Glacial cirqu - Géomorphologie : relief, processus, environnement

Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2007, n° 4, p. 309-318
Cirques glaciaires et étagement des formes dans le massif
du Feldberg, dans le sud de la Forêt Noire (Allemagne)
Glacial cirques and stepped landforms in the southern
Black Forest (Germany)
Francis Huguet*
Résumé
Dans le massif du Feldberg (sud de la Forêt Noire), de remarquables cirques glaciaires, parmi lesquels le Feldsee est le plus connu, ont
été façonnés pendant les périodes froides du Pléistocène. L’étude morphométrique de trente cirques en Forêt Noire et dans les Vosges
et la reconstitution des grandes formes du relief préglaciaire montrent que les conditions climatiques seules ne suffisent pas à rendre
compte de la localisation et de la dimension des cirques. L’étude du terrain confirme l’existence en Forêt Noire méridionale d’un
« escalier de Piedmont », caractérisé par l’étagement des vestiges de trois surfaces d’aplanissement d’âge tertiaire, quoique leur datation et leur interprétation demeurent hypothétiques. La très grande majorité des cirques du massif du Feldberg s’adosse aux ruptures de
pente qui séparent les volumes résiduels de leur piédestal ou deux plans d’érosion successifs. Le relief préglaciaire, en l’occurrence les
gradins d’érosion liés à l’étagement des aplanissements, a joué un rôle majeur dans la localisation et le façonnement des cirques en
favorisant l’accumulation de la neige et de la glace.
Mots clés : cirques glaciaires, relief préglaciaire, étagement des formes, Forêt Noire (Allemagne).
Abstract
In the Feldberg massif (southern Black Forest), remarkable glacial cirques, among which the Feldsee is the best known, were carved
during the cold periods of the Pleistocene. The morphometrical study of thirty cirques located in the Black Forest and in the Vosges
and the reconstruction of the main features of the preglacial relief show that climatic conditions alone cannot account for their location and size. The field study of the southern Black Forest confirms the existence in the area of stepped landforms, with the remnants
of three stepped denudation surfaces dating from the Tertiary, even if their dating and interpretation are still controversial. Most cirques
in the Feldberg massif abut against the slopes separating the residual hills from the upper surface or two stepped surfaces. Preglacial
landforms, namely erosion scarps and stepped landforms, favoured the accumulation of snow and ice and played a part in the location
and carving of the glacial cirques.
Key words: glacial cirques, preglacial relief, stepped landforms, Black Forest (Germany).
Abridged English version
The Feldberg massif is located in the south of the Black
Forest (Germany), a highland facing the French Vosges on
the eastern side of the Rhine graben. The southern Black
Forest, the highest part of the massif, belongs to the Precambrian and Variscan basement complex, mainly constituted of gneisses and granites (fig. 1). The altitude of the southern Black Forest was high enough (Paul, 1965, 1966;
Pfannenstiel, 1958; Schreiner, 1986) to allow permanent
snows and glaciers to form during at least two cold periods
of the Pleistocene. Most moraines and erratic boulders of
the Feldberg massif are dated from the last glacial period
but some have been attributed to the Riss glaciation. Glacial
cirques were carved during the cold periods and are sometimes so remarkable in the landscape that they might eclipse other features of the relief, such as stepped landforms.
Less impressive than those of the Vosges, the cirques of the
southern Black Forest are nonetheless well characterized
glacial features, fitting with the definition of cirques proposed by Evans and Cox in 1974. Most of those cirques are located in the southern Black Forest, which benefits from its
altitude, well above the Equilibrium-Line Altitude as defined
in classical studies (Embleton and King, 1975; Benn and
Evans, 1998). The carving of cirques was also favoured by
the extension of culminating topographies, due to the existence of stepped denudation surfaces. These stepped landforms are presumed to date from the Tertiary, even if their
* Centre de Recherches sur l’Espace, les Sociétés et les Cultures, université Paris-Nord (Paris 13), 99 avenue J.-B. Clément, 93430 Villetaneuse.
