congélation, et cela peut modifier la texture et la fabrique de la première glace formée. Ainsi de la pluie surfondue tombant sur une roche à température légèrement positive donne un verglas avec des axes optiques parallèles à la paroi. À la surface libre, l’eau surfondue congèle en formant de longues aiguilles, avec une orientation des axes optiques quelconque.

L’arrêt de la surfusion se produit autour de germes de congélation, poussières microscopiques qui sont actives à des températures plus ou moins basses. Dans les gouttelettes de certains nuages, l’absence de germes de congélation explique des surfusions intenses, pouvant s’approcher de 漣 40 ⁰C. Au-delà survient toujours une congélation spontanée, dite homogène (cf. PRÉCIPITATIONS [météorologie]).

Bulles d’air autogènes

Après cette première phase, la congélation doit forcément se poursuivre grâce à un apport de frigories à travers la glace. Les sels et l’air dissous dans l’eau ne peuvent s’incorporer au réseau cristallin. Il apparaît donc des bulles d’air à l’interface glace-eau une fois la saturation de l’eau en air dépassée. L’eau saturée d’air à 0 ⁰C et sous 1 atm renferme 2,85 p. 100 de son volume d’air (celui-ci étant mesuré sous les conditions normales).

Cela explique qu’au cœur des barreaux et cubes de glace artificielle qui a congelé en dernier, on trouve une glace très bulleuse. La composition de ces bulles n’est pas celle de l’air atmosphérique, mais celle de l’air dissous dans l’eau (34,9 p. 100 d’oxygène au lieu de 20,9 p. 100; 1,3 p. 100 de gaz carbonique au lieu de 0,03 p. 100).

Ces bulles d’air de la glace de congélation sont dites autogènes , par opposition aux bulles xénogènes de la glace de glacier; lesquelles, provenant de l’air emprisonné dans le névé, ont la même composition que l’air atmosphérique. Les bulles autogènes ont le plus souvent une forme allongée, renflée à un bout et effilée à l’autre. Elles peuvent être à la limite de trois cristaux (bulles interseptales) ou, plus rarement, à la suite d’une congélation rapide, intracristallines.

Glace de rivière et de lac

Dans un lac qui se refroidit, la surfusion cesse à partir des bords et de cristaux de neige tombant à la surface. Une fois la surface couverte d’une pellicule de glace, les cristaux croissent vers le bas. Ceux qui ont leur axe optique vertical étouffent progressivement leurs voisins. Il se forme ainsi une belle glace sans bulles et à gros cristaux columnaires, allongés dans le sens vertical (cf. photographie).

Des vagues ou du courant peuvent morceler la glace, puis la cimenter en un conglomérat. Une chute de neige peut la faire s’enfoncer. L’eau liquide du lac, protégée du froid par la neige, vient alors former un marécage sur la glace, avant de regeler en une masse très bulleuse, à petits cristaux. La texture finale d’une couverture de glace de lac est donc éminemment variable selon les lieux et selon les années.

Dans les rivières turbulentes, la cessation de la surfusion et la formation de cristaux de glace peuvent se produire en leur sein (fraisil ), ou même contre le fond. La glace adhérant au fond peut grossir assez pour remonter à la surface en entraînant l’objet sur lequel elle est fixée, fût-ce l’ancre d’un navire! D’où son nom anglais d’anchor ice . Mais la plus grande partie de la glace se forme bien sûr en surface, donnant lieu à des embâcles qui entraînent l’inondation des berges.

Glace de mer

L’eau de mer gèle à 漣 1,8 ⁰C et n’a pas de maximum de densité vers 4 ⁰C permettant une stratification thermique comme dans les lacs. C’est pourquoi le gel de la mer commence dans les baies abritées où l’épaisseur d’eau est faible. En pleine mer on observe longtemps une couche riche en fraisil, le slush (ou sludge ), qui amortit le sillage des bateaux.

Tant que la glace est mince, la houle peut la fragmenter en «crêpes de glace» (pancake ice des Anglo-Saxons) qui peuvent se recimenter et constituer des floes . Le mélange de vieille glace et de slush constitue le brash . Puis se forme la banquise, côtière (fast ice ) ou dérivante (drift ice ou pack ice ). Dans l’Arctique, la banquise côtière est séparée par la marée d’une banquette qui reste attachée au rivage et rend l’accès difficile, même lorsque la banquise a disparu (ice foot ). Dans l’Antarctique, la banquise peut rester collée au continent même l’été. Là où la banquise subsiste plus d’un an (cas du pack couvrant le centre de l’océan Arctique), ce n’est pas parce que sa surface est une zone d’accumulation (dans ce cas il se formerait un shelf ), mais parce que l’accrétion annuelle de glace sous la banquise compense un bilan annuel spécifique négatif au-dessus. L’épaisseur du pack arctique est d’environ 3 m, mais des fragments peuvent s’empiler, formant des hummocks qui peuvent atteindre 20 m de tirant d’eau.

Dès que l’eau contient plus de 6 g/l de sels minéraux (et l’eau de mer en referme 35), les axes optiques de la glace croissant à la surface ne sont plus horizontaux, mais verticaux. La surface inférieure d’un cristal est formée de fragiles lamelles verticales d’un millimètre d’épaisseur environ et écartées d’autant dans des plans de base cristallographiques. Leur croissance emprisonne des gouttelettes de saumure pouvant n’avoir que 10 猪m de diamètre. De ce fait, la glace de mer jeune peut refermer jusqu’à 22 g/l de sel. Toutefois, au cœur de l’hiver, les gouttelettes de saumure migrent vers la zone moins froide, c’est-à-dire vers le bas. Aussi, en surface, la vieille glace de mer peut donner par fusion de l’eau potable.

