Dynamique de la zone d'échouage du glacier de l'Astrolabe (Antarctique de l'Est) : apport de la sismologie et de la géodésie

Les glaciers côtiers assurent l’écoulement gravitaire de la glace depuis la calotte vers l’océan. Leur dynamique est principalement contrôlée par les processus se produisant au niveau de la zone d’échouage, transition entre la glace ancrée sur le substratum rocheux et la glace flottante s’étendant sur l’océan. Cette zone est soumise à l’influence de l’océan (marées, houle, courants), à la résistance mécanique de la glace de mer, ainsi qu’à la topographie latérale et sous-glaciaire du substratum, qui peut freiner l’écoulement. Elle constitue ainsi un élément clé du contrôle du bilan de masse de la calotte antarctique. De nombreuses études ont analysé les évolutions à long terme (pluriannuelles à décennales) des glaciers côtiers, montrant comment les forçages externes influencent le recul de la zone d’échouage et l’accélération de l’écoulement glaciaire, contribuant à l’élévation du niveau marin. Toutefois, bien que les méthodes actuelles, telles que la télédétection, offrent une couverture spatiale à grande échelle, elles ne présentent pas la résolution spatiale et temporelle fine nécessaire pour comprendre en détail les processus de déformation et de dynamique de la glace, en particulier au niveau des zones d’échouage. La sismologie passive constitue une approche efficace pour dépasser ces limites. Elle enregistre en continu les signaux sismiques générés par la déformation dans toute la colonne de glace, depuis la surface jusqu’à la base du glacier.Dans cette thèse, nous caractérisons la dynamique à court terme du glacier de l’Astrolabe, un glacier côtier de l’Antarctique de l’Est, à partir de déploiements sismiques multi-échelles, allant de réseaux régionaux à des réseaux locaux denses. L’analyse repose sur les données acquises dans le cadre du projet SEIS-ADELICE (2020–2025), incluant des capteurs large bande, des sismomètres de fond de mer, des réseaux denses de nodes sismiques et des fibres optiques. À partir de ces enregistrements continus, nous détectons et localisons des événements sismiques de surface et basaux, révélant des modes de déformation distincts. Ces analyses sont complétées par des mesures GNSS qui contraignent les déplacements et la déformation de la glace. Nous montrons que l’occurrence et la distribution spatiale des événements sismiques à l’échelle journalière renseignent sur les processus contrôlant la dynamique glaciaire au niveau de la zone d’échouage. Les variations tidales du niveau marin induisent une flexure de la glace, générant contraintes et fracturation fragile en surface. La signature sismique de cette déformation, cohérente avec la flexure observée par géodésie, permet de déduire la position et la migration à court terme de la zone d’échouage géodésique. À la base du glacier, nous détectons des événements associés au glissement par à-coups (stick-slip) de la glace sur le substratum, également modulés par les marées. Ces signaux traduisent des intrusions périodiques d’eau océanique sous-glaciaire modifiant les conditions de frottement à l’interface glace–roche et mettant en évidence les aspérités basales qui définissent la zone d’échouage mécanique. Ce travail améliore la compréhension de la dynamique de la zone d’échouage à de courtes échelles spatiales et temporelles et de sa sensibilité au forçage tidale. Il montre comment les réseaux sismiques denses permettent un suivi robuste et à haute résolution des interfaces glaciaires, difficilement observables par d’autres méthodes. Enfin, il ouvre des perspectives à plus grande échelle, notamment le suivi à long terme du glissement basal comme indicateur du recul de la zone d’échouage, ainsi que le développement de l’imagerie sismique et du couplage observation–modélisation pour mieux contraindre les propriétés de propagation des ondes, les processus physiques et les mécanismes de déformation de la glace dans les glaciers côtiers.