Courriel : [email protected]
Francis Huguet
precise dating is still controversial (Huguet, 2004). Large
flat plateaus, which are the remnants of stepped denudation
surfaces, provided a substantial snow feeding and favoured
the formation of glaciers. The most famous and largest glacial cirque of the Black Forest is the Feldsee (A in fig. 2),
located 2 km from the summit of the Feldberg. It has a steep
semi-circular headwall, excavated in gneiss, about 200 m
high and a small round lake, on its 500 m wide floor, at
1100 m a.s.l., bolted by a moraine dam. To the south of the
Feldberg massif, several other cirques deeply cut the slopes
of the Herzogenhorn. The largest one can be observed at
Hof (G), immediately south of the summit. Two smaller nested cirques (E and F) can be seen, north-east of the Herzogenhorn, A third little glacial cirque, with a small lake at its
bottom, stands at the foot of the Spiebhorn (H). Table 1
shows, for thirty cirques located in Black Forest and in the
Vosges, nine typical parameters: the length of the chord and
the length of the arrow (fig. 4A), necessary to calculate the
aperture index, as defined by Le Coeur (1994) to express the
aperture of a corrie, the aperture angle, the aspect, the floor
altitude, the height of the wall (figs. 4A and 4B), the bedrock lithology and the location with respect to the stepped
landforms. The lithology does not explain the location and
size of the cirques, since nearly all of them are carved into
the basement complex. For two cirques in the Vosges (Lac
Blanc and Ammelthal), a fault played a part and facilitated
the glacial erosion (Flageollet, 2002). Spießhorn cirque (H
in fig. 2) was excavated in granites, whereas the wall coincides with the metamorphic aureole. As a consequence, it
can be regarded as a basin form, as frequently observed in
basement complex areas (Godard, Lagasquié and Lageat,
2001). Most cirques (73%), deeply cut in the hillslope, have
an aperture index ranging from 2.00 to 4.00, corresponding
to an aperture angle ranging from 63° to 76°. Half of the
cirques (53%) have an aspect ranging from north to east
(fig. 4C), in line with published data (Benn and Evans,
1998), but this orientation is not truly overwhelming and
other factors cannot be excluded. Hof cirque shows a large
aperture index (3.66), in spite of a southern orientation. The
average floor altitude of the cirques (980 m), is classically
correlated with the ELA, even if it is a controversial issue,
since it only indicates the average climatic conditions of the
cold period. Eighty-six per cent of the studied cirques are located close to stepped landforms, existing in the Black Forest and in the Vosges.
In the beginning of the 20th century, the Black Forest
served as an example to Penck when he coined the ‘Piedmont staircase’ model. Instead of postulating, ‘a rapid uplift of a land mass, followed by a prolonged stillstand’
(Davis 1909), Penck (1925) considered that the tectonic
movements of updoming and the work of erosion could be
simultaneous. According to Penck, the stepped Piedmont
benchlands of the southern Black Forest were created by an
accelerated updoming. Penck’s model has never been accepted: how could a continuous upheaval create discontinuous landforms? The controversy about Piedmont benchlands ended when Penck’s ideas were rejected by most scientists. But the existence of Piedmont benchlands in the
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southern Black Forest has recently been confirmed
(Huguet, 2004). An upper surface S1, standing above
1400 m and dominated by residual hills, dominates the S2
surface, standing at about 1300 m a.s.l. Below S2 a series
of benches at about 1100 m, especially in the Titisee area,
are the remnants of a Piedmont flat S3 (figs. 2 and 3). The
dating of those surfaces is still hypothetical, since chronostratigraphical evidence is missing. These stepped landforms
can be explained by the geomorphological evolution during
the Tertiary, as a result of a spasmodic tectonics. The S1
surface is presumed to date from the beginning of the Tertiary by reshaping of the Permo-Triasic surface; the S2
surface might be related to tectonic movements at the end of
the Eocene, whereas the S3 surface is presumed to date
from a Miocene updoming, after the Oligocene extension in
the Rhine valley. The Feldsee cirque, described by Ramsay
as early as 1862, is a good example of the influence of preglacial landforms on glacial erosion. The headwall leans
against an erosion scarp in the north where a S2 bench
stands between 1300 and 1280 m, whereas another scarp
separates that S2 bench from a S3 bench at about 1080 m
(fig. 2). The glacial erosion only made the erosion scarp to
retreat, eroding most of the S2 bench. Thus the substantial
height (200 m) of the headwall of the Feldsee cirque may
be explained by the addition of the heights of S1/S2 and
S2/S3 scarps. A similar situation has been described by
Klein in the Vosges, in the Lac Blanc cirque (1995). Similarly, the deep Hof cirque was excavated on the site of the
S1/S2 slope, since the summit of the Herzogenhorn is a remnant of the upper surface, with two S2 benches encircling
the rock basin. Many other cirques in the Black Forest as
well as in the Eastern Vosges are located close to the erosion scarps separating stepped denudation surfaces or
benches. The stepped benches have facilitated the work of
glacial erosion, because they made the accumulation of
snow and the formation of a glacier easier and because the
volume of rocks to remove was much smaller (fig. 5). In a
sense, the preglacial landforms have ‘constrained’ the work
of glacial erosion and the carving of corries.
Introduction
Le massif du Feldberg se situe dans le sud de la Forêt
Noire, massif hercynien jumeau des Vosges dont il est séparé par le rift rhénan. Le sud de la Forêt Noire s’individualise
par ses altitudes, les plus élevées du massif (1 493 m au
Feldberg) et par sa structure géologique. À la différence de
la partie septentrionale du massif qui constitue la basse
Forêt Noire gréseuse, c’est en effet le socle précambrien et
varisque, essentiellement constitué de gneiss et de granites,
qui affleure (fig. 1). Les hautes crêtes de la Forêt Noire
méridionale et des Vosges s’élevaient nettement au-dessus
de la limite d’équilibre glaciaire, située selon la plupart des
auteurs vers 900-1 000 m, en période froide. Elles limitaient des bassins d’accumulation glacio-nivale qui
permettaient la persistance de neiges et de glaciers. Il s’est
ainsi constitué, durant au moins deux phases froides attestées en Forêt Noire (Pfannenstiel, 1958 ; Paul, 1955, 1965,
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Cirques glaciaires et étagement des formes dans le massif du Feldberg
1966 ; Haase, 1965 ; Schreiner, 1986), un système glaciaire local, en position marginale entre celui des Alpes et les
inlandsis d’Europe du Nord. Toutes les moyennes montagnes de l’Europe varisque dont l’altitude approche ou
dépasse 900 à 1 000 m, comme les hautes terres d’Irlande,
du Pays de Galles et des Vosges, ont connu un englacement
significatif lors des phases froides du Pléistocène, à la différence de la haute Ardenne belge qui, en dessous de 700 m,
ne montre que des modelés périglaciaires (Pissart, 1976). La
plupart des moraines et des blocs erratiques de la haute
Forêt Noire remontent à la dernière période froide ; toutefois des moraines ont été attribuées au Riss sur la base de
leur état d’altération (Bangert, 1991). Moins grandioses que
ceux des Vosges, particulièrement sur le versant alsacien, les
cirques de la Forêt Noire méridionale n’en sont pas moins
des modelés glaciaires incontestables. Ces modelés sont parfois si caractéristiques qu’ils risquent d’occulter les autres
aspects du paysage, notamment l’étagement des formes.