Pipkrakes, glace surimposée

Les pipkrakes (mot suédois) désignent des fibres de glace qui, par temps de gel, poussent à la surface des sols nus et humides. Chaque fibre est un cristal filiforme, perpendiculaire à l’axe optique. Il croît par le bas, à partir de l’eau du sol, de 1 à 5 cm en une seule nuit.

Les glaciologues appellent glace surimposée (sous-entendu: au glacier) de la glace qui se forme à la base d’un névé saturé d’eau de fonte, au contact de glace imperméable froide (c’est-à-dire à température négative). C’est là le principal processus d’alimentation des glaciers et des calottes glaciaires arctiques (centre de l’inlandsis groenlandais exclu), et on peut aussi en observer occasionnellement au printemps, juste en dessous de la ligne de névé, aux moyennes latitudes.

Parfois les grains en sont petits, et l’orientation des axes optiques quelconque, comme dans le névé. Il y a eu simple congélation d’un névé saturé d’eau. Mais le plus souvent, la glace surimposée est formée de cristaux columnaires verticaux, aux axes optiques horizontaux. Il est tentant de supposer que le névé à été repoussé vers le haut et de rapprocher cette glace surimposée columnaire des pipkrakes.

Dans ce cas, la glace surimposée est criblée de myriades de trous verticaux, intercristallins, qui la font apparaître très blanche. Les poussières s’accumulent dans ces trous et, échauffées par le soleil, agrandissent le trou par fonte. Des algues et micro-organismes se développent dans cette boue, la rendant noirâtre. On l’appelle de la cryoconite. Finalement, la glace surimposée est criblée de trous circulaires, verticaux, de toutes tailles mais d’une profondeur uniforme, les trous à cryoconite .

Glace dans le sol

Lorsqu’un sol humide gèle, l’eau afflue par capillarité vers le front de gel, faisant gonfler le sol. Si la nappe phréatique est proche et le sol suffisamment perméable (formé de limon, et non d’argile), il peut ainsi se former dans le sol de volumineuses lentilles de glace pure. Ce sont les lentilles de glace se formant sous les chaussées qui, lorsqu’elles fondent au dégel, provoquent la formation de «nids de poule» et la détérioration des routes. Pour mettre une route «hors gel» il faut la surélever pour l’éloigner de la nappe phréatique et interposer une couche de gravier qui empêche l’ascension capillaire. Ce cas mis à part, la boursouflure temporaire du sol par la glace ameublit le sol; elle est donc appréciée des agriculteurs.

Des alternances répétées de gel et de dégel expulsent les cailloux et les piquets du sol. Ils sont soulevés par une lentille de glace lors du gel; au dégel le vide créé se remplit de boue et la pierre ou le piquet ne redescendent pas. Bien que ce phénomène soit bien connu des agriculteurs de nos régions, les géomorphologues l’ont étudié spécialement dans les régions arctiques, où en profondeur le sol est gelé en permanence (cf. domaine PÉRIGLACIAIRE), ce qui entraîne l’été la formation d’une nappe aquifère à faible profondeur. De plus, l’absence de toute activité agricole a permis à ce processus d’opérer pendant des millénaires, créant des formes très curieuses: cercles et polygones de pierres.

Dans les régions arides de l’Arctique, les froids très rigoureux provoquent dans le sol gelé des fentes de contraction thermique tous les 60 à 100 m. Lors du bref été l’eau de fonte s’y infiltre et regèle, et le processus se reproduit tous les ans aux mêmes endroits. À la longue se forme ainsi un quadrillage de murs verticaux de glace pouvant avoir un mètre d’épaisseur dans le haut et qui s’enfoncent d’une dizaine de mètres dans le sol en diminuant d’épaisseur: il s’agit des coins de glace . Les coins de glace s’arrêtent en haut dans la couche de dégel saisonnier, provoquant un sillon où s’accumulent de gros blocs. On appelle les réseaux ainsi formés, très visibles sur les photos aériennes, des polygones de toundra .

3. Pétrographie et déformation des glaces de glacier

Close-off et diagenèse

Les carottages à grande profondeur effectués dans l’Antarctique, le Groenland et dans des glaciers alpins ont dévoilé la grande complexité de la pétrographie des glaces de glacier. Leurs textures et fabriques évoluent continuellement sous l’effet des tensions interfaciales entre cristaux, des contraintes et des déformations qui en résultent. Ce métamorphisme, appelé diagenèse, fournit de nombreux types de glace de glacier, qu’il faut donc classer parmi les roches métamorphiques (alors que les glaces de congélation seraient à classer parmi les roches volcaniques, issues d’une phase liquide). Et chaque type de roche glace a une loi de déformation différente.

Dans les glaciers, la glace peut s’être formée de trois façons:

– Dans les glaciers froids, surmontés d’un névé toujours froid en profondeur, le névé se transforme progressivement en glace par compression et frittage, sans présence d’eau. Les pores communicants du névé deviennent des bulles d’air xénogènes vers 70 à 130 mètres sous la surface, lorsque la masse volumique du névé atteint 837 kilogrammes par mètre cube (à 漣 53 ⁰C) ou 815 kilogrammes par mètre cube (à 漣 12 ⁰C). Ce phénomène, appelé close-off a été bien étudié, car la masse d’air emprisonnée dépend de la pression barométrique, et renseigne donc sur l’altitude de la surface lors du close-off. Comme il s’agit de régions à très faibles précipitations, la profondeur indiquée n’est atteinte qu’au bout de milliers d’années.

