Differential frost heave, load casting and convection: Converging mechanisms; a discussion of the origin of cryoturbations

This paper reviews and discusses the main mechanisms involved in cryoturbation processes and patterned ground. The arguments are based upon field, thermal, moisture and micromorphological data in relation to cryogenic fabric stability and local hydraulic conditions. Differential frost heaving appears to be the main mechanism of cryoturbation, but its action can be helped by cryostatic pressures, by differential swelling and probably also by load casting in poorly drained sites. Differential frost heaving can be emphasized if organics are present. Frost‐susceptibility gradients provide an understanding of the geometry of deformations. Ce travail propose une revue et une discussion des principaux mécanismes impliqués dans la constitution des cryoturbations et des sols figurés périglaciaires. Les arguments proposés sont basés sur des observations de terrain, des mesures thermiques et de teneur en eau, et l'étude des microstructures; ces données sont mises en relation avec la stabilité de l'organisation cryogénique du sédiment et les conditions hydriques locales. Le gonflement cryogénique differentiel semble être le mécanisme principal de cryoturbation mais son efficacité peut être accentuée par les pressions cryostatiques, par le gonflement differentiel et probablement aussi par le 'load casting', ce dernier mécanisme ne jouant toutefois que dans les sites engorgés. La présence de matières organiques est susceptible d'augmenter le gonflement cryogénique. Les gradients de gélivité permettent de comprendre la géométrie des déformations observées.