Pourtant, l’existence d’un dispositif étagé dans le sud de la
Forêt Noire, d’abord décrit par W. Penck (1925), a pu être
confirmée sur le terrain (Huguet, 2004), même si l’explication qu’en proposait cet auteur ne peut être retenue.
L’objectif de cet article est de mettre en évidence le rôle joué
par le relief préglaciaire, en l’occurrence le dispositif étagé,
sur la localisation et la dimension des cirques.
Le cirque du Feldsee et les cirques
du Herzogenhorn
Les cirques de la Forêt Noire sont tout à fait conformes à
la définition proposée par I.S. Evans et N. Cox en 1974 :
« a hollow, open downstream but bounded upstream by the
crest of a steep slope (‘headwall’) which is arcuate in plan
around a more gently-sloping floor. It is glacial if the floor
Fig. 1 – Carte morphostructurale du massif du Feldberg. 1 : granite ; 2 : rhyolite ; 3 : gneiss ; 4 : gneiss avec bancs de quartzite ; 5 : orthogneiss ; 6 : autres unités métamorphiques ; 7: Paléozoïque sédimentaire ; 8 : grauwackes métamorphisées ; 9 : blastomylonites ; 10 :
carbonatites ; 11 : Permien sédimentaire ; 12 : grès triasiques ; 13 : faille ; 14 : rhyolites permiennes.
Fig. 1 – Morphostructural map of the Feldberg massif. 1: granite; 2: rhyolite; 3: gneiss; 4: gneiss with quartzite; 5: orthogneis; 6: other metamorphic units; 7: Palaeozoic sediments; 8: metamorphosed greywackes; 9: blastites; 10: calcareous silicate rock; 11: Permian sediments;
12: Triassic sandstones; 13: fault; 14: Permian rhyolites.
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Fig. 2 – Cirques glaciaires et dispositif étagé dans le massif du Feldberg. 1 : surface S1 ; 2 : relief résiduel associé à S1 ; 3 : relief résiduel associé à S2 ; 4 : surface S2 ; 5 : surface S3 ; 6 : versants post-S3 ; 7 : talus de raccord ; 8 : cirque glaciaire ; 9 : rivière ; 10 : village ;
11 : point coté ; 12 : tracé de la coupe W-E (voir fig. 3). Localisation des cirques : A Feldsee ; B : Zastler Hütte ; C : Hochkopf ; D : Wanne ;
E : Kriegshalde ; F : Herzogenhorn ; G : Hof ; H : Spießhorn ; I : Farrenhalde ; J : Wittenbach ; K : Mooshof ; L : Erlenbach.
Fig. 2 – Glacial cirques and stepped landforms in the Feldberg massif. 1: surface S1; 2: monadnock topping S1; 3: monadnock topping
S2; 4: surface S2; 5: surface S3; 6: post-S3 hillslopes; 7: erosion scarps; 8: glacial cirque; 9: river; 10: village; 11: spot height; 12: location of the
W-E trending cross section (see fig. 3). Location of the cirques: A: Feldsee; B: Zastler Hütte; C: Hochkopf; D: Wanne; E: Kriegshalde; F: Herzogenhorn; G: Hof; H: Spießhorn; I: Farrenhalde; J: Wittenbach; K: Mooshof; L: Erlenbach.
has been affected by glacial erosion while part of the backwall has developed subaerially ». Le plus célèbre et le plus
impressionnant cirque de la Forêt Noire est le Feldsee, décrit dès 1862 par A.C. Ramsay. Le Feldsee (A sur la fig. 2)
est profondément enchâssé dans la montagne à 2 km à l’estsud-est du sommet, immédiatement en contrebas de la colline du Seebuck. La paroi du cirque, de forme semi-circulaire, haute de 200 m et dont la pente moyenne atteint 38°, est
taillée dans des gneiss, qui forment par endroits des escarpements rocheux subverticaux. Le fond du cirque est occupé par un petit lac dont le plan d’eau à 1 100 m d’altitude
est barré par un rempart morainique. De même, au sud du
massif, plusieurs cirques échancrent profondément les
pentes du Herzhogenhorn. Le plus vaste, à Hof (G sur la
fig. 2), se trouve immédiatement au sud du sommet, tandis
que deux cirques plus petits et emboîtés (E et F) s’observent
sur les pentes nord-est du Herzogenhorn. Un troisième, en312
globant un petit lac, est entaillé au pied du Spiebhorn (H).