– Dans les glaciers froids, surmontés d’un névé entièrement tempéré en été, il se forme, comme on l’a expliqué, de la glace surimposée chaque été.

– Dans les glaciers tempérés, surmontés d’un névé toujours tempéré au-delà d’une dizaine de mètres de profondeur, le close-off a lieu par compression, frittage, mais surtout par fonte et regel à la surface des grains. Ce dernier processus est très accéléré lorsque le névé est saturé d’eau, devenant ainsi meilleur conducteur de la chaleur.

Sur la vallée Blanche supérieure (massif du Mont-Blanc) à 3 550 mètres d’altitude, le névé issu des neiges d’été (il ne pleut pratiquement jamais à cette altitude) devient de la glace, de masse volumique 860 kilogrammes par mètre cube, au bout de cinq ans, à 28 mètres sous la surface. Le névé issu des neiges d’hiver, à grains plus fins, n’a au bout de cinq ans et demi, à 32 mètres de profondeur, qu’une masse volumique de 720 kilogrammes par mètre cube. Alors, au cours de l’été, au sein d’une nappe aquifère, il devient de la glace bulleuse à 860 kilogrammes par mètre cube en quelques semaines.

Dans le premier cas, la diagenèse ultérieure de la glace est extrêmement lente, et donc non reproductible en laboratoire. Elle ne s’accélère que vers la base des calottes polaires, températures et cissions y devenant plus élevées. Ainsi à la station Byrd (Antarctide occidentale), entre 1 800 mètres de profondeur (où la température est 漣 13 ⁰C) et le socle, qui est à 2 164 mètres de profondeur (où le point de fusion est atteint), la glace est formée de gros cristaux (plusieurs centimètres carrés de section sur une lame mince), interdigités. La fabrique y présente le même groupement statistique des axes c selon quatre directions que dans les glaciers tempérés.

Dans le deuxième cas (glaciers froids arctiques), les études font défaut, mais il semble que la glace y prenne en général le même aspect qu’à la base des grandes calottes polaires.

Dans le troisième cas (glaciers tempérés), la diagenèse est rapide, et peut être reproduite en laboratoire. Les grains (cristaux individuels) ont des tailles très variables, de l’ordre du centimètre en général, du millimètre dans les zones se déformant très vite, de plusieurs centimètres avec cristaux interdigités dans les zones à peu près stagnantes. Les axes c se groupent selon 4 maximums (parfois 3, parfois 5) entourant la direction de compression maximale.

Inclusions gazeuses et liquides

À la suite de la diagenèse, la plupart des bulles d’air deviennent intracristallines. Avec la profondeur elles sont comprimées et deviennent de plus en plus petites. Dans les calottes polaires, vers 800 m de profondeur, elles ne sont plus visibles au microscope, les molécules d’air s’étant probablement insérées entre les oxygène ordonnés de la glace, de façon réversible (ce type d’hydrate est appelé un clathrate). Elles réapparaissent sur les bords de la calotte, se décomprimant à mesure que celle-ci s’amincit. Comme le fluage de la glace prend du temps, les bulles d’air sont alors à une pression supérieure à celle de la glace. (Lorsqu’un iceberg fond, les bulles d’air très voisines de la surface éclatent, et l’on perçoit un bruissement.)

Le cisaillement prolongé de la glace froide allonge les bulles d’air dans le sens de l’écoulement. Dans la glace tempérée, plus déformable, la tension superficielle parvient en général à leur conserver la forme sphérique.

Dans les glaciers tempérés, on observe souvent une foliation: des feuillets de quelques centimètres ou décimètres d’épaisseur de glace bulleuse, blanche (24 à 68 cm³ d’air par kg sous les conditions normales) alternent avec des feuillets de glace très pauvre en bulles, de couleur bleue (0,8 à 3,2 cm³/kg). Dans les feuillets de glace bleue les cristaux sont aplatis, ce qui donne à penser que la glace bleue s’est davantage déformée que la glace blanche, et que l’air a été expulsé grâce à cette déformation.

Ce processus semble aussi exister à l’échelle du glacier. Un carottage en zone d’ablation du glacier d’Argentière a montré que jusqu’à 110 m de profondeur il y avait 10-20 p. 100 de glace bleue, et, entre 180 m et le fond (240 m), 90-95 p. 100.

La glace tempérée renferme aussi des inclusions d’eau liquide. Cette eau est très légèrement salée, car les sels présents dans la neige s’y sont concentrés, ce qui peut abaisser la température de la glace tempérée de 0,01 ⁰C. Le laboratoire de glaciologie de Grenoble a mesuré la teneur en eau liquide de petits tronçons de carotte, sitôt après l’extraction de celle-ci, par le temps de transit d’une onde de froid. La teneur en eau fluctue très irrégulièrement à l’échelle du décimètre, entre 0,1 et 2 p. 100, sans corrélation ni avec la taille des grains ni avec la teneur en sels. En zone d’accumulation, il y a une tendance générale à l’augmentation avec la profondeur, pas aussi forte toutefois qu’on l’observerait si la glace était rigoureusement imperméable et si l’eau produite par la chaleur de déformation restait en place. En zone d’ablation on n’a trouvé aucune tendance générale; la valeur lissée reste égale à 0,72 p. 100.

Ces observations, et d’autres faites sur le niveau de l’eau dans des trous de forage voisins, semblent montrer qu’au-dessous d’une centaine de mètres de profondeur la glace d’un glacier tempéré est très légèrement perméable. De fait, on a observé des canalicules de 10 猪m de diamètre à la jonction de trois grains. Lorsque l’échantillon de glace est déformé, ces canalicules s’ouvrent ou s’obturent, des inclusions d’eau apparaissent et disparaissent simultanément (ce qui équivaut à des transferts d’eau). Ces processus doivent permettre à la longue, dans les glaciers tempérés, une expulsion de l’eau vers le bas, et aussi de l’air vers le haut.