Le nombre relativement limité de ces cirques, si on les compare à ceux d’autres moyennes montagnes comme les Highlands d’Écosse ou les reliefs du sud-ouest de l’Irlande,
montre que l’érosion glaciaire, tout en imprimant sa marque
dans le paysage, n’a pas bouleversé le relief pré-quaternaire
et suggère l’intervention de facteurs autres que climatiques
dans leur localisation et leur façonnement. Le massif du
Feldberg est formé des vestiges d’un haut plateau et de
lourdes croupes dépassant 1 400 m, dominés par les volumes résiduels du Feldberg proprement dit (1 493 m) et de
Seebuck (1 448 m). Il est donc sensiblement au-dessus de
la limite des neiges persistantes des périodes froides telle
qu’elle est généralement admise (Wimmenauer und Schreiner, 1990) et devait être exposé aux vents chargés d’humidité, sous réserve que la direction des vents dominants n’ait
pas fondamentalement changé depuis le Tardiglaciaire. On
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Cirques glaciaires et étagement des formes dans le massif du Feldberg
comprend bien dans ces conditions qu’une accumulation
considérable de neige ait été à l’origine de névés contribuant
à la formation, en période froide, de petits glaciers de plateau et de glaciers de vallées pouvant atteindre une dizaine
de kilomètres de long. Le Belchen, quoique situé à une altitude un peu plus basse (1 414 m) et plus disséqué du fait de
la proximité du fossé rhénan, est échancré sur son versant
nord par un très large (1 925 m) et très profond (575 m)
amphithéâtre glaciaire qui forme la tête de l’auge du Muldenbach.
Limite des neiges persistantes et
limite d’équilibre glaciaire
Il importe de distinguer la limite des neiges persistantes
(LNP) ou ligne de névé (firn line), utilisée de longue date
par les géomorphologues, de la limite d’équilibre glaciaire
(Equilibrium Line Altitude) des auteurs anglo-saxons. La
première se définit simplement par la persistance de la neige
et de névés jusqu’à la fin de l’été, tandis que la seconde correspond, pour chaque glacier, à la limite où accumulation et
ablation nivales s’équilibrent exactement au cours de l’année (Embleton and King, 1975 ; Benn and Evans, 1998).
Les deux limites ne coïncident généralement pas, en particulier dans les régions très froides où l’on observe successivement, depuis le haut, la zone de neige sèche où la neige ne
dégèle jamais, la zone de percolation où elle fond en surface aux heures les plus chaudes et la zone de neige humide
où toute la couche constituée pendant l’hiver est portée à des
températures positives en été. La limite d’équilibre glaciaire s’observe le plus souvent à la limite inférieure de la zone
de neige humide. La reconstitution d’une altitude moyenne
de la limite d’équilibre glaciaire pour l’ensemble des séquences froides du Quaternaire se heurte à de sérieuses difficultés, en raison de notre méconnaissance des conditions
régnant au Quaternaire ancien et moyen et aussi de la grande variabilité climatique pendant la dernière période froide.
En outre, il n’est pas possible d’attribuer à une période froide précise la sculpture ou l’approfondissement d’un cirque
et l’on doit raisonner en termes de bilan global. L’analyse
des cirques doit être rapportée à l’ensemble des périodes
froides du Pléistocène, soit une durée cumulée d’environ un
million d’années.
Deux approches principales permettent d’estimer l’altitude de la limite d’équilibre glaciaire dans une région. La méthode classique est fondée sur l’altitude moyenne du plancher des cirques, qui coïnciderait avec la limite des neiges
persistantes. Mais la prudence est recommandée dans l’emploi de ce critère qui soulève de réelles objections. Même si
on exclut en Forêt Noire l’hypothèse d’une déformation tectonique récente susceptible d’avoir affecté le massif, cette
altitude des cirques nous renseigne au mieux sur les conditions climatiques moyennes régnant durant les périodes
froides. L’autre approche consiste à partir des gradients climatiques actuels pour traduire en termes d’altitude la diminution des températures durant les périodes froides (Selzer,
1994). On estime aujourd’hui que les températures de la dernière période froide étaient inférieures de 6 à 7 °C aux
conditions actuelles. Si on admet que la limite d’équilibre
glaciaire potentielle serait actuellement située en Forêt
Noire vers 2 200 m d’altitude, on peut estimer, en bon accord avec la littérature (Erb, 1948 ; Wimmenauer und
Schreiner, 1990), qu’elle se situait au Würm vers 900 à
1 000 m d’altitude, soit 200 à 300 m en dessous des hautes
surfaces. En revanche, les données disponibles ne permettent pas de vérifier l’hypothèse selon laquelle pendant les
périodes froides, la limite des neiges persistantes aurait été
plus élevée, à la fois en direction du sud, en raison de températures un peu moins froides, et en direction de l’est, en
raison de la diminution des précipitations.