Fluage et dynamo-métamorphisme étudiés en laboratoire

Pour un échantillon de glace donné, la déformation globale après un certain temps d’application des contraintes dépend de celles-ci et de la température. L’influence de la température absolue T et de la pression moyenne s’exprime par une loi d’Arrhénius en exp [ 漣 (Q + p V)/RT], où R est la constante des gaz parfaits, Q = 76 kJ/mole est la chaleur d’activation, et V le volume d’activation (négatif pour la glace). Pratiquement on peut remplacer le facteur ci-dessus par:

où T^f est la température absolue de fusion, qui dépend très faiblement de p . Lorsque ce facteur a une valeur donnée, seules interviennent les contraintes anisotropes (contraintes desquelles on a retranché une pression hydrostatique p ) et le temps écoulé. Les contraintes anisotropes en un point s’expriment par 3 pressions de somme nulle s ⁱⁱ , et 6 cissions égales deux à deux s ^ij = s ^ji avec j i (i et j désignent l’une quelconque des coordonnées x, y ou z ). Soit 2 精² la somme des carrés des neuf s ^ij . 精 est une mesure de l’intensité des contraintes anisotropes, ne dépendant pas des axes de référence choisis et appelée la cission efficace. Dans les glaciers actifs elle vaut de 0,5 à 2 MPa, et on se bornera aux lois valables dans cet intervalle. On supposera de plus que p est assez élevé pour éviter une fracture de certains cristaux ou même de tout l’échantillon.

Si on applique à un échantillon de glace polycristalline macroscopiquement isotrope (axes c au hasard dans toutes les directions) certaines contraintes s ^ij et si on les maintient fixes, l’échantillon se déforme continuellement au cours du temps, à un taux qui d’abord va en décroissant (fluage transitoire ou primaire), puis se stabilise (fluage secondaire). La raison en est que les cristaux se déforment par glissements sur leurs plans de base mais que, comme ils sont différemment orientés, ces déformations sont incompatibles. Il apparaît progressivement, à l’échelle du cristal, des contraintes supplémentaires fluctuantes et, à l’échelle de l’atome, de nombreuses dislocations qui bloquent les dislocations mobiles. C’est l’écrouissage, bien connu dans le cas des métaux. Mais, comme la température n’est jamais extrêmement éloignée de celle de fusion, divers processus de restauration interviennent, qui permettent aux dislocations mobiles de se libérer, et une déformation à charge constante, appelée fluage (en anglais creep ), peut continuer.

Ouvrons ici une parenthèse. On parle souvent de plasticité de la glace. Au sens propre, qu’adoptent encore les ingénieurs, une déformation plastique est une déformation irréversible, due aux glissements intracristallins, avec écrouissage, mais sans restauration (sans quoi ils parlent de fluage). Pour les physiciens, la plasticité est le processus de glissements intracristallins, qu’il y ait ou non restauration. Pour les mécaniciens, un corps plastique (sous-entendu: idéal) correspond au cas limite où la déformation est quelconque dès que les contraintes anisotropes atteignent un certain seuil (pas d’écrouissage). Pour eux, le comportement de la glace, qui se déforme à un taux constant, fonction des contraintes anisotropes, si faibles soient-elles, est un comportement visqueux. On pourrait donc dire que «la glace flue, avec une loi de comportement visqueux, par suite de processus plastiques».

Lorsque la déformation cumulée de la glace dépasse 1 p. 100, un nouveau processus de restauration intervient: il apparaît de nouveaux cristaux, non écrouis au départ, et d’orientation plus favorable à la déformation. Le taux de déformation s’amplifie, puis oscille au cours du temps, en étant en moyenne 3 fois supérieur à sa valeur antérieure; c’est le fluage tertiaire avec recristallisation (dite dynamique). Cette recristallisation entraîne la formation d’une fabrique particulière (dynamo-métamorphisme). Sauf pour deux types particuliers de contraintes (compression uniaxiale, cission pure), qui pendant longtemps étaient justement les seuls utilisés dans les expériences de fluage, la fabrique qui apparaît est celle à plusieurs maximums trouvée dans les glaciers.

Lois du fluage secondaire isotrope et du fluage tertiaire

Les études en laboratoire ont porté surtout sur le fluage secondaire d’une roche glace macroscopiquement isotrope, bien que ce cas soit rare dans la nature (il doit cependant exister dans les shelfs). Les taux de déformation s’expriment par 9 grandeurs e ^ij , avec e ^ij = e ^ji et la somme des trois e ⁱⁱ nulle (elle exprime le taux de variation relative de volume). Dans le cas signalé, si on recommence l’expérience de fluage avec tous les s ^ij multipliés par m, dans le nouveau fluage secondaire les e ^ij sont multipliés par m³. C’est une loi puissance trois de viscosité. (La viscosité des liquides, dite viscosité newtonienne, est une loi puissance un.) De plus, les divers e ^ij sont toujours proportionnels aux divers s ^ij . Le rapport s ^ij /(2 e ^ij est la viscosité. Dans le cas d’une viscosité newtonienne, elle ne dépend que de la température, mais avec une loi puissance trois, elle dépend aussi des contraintes. Finalement, on obtient la loi globale:

avec B = 70 梁 10 MPa^-3 . an^-1, indépendant de la taille des grains. Notons que ces taux de fluage sont de l’ordre d’un millier de fois plus petits que celui observé avec un monocristal isolé, soumis à une scission sur son plan de base. De plus, avec un monocristal on a une loi puissance deux (environ).

Lorsqu’on opère à des températures proches du point de fusion, la recristallisation commence avant même que le fluage transitoire soit terminé, et l’on n’observe qu’un minimum du taux de déformation. Pour de la glace tempérée, on ne peut plus parler que d’un fluage tertiaire. Bien que les expériences soient peu nombreuses, il semble que, pour le fluage tertiaire, le plus important pour le glaciologue, la loi ci-dessus reste valable, avec une valeur plus élevée de B. Il peut sembler étonnant qu’une glace devenue, par suite de sa fabrique à plusieurs maximums, anisotrope, ait une loi de comportement isotrope. Mais il faut voir que cette anisotropie est liée à la direction de la compression maximale et tourne avec elle.

Toutefois dans la glace tempérée (T^f = T) un autre facteur intervient; c’est la teneur en eau liquide. Les inclusions d’eau liquide doivent faciliter les phénomènes de fonte-regel aux limites entre grains, ce qui diminue contraintes microscopiques et écrouissage. Si w est la teneur en eau en pourcentage, on pourrait adopter:

Glaces polaires non recristallisées

Dans les régions polaires, avant et après le close-off, l’aire moyenne des grains (mesurée sur des lames minces) croît linéairement avec leur âge, jusqu’à ce qu’ils se trouvent à 300-400 m de profondeur. À la station Byrd, où cette glace s’est maintenue à la température = 漣 28 ⁰C, l’aire moyenne des grains est alors de 40 mm², alors qu’à la station Vostok ou au Dôme C (intérieur de l’Antarctide orientale, = 漣 50 à 56 ⁰C) elle n’atteint que 3 mm². Les grains restent grossièrement sphériques, de taille voisine et aucune fabrique n’apparaît. Leur très lente croissance est due à l’énergie interfaciale des joints de grain, de l’ordre de 65 mJ/m², qui tend à diminuer dans un volume donné.

Au-delà, à Vostok comme au Dôme C, on trouve des glaces provenant du dernier âge glaciaire. Leur grain est beaucoup plus fin. Le fait que, pendant l’âge glaciaire, ait été plus bas d’environ 7 ⁰C ne suffit pas à l’expliquer. Alors qu’au Dôme C, où il n’y a pas d’écoulement appréciable vers la côte, les axes c se rapprochent progressivement légèrement de la verticale, à Vostok, en dessous de 550 m, les axes c se trouvent à peu près dans un plan vertical, perpendiculaire à l’écoulement, et y sont distribués uniformément. De plus, les grains deviennent allongés dans le sens de l’écoulement. Ces fabriques doivent être provoquées par l’énergie élastique, si on en croit une théorie qui jusqu’ici n’avait jamais été confirmée par des observations.

Dans tous les cas ci-dessus la déformation, extrêmement lente, doit être liée à la diffusion des lacunes, ce qui conduit à une viscosité newtonienne. Il est toutefois douteux que les théories classiques de Nabarro-Herring et de Cobble, qui donnent une valeur de cette viscosité, soient applicables, si bien que la viscosité reste inconnue.

À Byrd, au-dessous de 400 m, le grain cesse de croître. L’énergie élastique intracristalline, liée aux dislocations, est sans doute devenue bien supérieure à l’énergie interfaciale et bloque la croissance. Simultanément, les axes c tendent à se grouper autour de la verticale, ce qu’on peut expliquer par les rotations qu’entraîne une déformation par plasticité. À 1 200 m, on rencontre la glace du dernier âge glaciaire. Les grains sont plus petits (aire moyenne: 15 mm² au lieu de 40 mm²), et les axes c fortement groupés autour de la verticale. (On a trouvé le même type de glace à la base de glaciers émissaires très peu actifs.) Dans tous ces cas, la déformation doit se faire par fluage secondaire, avec une loi puissance trois, mais plus ou moins fortement anisotrope.

Enfin on a vu qu’à Byrd, au-dessous de 1 800 m, on trouvait de la glace recristallisée à plusieurs maximums, caractéristique du fluage tertiaire.

• 1160; bas lat. °glacia, class. glacies

1 ♦ Eau congelée (⇒ givre, neige, verglas) formant un solide dur et translucide. Cours d'eau, lac recouvert d'une couche de glace. ⇒ embâcle. Patiner, glisser sur la glace. Patins à glace. Mer de glace. ⇒ 1. glacier. Froid comme la glace. — (Au Canada) Pont de glace : chemin de glace formé dans un cours d'eau, l'hiver, et utilisé pour passer en voiture d'une rive à l'autre.

2 ♦ Plur. Blocs de glace. Navire pris dans les glaces. Glaces de fond, flottantes. ⇒ banquise, iceberg. La fonte des glaces. ⇒ débâcle, dégel.

3 ♦ Eau congelée artificiellement. Fabrication de la glace. ⇒ congélateur, réfrigérateur; frigorifique, 2. froid. Barre, pain de glace, dans une glacière. Compartiment à glace d'un réfrigérateur. ⇒ freezer. Bacs à glace d'un freezer. Seau à glace. Mettre de la glace, un cube de glace dans son whisky. ⇒ glaçon. Glace pilée. Conserver qqch. dans la glace.

4 ♦ Loc. (Symbole de la froideur, de l'insensibilité) Être, rester de glace, absolument insensible. Un accueil de glace. ⇒ glacial. Rompre, briser la glace : dissiper la gêne; faire cesser la contrainte dans un entretien, une entrevue, etc. « Hommes et femmes... D'abord ils s'observent... Et puis peu à peu, la glace se brise... Ils forment des couples... » (Modiano). La glace est rompue.