L’escalier de piedmont du Feldberg et
la controverse des Piedmonttreppen
Au début du XXe siècle, la Forêt Noire méridionale a inspiré à W. Penck son modèle des banquettes de piedmont
(Piedmonttreppen). Au lieu de postuler ‘a rapid uplift of a
land mass, followed by a prolonged stillstand’ (Davis 1909),
W. Penck (1925) supposait que les mouvements tectoniques
et le travail de l’érosion pouvaient être simultanés lors d’un
bombement en dôme, d’abord lent puis progressivement accéléré. Selon cet auteur, les banquettes de piedmont étagées
(Piedmonttreppen) que l’on observe dans le sud de la Forêt
Noire ne prouvent pas que le soulèvement ait été réalisé de
manière saccadée, mais simplement qu’il était en accélération constante (1925). C’est ce point du modèle de Penck
qui a été plus particulièrement contesté à l’époque (Davis
1932 ; Baulig, 1939) : comment un soulèvement continu
pouvait-il donner naissance à des formes discontinues ? La
querelle des Piedmonttreppen s’est achevée par le rejet unanime des idées de W. Penck, même si la question des aplanissements en Forêt Noire a continué d’être débattue, au
moins en Allemagne (Engler, 1936 ; Liehl, 1938, 1940,
1948 ; Zienert, 1961). Un réexamen approfondi de la question sur le terrain et l’établissement d’une carte géomorphologique au 1/25 000 dans le secteur du Feldberg et dans
celui du Belchen (Huguet, 2004) ont confirmé l’existence en
Forêt Noire méridionale d’un dispositif étagé qui n’apparaît
pas sur la carte géomorphologique allemande (Geomorphologische Karte 1/25 000 des Bundesrepublik Deutschland,
Berlin, 1985), même si l’explication qu’en donnait Penck ne
peut plus être retenue. Les facteurs morphostructuraux, lithologique et tectonique (fig. 1), ne permettent pas de
rendre compte de ces étagements. Une haute surface, S1, dominée de 100 m environ par les reliefs résiduels du Feldberg et de Seebuck, forme un plateau dégradé vers 1 400 m
d’altitude, dont les points bas et les dépressions constituaient une zone d’accumulation nivale ou glaciaire. Plus
bas, les vestiges de la seconde surface S2 forment des banquettes et des replats nombreux dont l’altitude concorde autour de la courbe de niveau 1 300 m. Enfin, en contrebas,
toute une série de replats situés vers 1 100 m d’altitude, visibles notamment autour du Titisee, constituent les vestiges
d’une banquette de piedmont S3 (fig. 2 et fig. 3). En l’absence de données chronostratigraphiques incontestables, cet
étagement doit être rapporté à la morphogenèse tertiaire en
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Fig. 3 – Le dispositif étagé dans le massif du Feldberg. 1 : gneiss ; 2 : granite.
Fig. 3 – Stepped landforms in the Feldberg massif. 1: gneiss; 2: granite.
réponse à un régime tectonique discontinu, mais la datation
du dispositif reste largement hypothétique (Huguet, 2004).
La surface S1 aurait été façonnée au début du Tertiaire par
regradation de la surface posthercynienne, visible à l’est et
au sud de la Forêt Noire, comme le suggère la présence dans
des conglomérats deltaïques éocènes du fossé rhénan de galets provenant du socle (Düringer, 1988). La surface S2
pourrait être reliée à une crise érosive d’origine tectonique à
la fin de l’Eocène (Villemin, 1985), tandis que la surface S3
serait contemporaine de l’une des phases compressives du
Miocène succédant à la distension oligocène (Bergerat,
1987). Toutefois, ce qui importe ici, c’est la réalité du dispositif étagé et le rôle qu’il a joué dans le façonnement des
cirques glaciaires.
Étude morphométrique des cirques
et indice d’ouverture
Le tableau 1 présente les caractères géométriques, géologiques et géomorphologiques de trente cirques situés dans
le massif du Feldberg (numérotés de 1 à 12), dans le reste de
la haute Forêt Noire (numérotés de 13 à 20) et dans les
Vosges (numérotés de 21 à 30). Il a paru souhaitable de
dépasser le cadre du massif du Feldberg afin de disposer
d’un échantillon de trente cirques autorisant une approche
statistique et afin d’enrichir la discussion. Le versant alsacien
des Vosges permet en effet d’utiles comparaisons, car le
contexte morphostructural est très semblable (socle granitogneissique et épaule de rift) et parce qu’un dispositif étagé de
trois marches y a également été décrit (Klein, 1995). Pour
chacun de ces cirques, on a retenu neuf paramètres significatifs : la valeur de la corde et de la flèche, ce qui permet de
calculer l’indice d’ouverture des cirques, l’angle d’ouverture, l’exposition, l’altitude du plancher, la hauteur de la paroi,
la nature de la roche et la place dans le dispositif étagé. L’indice d’ouverture, utilisé par Evans (1969), peut être aisément
calculé selon la méthode proposée par Le Cœur (1994) par
le rapport de la corde C et de la flèche F de l’arc de cercle
formé par un cirque, indépendamment de son rayon (fig.
4A). Cet indice permet de comparer l’échancrure des cirques
314
indépendamment de leur taille et semble un bon indicateur
de l’importance de la morsure glaciaire dans le versant. Il
correspond à l’angle défini entre le plan du versant et l’arc de
cercle évidé dans ce dernier. La mesure de cet angle est donnée par le rapport tga = 2C/F, où C est la mesure de la corde
et F la mesure de la flèche (fig. 4A et 4B).
La lithologie ne fournit pas de facteur explicatif décisif,
puisque presque tous les cirques de l’échantillon sont sculptés dans le socle granito-gneissique, à l’exception du cirque
de Tunau, non loin de Schönau, qui entaille des grauwackes
paléozoïques. Pour deux cirques des hautes Vosges (Lac
Blanc et Ammelthal), on possède la preuve que la fracturation a pu faciliter et guider l’érosion glaciaire (Flageollet,
2002). Le cirque du Spießhorn (H sur la fig. 2) est entaillé
dans un granite intrusif, tandis que la paroi est formée par
l’auréole de métamorphisme. Il s’agit donc d’un alvéole,
situation classique dans les régions de socle (Godard et al.,
1994 ; Le Cœur, 1994). Toutefois, les morsures glaciaires
les plus profondes ne correspondent pas à une lithologie particulière. Ces cirques reflètent une morsure glaciaire
importante dans les versants avec un angle d’ouverture compris entre 55 et 63°, des encoches bien marquées et aux
parois raides. On n’observe pas de cirques dont l’indice
d’ouverture soit inférieur à 1,42 et en outre ceux dont l’indice est inférieur à 2 sont peu nombreux (8 sur 30, soit
26,6 %). La grande majorité des cirques (22 sur 30, soit
73,3 %) montre un indice d’ouverture élevé, compris entre
2 et 4, ce qui correspond à un angle d’ouverture compris
entre 63 et 76°. Il s’agit donc d’échancrures profondément
enchâssées dans le massif (hauteur moyenne de 251 m) et
des cirques en fauteuil parfaitement dessinés.
L’exposition E d’un cirque (fig. 4A) est classiquement
considérée comme un facteur explicatif essentiel, corrélé
avec des conditions climatiques qui déterminent l’alimentation neigeuse et la formation de la glace. Dans les
latitudes tempérées de l’hémisphère nord, les orientations
préférentielles des cirques sont comprises entre les points
cardinaux nord et est. On observe en effet (fig. 4C) qu’un
peu plus de la moitié des cirques (53,3 %) est comprise
dans ce quadrant, mais cette prépondérance, qui n’est pas
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Cirques glaciaires et étagement des formes dans le massif du Feldberg
Corde
Flèche
α
Tgα
Angle
Exposition
Plancher
Hauteur
Lithologie
Etagement
Feldsee
800 m
625 m
2, 56
69°
Est
1 109 m
200 m
Gneiss
R/ S1/S2/S3
Zastler
750 m
750 m
2, 00
63°
NNW
1 256 m
150 m
Gneiss
S1/S2
Hochkopf
600 m
450 m
2, 66
69°
Nord
1 060 m
140 m
Granite
S2/S3
Wanne
625 m
350 m
3, 57
74°
Nord
1 000 m
200 m
Granite
S2/S3
1 000 m
500 m
4, 00
76°
Est
1 028 m
319 m
Gneiss
S2
625 m
375 m
3, 33
73°
Est
1 158 m
242 m
Gneiss
S1/S2
1 925 m
1 050 m
3, 66
75°
Sud
969 m
446 m
Granite
S1S2
550 m
325 m
3, 38
74°
Est
1 097 m
203 m
Gneiss
S1/S2
Farrenhalde
1 225 m
1 575 m
1, 55
57°
Nord
1 020 m
333 m
Gneiss
S1S2
Wittenbach
1 125 m
15 00 m
1, 50
56°
NNE
1 000 m
320 m
Gneiss
S1/S2
Mooshof
2 100 m
1 225 m
3, 43
74°
NE
1 014 m
225 m
Gneiss
S2
Erlenbach
1 120 m
945 m
2, 37
67°
SW
1 060 m
80 m
Gneiss
S2
Hofsgrund
750 m
750 m
2, 00
63°
ESE
980 m
220 m
Gneiss
S2/S3
Nonnenweiher
700 m
600 m
2, 33
67°
NE
913 m
250 m
Granite
S2S3
Hinterbauern
1 575 m
1 575 m
2,00
63°
ESE
970 m
250 m
Granite
S2/S3
Tunau
1 120 m
1 575 m
1, 42
55°
WSW
734 m
315 m
Grauwackes
S2/S3/t1
Glashofwald
1 400 m
1 295 m
2, 16
65°
WNW
900 m
300 m
Gneisss
S2S3
Oberwald
1 400 m
1 575 m
1, 77
61°
WNW
875 m
350 m
Gneiss
S2
Belchen
1 925 m
1 575 m
2, 44
68°
NW
674 m
575 m
Gneiss
R/S1/S2
Oberrollsbach
1 015 m
1 050 m
1, 93
63°
Est
1 058 m
200 m
Gneiss
S2/S3/t1
Lac Blanc
1 375 m
750 m
3, 66
75°
Est
1 058 m
200 m
Granite, faille
S1/S2/S3
625 m
650 m
1, 92
62°
Est
953 m
350 m
Granite
R/S1/S2/S3
1 075 m
750 m
2, 86
71°
ESE
1 065 m
230 m
Granite
R/S1/S2
Lac Vert
750 m
600 m
2, 50
68°
Est
1 053 m
170 m
Granite
S1/S2/S3
Worspel
1 100 m
1 200 m
1, 83
61°
ESE
930 m
430 m
Granite
R/S1/S2/S3
Altenweiher
1 250 m
1 000 m
2, 50
68°
SE
926 m
265 m
Granite
R/S1/S2/S3
Blanchemer
875 m
875 m
2, 00
63°
Nord
984 m
225 m
Granite
S2/S3/t1
Frankental
875 m
750 m
2, 33
67°
Est
940 m
333 m
Granite
R/S1
Schluchtmatt
1 125 m
1 125 m
2, 00
63°
SE
828 m
311 m
Granite
S1/S2
Ammelthal
1 000 m
1 125 m
1, 77
61°
SE
794 m
496 m
Granite, faille
R/S1/S2
Nom
Kriegshalde
Herzogenhorn
Hof
Spie‚horn
Lac Noir
L. des Truites
Tableau 1 – Données morphométriques et contexte géomorphologique de trente cirques en Forêt Noire et dans les Vosges.