♢ Spécialt. (opposé à parfait et à sorbet) Vous voulez une glace ou un sorbet ?

1 ♦ Plaque de verre ou de cristal employée à divers usages, selon qu'elle est ou non étamée. Fabrication des glaces. ⇒ glacerie, miroiterie. Glace sans tain. ⇒ vitre. Glace de vitrine, d'une porte. Bris de glace.

♢ Spécialt. Châssis vitré, vitre fixe ou mobile d'une voiture, d'une automobile. ⇒ déflecteur, pare-brise. Baisser, lever les glaces (⇒ lève-glace) . Glaces de sécurité, faites avec du verre spécialement trempé qui ne se brise pas en éclats dangereux.

2 ♦ Grande plaque de verre à l'étain, au mercure, qui reflète les images. Glace taillée, biseautée, de Venise. La galerie des Glaces, au château de Versailles. Glace au-dessus d'une cheminée. ⇒ trumeau. Glace ovale, articulée. ⇒ 1. psyché. Armoire à glace. Se voir, se regarder dans une glace. — Par ext. (fin XIX^e) Miroir (même de petite dimension). Glace à main. Glace d'un poudrier.

3 ♦ (1669) Pâtiss. Couche brillante et lisse comme un vernis, à base de sucre et de blanc d'œuf, dont on recouvre certains gâteaux, certaines confiseries (⇒ glacer). Appos. Sucre glace, en poudre très fine, pour glacer (6^o).

4 ♦ Joaill. Petite trace d'éclat sur une pierre précieuse. ⇒ givrure.

Synonymes :

Synonymes :

n. f.

rI./r

d1./d Eau solidifiée par l'action du froid. La densité de la glace est égale à 0,917 à 0 °C.

|| (Québec) Glace bleue ou glace vive, dont la surface est dure et polie comme un miroir.

— Syn. de glaçon (sens 1).

— Pont de glace.

|| Glace sèche: anhydride carbonique solide.

d2./d Surface recouverte de glace sur laquelle on pratique certains sports, notam. le hockey. Glisser, patiner sur la glace.

d3./d Loc. fig. De glace: très froid, très réservé. Rester de glace. Un accueil de glace.

— Rompre ou (Québec, Fam.) casser la glace: faire cesser la réserve, la gêne.

d4./d Crème aromatisée servie congelée comme rafraîchissement ou comme dessert. Glace à la vanille.

d5./d CUIS En pâtisserie, mélange de sucre glace et de blanc d'oeuf dont on recouvre certains gâteaux et friandises.

|| (En appos.) Sucre glace, en poudre très fine.

— Jus de viande réduit.

rII./r

d1./d Plaque de verre épaisse. Laver les glaces d'une voiture. Glace de sécurité, qui se brise sans donner d'éclats coupants.

d2./d Miroir. Se regarder dans une glace.

d3./d En joaillerie, tache mate dans une pierre.

(mer de) grand glacier du massif du Mont-Blanc, en France (Haute-Savoie), long de 14 km.

⇒GLACE, subst. fém.

I. A. — Eau congelée, solidifiée par le froid. Un bloc, une couche de glace. Des dragons (...) en train de casser la glace d'une auge pour abreuver leurs chevaux (ERCKM.-CHATR., Conscrit 1813, 1864, p. 69). Quand, le long des canaux, les péniches sont bloquées par la glace (DE GAULLE, Mém. guerre, 1959, p. 425) :

• 1. Des cristaux de glace, en forme de feuilles de fougère, fleurissaient les vitres des fenêtres et me cachaient la Seine...

A. FRANCE, Bonnard, 1881, p. 267.

SYNT. Glace artificielle, fondante, polaire; banc, champ, mer, pain, piton de glace; seau à glace; stalactites de glace; glace à rafraîchir; glisser, patiner sur la glace; faire du hockey sur glace; l'eau s'est prise en glace.

— En partic.

♦ Cube de glace (v. glaçon). Vessie de glace.

♦ Vin blanc frappé de glace. Vin blanc rafraîchi dans la glace. Le docteur Corvisart (...) ne buvait que du vin de Champagne frappé de glace (BRILLAT-SAV., Physiol. goût, 1825, p. 156).

♦ Ferrer un cheval à glace. Le ferrer avec des crampons qui l'empêchent de glisser. V. ferrer, CRÈVECŒUR, Voyage, t. 2, 1801, p. 143. Au fig. Être ferré à glace sur une affaire, sur une question. Être compétent, habile, imbattable sur quelque sujet. Le jeune homme est un crâne qui pourrait me tuer et je dois être ferré à glace, être de sa force à l'épée et au pistolet (BALZAC, U. Mirouët, 1841, p. 172).

— Au plur. Les glaces. Synon. banquise, glaciers. Fonte, débâcle des glaces; pris dans les glaces. L'Afrique se fissure un peu plus. Ailleurs, les glaces avancent et reculent (TEILHARD DE CH., Phénom. hum., 1955, p. 218). Dans les contrées polaires, les glaciers (...) forment de vastes inlandsis, qui arrivent jusqu'à la mer et donnent, en se fracturant, des glaces flottantes ou icebergs (BOULE, Conf. géol., 1907, p. 12).

— Expr. Par les neiges et par les glaces. Avec tout ce que suppose un hiver rigoureux. Nous avons suivi son cercueil (...) par les neiges et les glaces (SAINTE-BEUVE, Port-Royal, t. 2, 1842, p. 451).

— Au fig. Les glaces de l'âge. La diminution ou la perte de l'ardeur, de la vitalité. J'ai fini par admirer ce regard si vif, si profond, si hardi, malgré les glaces de l'âge (BALZAC, Confid. Ruggieri, 1837, p. 315).