Table 1– Morphometric measurements and geomorphological environment of thirty cirques in the Black Forest massif and in the
Vosges massif.
écrasante, n’exclut pas pour autant l’intervention d’autres
facteurs. Le cirque de Hof montre une valeur élevée (3,66)
avec une exposition sud, pourtant la plus défavorable au
développement des glaciers. L’altitude du plancher des
cirques est classiquement corrélée avec la limite d’équilibre glaciaire. Toutefois, dans l’hypothèse où le cirque
résulterait du réaménagement par la glace d’une dépression
préexistante, l’altitude du plancher n’aurait guère de signification climatique. Cette altitude moyenne du plancher
des cirques est de 980 m pour l’ensemble de l’échantillon
(953 m pour les cirques vosgiens et 994 m pour ceux de la
Forêt Noire). Malgré les faiblesses de la méthode, si l’on
admet que l’altitude du plancher des cirques donne un
ordre de grandeur de la limite des neiges persistantes, la
différence d’altitude moyenne entre Vosges et Forêt Noire
pourrait s’expliquer, d’une part par la suralimentation neigeuse sur le versant alsacien des Vosges et, d’autre part, par
des précipitations plus faibles à l’est du fossé rhénan.
Enfin, les cirques étudiés en très grande majorité (86 %),
dans les Vosges comme en Forêt Noire, sont localisés à
proximité immédiate d’une dénivellation, soit la rupture de
pente séparant un relief résiduel (R) de son piédestal, soit
l’abrupt qui sépare deux plans étagés successifs (entre S1et
S2 et entre S2 et S3).
Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2007, n° 4, p. 309-318
315
Francis Huguet
mentation neigeuse et la formation de petites calottes culminantes ou de petits glaciers dans des dépressions créées lors
de l’amorce de la dissection de la surface. D’où des modelés
glaciaires qui présentent une certaine originalité par rapport
à ceux des montagnes alpines, du fait de la lourdeur des
crêtes et de l’extension des topographies planes ou faiblement vallonnées. Le cirque du Feldsee et ceux du Herzogenhorn illustrent de façon exemplaire l’influence des
formes préglaciaires sur le travail de l’érosion glaciaire. En
effet, la paroi du cirque s’appuie sur un gradin d’érosion net
qui sépare, au nord du Feldsee, les vestiges de la surface S1
d’une banquette appartenant à S2, longue d’environ 1 km, à
1 300-1 280 m d’altitude. Un deuxième gradin, un peu
plus loin à l’est, sépare cette banquette S2 d’un troisième niveau de replats à environ 1 080 m d’altitude, c’est-à-dire
sensiblement à la même altitude que le plancher du cirque
occupé par le lac du Feldsee (fig. 2 et fig. 3). Il est très probable que ces encoches emboîtées, nées de l’étagement,
aient favorisé d’une part l’accumulation de neige et de névé,
à l’origine de l’englacement et d’autre part aient facilité
l’ablation parce que le volume de matériaux rocheux à excaver était beaucoup plus limité (fig. 5). L’érosion glaciaire a
ainsi fait reculer l’abrupt d’érosion jusqu’à faire quasiment
disparaître le replat S2. La hauteur remarquable (200 m) de
la paroi du cirque du Feldsee s’expliquerait ainsi par l’addition de la dénivellation entre S1et S2 et entre S2 et S3. Une
situation très semblable a été décrite par Klein (1995) au Lac
Blanc dans les Vosges bien que, dans ce cas, la hauteur et la
raideur du mur s’expliquent aussi par un dispositif tectonique favorable. De fait, Klein (1995) a mis en évidence
dans les Vosges un dispositif étagé similaire et a montré que
le plancher des cirques se tient tantôt au niveau de S3, vers
1 100 m d’altitude, tantôt en contrebas, au niveau des replats que l’incision polyphasée des vallées a fait apparaître.