— P. compar. Un homme pur comme de la glace. Celle dont il a pu ainsi garder intacte une image paisible, immobile et pure comme le marbre ou la glace (BAUDEL., Paradis artif., 1860, p. 448). Fondre comme (de la) glace au soleil. Fondre très rapidement. Les jours me fondent entre les mains comme de la glace au soleil (BALZAC, Corresp., 1830, p. 445).

B. — Basse ou très basse température. Un vent de glace; des mains de glace. Elle sentait un froid de glace qui lui montait des pieds jusqu'au cœur (FLAUB., M^me Bovary, t. 2, 1857, p. 171).

1. MÉTÉOR., vieilli. Le thermomètre est à glace (Ac.). Au degré zéro centigrade. Une température au-dessus, au-dessous de la glace, de glace. Au-dessus, au-dessous du degré zéro, de zéro. L'eau de notre aiguade n'avait qu'un degré et demi de chaleur au-dessus de la glace (Voy. La Pérouse, t. 3, 1797, p. 77). Le froid redevint très-vif, et la colonne thermométrique tomba à huit degrés Fahrenheit au-dessous de zéro (22 degrés centigrades au-dessous de glace) (VERNE, Île myst., 1874, p. 320).

— Expr. À la glace. Gelé, très froid. J'ai les mollets à la glace (LABICHE, Cagnotte, 1864, V, 3, p. 157). Au fig. On ne m'accusera pas de le choisir parmi les royalistes à la glace (J. DE MAISTRE, Consid. sur Fr., 1796, p. 140). Nous aurions aimé que M. de Lamartine désignât moins brutalement la Bible où il se nourrit, évitant de tomber dans un didactisme à la glace heureusement assez rare en son recueil (Fontaine, n° 62, oct. 1947, p. 692).

— P. méton. Les saints de glace. Certains saints du calendrier (Mamert, Pancrace). Les 4 cavaliers ou cavaliers du froid (...) sont les Saints de Glace (...). Ils détruisent les fleurs, les fruits et la vigne à la fin Avril et au début de Mai (CHASS. 1970, s.v. saints de glace).

2. Au fig. [P. réf. à la froideur de la glace] Être froid comme glace, comme un bloc de glace. Je voyais d'ailleurs peu à peu ma princesse s'adoucir, se calmer; la glace se fondait sous l'ardeur de ma parole (REYBAUD, J. Paturot, 1842, p. 367).

♦ De glace. Sans chaleur, sans effusion, raide, insensible. Âme, cœur, mépris, silence de glace; être d'un froid de glace; demeurer de glace; dire un bonjour de glace; garder un front, un sérieux, un visage de glace. Cet homme (...) qui, de glace pour tout le monde, s'éprenait d'elle comme un jeune homme (A. FRANCE, Jocaste, 1879, p. 25). Gourmés, silencieux, les enfants offensés rougissent, et restent de glace (COLETTE, Apprent., 1936, p. 179).

— Loc. et expr.

♦ Être en glace. Être complètement froid, inhibé. Malgré moi, je suis en glace. Impossible de dire un mot gentil (RENARD, Journal, 1895, p. 278).

♦ Se faire de glace. Le baron Duvillard entrait. Elle se fit tout de suite de glace, elle le reçut en jeune reine offensée (ZOLA, Paris, t. 1, 1897, p. 86).

♦ Jeter de la glace sur qqc. Jeter un froid sur quelque chose. Elle n'ajouta rien qu'un immense éclat de rire; mais l'impassibilité du petit La Baudraye jeta de la glace sur cette explosion (BALZAC, Muse départ., 1844, p. 225).

— P. métaph. La glace estut rompue. Rompre la glace. Faire cesser la froideur initiale, la gêne entre personnes. Il faut que la douce chaleur de la sympathie délivre nos conspirateurs gelés dans leur banquise et résolve la complicité en communauté. Justement, cela s'appelle : rompre la glace (JANKÉL., Je-ne-sais-quoi, 1957, p. 192).

C. — P. ext. Crème congelée contenant du lait, du sucre, des fruits, des aromes variés. Synon. crème glacée. Glace au café, à la fraise, à la vanille; cornet de glace; manger, prendre une glace; commander des glaces. À la fin du souper on servit des glaces, dites plombières (BALZAC, Splend. et mis., 1844, p. 323). Procope mit à la mode les mousses glacées à base de crème fouettée, qu'on surnomma « glaces à la Chantilly » (Gdes heures cuis. fr., Éluard-Valette, 1964, p. 237).

II. — [P. réf. au poli, au brillant ou à la transparence de la glace]

A. — Plaque de verre ou de cristal, dont les deux faces sont polies. Les glaces des magasins; bris de glaces. Par les glaces des fenêtres, entrait la lumière claire du jardin (ZOLA, Page amour, 1878, p. 813). J'ai failli le précipiter à travers l'une des grandes glaces-fenêtres sur le boulevard (VERLAINE, Souv. et fantais., 1896, p. 253).

— En partic. Vitre fixe ou mobile d'une voiture, d'un wagon. Baisser, lever la glace. Les glaces de la voiture se givraient (CENDRARS, Bourlinguer, 1948, p. 292) :

• 2. ... on a alors songé pour éviter les coupures par éclats dans les accidents de la circulation à rechercher la confection de dispositifs utilisant toujours le verre (...). Les deux principales réalisations sont la glace Triplex et la glace Securit.

C. DUVAL, Verre, 1966, p. 94.

— Expr. Cirer un parquet à glace. Le cirer de façon à ce qu'il brille comme une glace. Les parloirs à plantes vertes, cirés à la glace (MALÈGUE, Augustin, t. 1, 1933, p. 113).

B. — Miroir constitué par une plaque de verre uni derrière laquelle une couche de tain a été appliquée. Glace de Bohême, déformante, à deux faces, à main, de poche, à la psyché; armoire à glace. Glaces de Venise à biseaux dans leurs cadres à incrustations merveilleusement sculptées, placées en trumeaux entre les croisées (PONSON DU TERR., Rocambole, t. 1, 1859, p. 359). Ils purent s'admirer dans la glace, transformés en mariés de mardi gras (DORGELÈS, Croix de bois, 1919, p. 13) :

• 3. Louis XV, voulant se concilier l'amitié du sultan, ne trouvait pas de plus beau présent à lui faire, que de lui envoyer un miroir sortant de la Manufacture royale. On voit, par ces quelques exemples, de quelle faveur jouissaient alors les glaces coulées.

H. HAVARD, La Verrerie, Paris, Delagrave, s.d. [ca 1895], p. 190.

— En partic.

♦ La Galerie des Glaces (au château de Versailles). Aux fêtes de Versailles, les bijoux des courtisans scintillent à l'envi aux mille lumières de la Galerie des Glaces (METTA, Pierres préc., 1960, p. 10).

♦ [Une glace cassée est parfois considérée comme un mauvais présage] Le miroir allait et venait. Il glissa, tomba... Il était cassé. — Ah! voilà un malheur! (...). J'ai toujours eu peur d'une glace cassée... Ça porte malheur, vous verrez! (GONCOURT, Ch. Demailly, 1860, p. 234).

♦ Pop., vx. Passer devant la glace. ,,Payer sa consommation, au bistro, où, d'ordinaire, une glace égaie le comptoir`` (ESN. 1966).

♦ Glace sans tain.

1. JOAILL. ,,Petite tache d'un diamant qu'on appelle aussi givrure`` (Ac. 1932), qui réduit sa valeur.

2. ART CULIN.

a) CUIS. Fond de cuisson concentré utilisé pour certaines sauces. Glace de gibier, de poisson, de volaille. (Ds LASNET 1970).

b) PÂTISS. Couche brillante et lisse à base de sucre et de blanc d'œuf dont on recouvre certains gâteaux et confiseries. (Ds Ac. Gastr. 1962). Emploi adj. Sucre glace. Sucre en poudre très fin dont on saupoudre certains gâteaux, ou que l'on utilise avec du jus de fruit, ou un colorant pour les recouvrir. Faire un sucre glace au citron, à la framboise (Ds Lar. Lang. fr.).

REM. Glacerie, subst. fém. Industrie ou commerce des glaces de verre. Glacerie de Saint-Gobain. Colbert chargea l'ambassadeur de France à Venise, François de Bouzy, de dérober les secrets de fabrication des glaces et de capter des ouvriers, ce qui permit de fonder en 1665, rue Saint-Antoine, à Paris, la première glacerie (C. DUVAL, Verre, 1966, p. 7).

Prononc. et Orth. : [glas]. Ds Ac. 1694-1932. Homon. glass. Étymol. et Hist. 1. Ca 1160 « eau congelée » (Eneas, 3994 ds T.-L.); 2. ca 1165 fig. (B. DE STE-MAURE, Troie, 17564, ibid. : la resplendor qu'ist de sa face [de Polixène] Li met el cors freidor e glace); 3. 1176 « miroir » (CHR. DE TROYES, Cliges, éd. A. Micha, 801); 4. 1669 « sorbet » (WIDERHOLD Fr.-All. ds FEW t. 4, p. 141b); 5. 1680 pâtiss. (RICH.). Du b. lat. glacia (TLL s.v. glacies, 2001, 26; VÄÄN., § 231), class. glacies « glace, glaçon; dureté, rigidité ». Fréq. abs. littér. : 4 349. Fréq. rel. littér. : XIX^e s. : a) 5 277, b) 6 914; XX^e s. : a) 7 287, b) 5 900. Bbg. DAUZAT Ling. fr. 1946, p. 10, 302. - GIR. 1834, p. 48. - GUERLIN DE GUER (Ch.). Notes de dialectol. pic. et wallonne. R. du Nord. 1934, t. 20, pp. 29-39. - ROG. 1965, p. 65. - SAIN. Arg. 1972 [1907], p. 91. - TOURNEMILLE (J.). Au jardin des loc. fr. Vie Lang. 1955, pp. 338-340; 1965, pp. 83-86. - UREN (O.). Le vocab. du cin. fr. Fr. mod. 1952, t. 20, p. 210. - VERSINI (L.). Néol. et tours à la mode dans Angola. In : [Mél. Pintard. (R.)]. Trav. Ling. Litt. Strasbourg. 1975, t. 13, n° 2, p. 521.

glace [glas] n. f.

ÉTYM. V. 1160; bas lat. glacia, du lat. class. glacies « glace ».

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I

A

1 Eau congelée (⇒ Givre, neige, verglas) formant un solide dur, translucide. || Glace naturelle produite par le gel. || Variétés allotropiques de glace. || Cours d'eau, lac recouvert d'une couche de glace. ⇒ Embâcle. || Patiner, glisser sur la glace (→ Appuyer, cit. 29). || Glace qui plie, qui craque sous le poids de qqn (→ Débâcle, cit. 1). || Morceau de glace. ⇒ Glaçon. || Cristaux (cit. 2) de glace. || Mer de glace. ⇒ Glacier, sérac. — Glace qui fond au dégel (⇒ Débâcle). || Casser la glace d'une fontaine. || Froid comme la glace, comme glace.