L’exploitation statistique de données morphométriques a
permis d’y mettre en évidence l’existence de quatre générations de replats (Vogt, 1992). En Forêt Noire, une évolution
polyphasée des vallées est également connue ; par exemple,
le fond du cirque d’Oberrollsbach dans la région de Shönau
coïncide avec un replat t1. Si le plancher des cirques est né-
Fig. 4 – Les cirques de la région étudiée. A : caractéristiques géométriques d’un cirque, corde, flèche et orientation ; B : hauteur de la
paroi et altitude du plancher ; C : nombre de cirques selon l’exposition.
Fig. 4 – The cirques of the study area. A: geometrical features of
a cirque, chord, arrow and slope aspect; B: height of the wall and
floor altitude; C : number of cirques according to the slope aspect.
Les banquettes étagées ont favorisé
l’installation des cirques
Le Feldberg, qui avait au début du XXe siècle inspiré à
Penck son modèle des Piedmonttreppen, est ainsi exemplaire des topographies et des formes des massifs anciens rajeunis. Les hautes croupes et les hauts plateaux favorisent l’ali316
Fig. 5 – La sculpture de formes glaciaires dans un dispositif
étagé. 1 : relief résiduel ; 2 : banquette dérivant d’une surface
d’aplanissement ; 3 : façonnement d’un cirque par morsure glaciaire.
Fig. 5 – The carving of glacial features in stepped landforms. 1:
monadnock; 2: bench deriving from a denudation surface; 3: carving
of a cirque by glacial erosion.
Géomorphologie : relief, processus, environnement, 2007, n° 4, p. 309-318
Cirques glaciaires et étagement des formes dans le massif du Feldberg
cessairement situé au-dessus de la limite des neiges persistantes au cours des périodes froides, il peut revêtir aussi une
autre signification dans les régions de socle, lorsqu’il coïncide avec un plan d’érosion façonné au Tertiaire lors d’un
des épisodes d’aplanissement attestés.
De la même façon qu’au Feldberg, le cirque de Hof, immédiatement au sud du Herzogenhorn (fig. 2), a été aménagé sur l’emplacement de l’abrupt séparant la surface supérieure de la surface intermédiaire. Le sommet du Herzhogenhorn serait en effet un témoin de la surface supérieure S1
(fig. 2), tandis que deux remarquables banquettes S2 entourent l’amphithéâtre rocheux. Si l’encoche sur laquelle s’est
adossé le cirque est préglaciaire, on comprend aisément que
l’exposition ait joué un rôle moindre dans le façonnement de
l’amphithéâtre. Dans le secteur du Belchen, malgré une
forte dissection et une médiocre conservation des surfaces,
le cirque très profond (575 m) qui échancre le versant nordouest s’appuie sur un remarquable dispositif étagé, tout
comme le grand amphithéâtre de Nonnenmattweiher à
l’ouest de Neuenweg. De la même façon, les cirques qui
échancrent le versant alsacien des Vosges, dans le massif des
Hautes Chaumes et dans celui du Hohneck, s’appuient sur
un dispositif étagé très similaire à celui de la Forêt Noire
(Klein, 1995). Même si l’interprétation géomorphologique
qu’en propose Klein a pu être contestée par certains, il n’en
demeure pas moins qu’une étroite corrélation existe également dans les Vosges entre les « grands cirques » aussi dénommés « hypertrophiés » et un dispositif étagé.
Conclusion
Le massif du Feldberg dans le sud de la Forêt Noire
illustre bien le rôle du relief préglaciaire sur la localisation
et le façonnement des cirques glaciaires. Si l’exploitation
par l’érosion glaciaire des prédispositions structurales
comme les lignes de faiblesse liées à la fracturation ou les
contrastes lithologiques au sein des ensembles cristallins est
un fait bien établi (Godard et al. 1994, 2001), la localisation
préférentielle des cirques à proximité immédiate des gradins
d’érosion hérités de la morphogenèse pré-quaternaire est
moins bien connue. Dans le massif du Feldberg, la plupart
des cirques s’adossent en effet à des ruptures de pente séparant les reliefs résiduels de leur piédestal ou à des abrupts
« cycliques » séparant les aplanissements étagés successifs.
Ce dispositif serait la marque d’un massif ancien ayant
connu successivement un soulèvement saccadé au cours du
Tertiaire et un englacement local au Pléistocène. Les formes
du relief préglaciaire auraient ainsi orienté le travail des processus d’érosion et le façonnement des modelés glaciaires.
Remerciements
Ce texte a bénéficié du soutien du laboratoire CRESC de
l’université de Paris-Nord pour les missions sur le terrain.
L’importance accordée aux formes préglaciaires dans la
genèse et la localisation des modelés glaciaires doit beaucoup aux échanges stimulants avec Ch. Le Cœur à Meudon.
Les relectures successives et les critiques constructives de
H. Vogt, J.-C. Thouret ainsi que d’un relecteur anonyme ont
grandement contribué à l’amélioration du texte, sur le fond
comme dans la forme. Je remercie également H. Tesson
pour l’illustration et la cartographie.
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Article reçu le 15 mai 2006, accepté le 7 novembre 2007.
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