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Origin of the Basal Ice Layer from Alpine Glaciers Indicated by its Chemistry

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

R. A. Souchez
Affiliation:
Laboratoire de Géomorphologie, Faculté des Sciences, Université Libre de Bruxelles, Avenue F. D. Roosevelt, 50, B-1050 Bruxelles, Belgium
R. D. Lorrain
Affiliation:
Laboratoire de Géomorphologie, Faculté des Sciences, Université Libre de Bruxelles, Avenue F. D. Roosevelt, 50, B-1050 Bruxelles, Belgium
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Abstract

The basal ice layer of Alpine glaciers, the thickness of which can reach more than one metre, generally appears as a sequence composed of layers of bubble-poor ice 0.5-3 cm thick and dirt layers containing dispersed rock fragments. Locally, debris-free bubbly ice is also present in the sequence. This basal layer exists on the lee side of rock protuberances or along the marginal part of the glacier. Three geochemical characteristics shed some light on its origin:

  • (a) The high calcium content of basal ice sliding over limestones from the north side of Glacier do Tsanfleuron can be successfully predicted from considerations of the phase relations in regelating subglacial solutions in approximate equilibrium with subglacial calcite deposits.

  • (b) The (Na + K)/(Ca+Mg) ratio of bubble-poor basal ice from Glacier de Tsijiore Nouve which flows over gneissic rocks is significantly higher than this ratio in other samples taken in the same environment (glacier ice, melt water). This may be explained by refreezing of squeezed water, the ionic composition of which is governed by selective diffusion of ions during squeezing and/or by the water being forced through mud layers as demonstrated by us at the base of Glacier d'Argentière (Souchez and Lorrain. 1975).

  • (c) The Lead-210 activity per kg of basal ice from the south side of Glacier de Tsanfleuron is greater than that of the glacier ice immediately above, which indicates that it is younger despite percolation effects. This can be explained if recent ice accretion has occurred at the base of relatively old glacier ice. Accretion of blowing snow has been found to occur under the southern margin of the glacier.

Résumé

Résumé

La couche basale des glaciers alpins, dont l'épaisseur peut atteindre plus d'un mètre, se présente généralement comme une séquence composée de lits de 0.5 à 3 cm d'épaisseur de glace sans bulles et de lits de particules contenant des fragments rocheux dispersés. Localement, de la glace bullcuse sans particules apparait également dans la séquence. Cette couche basale existe à l'aval des protubérances du lit rocheux ou le long du bord du glacier Trois caractéristiques géochimiques éclairent son origine: (a)

(a) la forte concentration en Ca de la glace basale du flanc nord du glacier du Tsanfleuron qui glisse sur un substratum calcaire peut être estimée de manière très satisfaisante sur base des relations de phase des eaux sous-glaciaires à partir desquelles se forment la glace basale et les précipitations calcaires qui recouvrent la roche en place.

(b)

(b) le rapport (Na + K)/(Ca+Mg) de la glace sans bulles du glacier de Tsijiore Nouve qui s'écoule sur des roches gneissiques est nettement plus élevé que celui de tout autre échantillon prélevé dans le même environnement (glace de glacier, eaux de fusion). La situation peut s'expliquer si l'eau exsudée subit un. effet de séparation chimique comme celui que nous avons décrit précédemment au glacier d'Argenière ou draine sélectivement les saumures, le phénomène étant gouverné par la diffusion (Souchez et Lorrain. 1975).

(c)

(c) l'activité du Plomb 210 par kg de glace basale du flanc droit du glacier de Tsanfleuron est plus élevée que celle de la glace de glacier située immédiatement au-dessus. Cette particularité indique, en dépit des influences rie la percolation, que la glace basale est plus jeune que la glace de glacier qui la surmonte. Ceci ne peut s'expliquer que par pénétration et métamorphisme de neige soufflée récente sous le glacier à la faveur de décollements marginaux.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Eisschicht am Grunde von Alpengletschern, deren Dicke mehr als einen Meter erreichen kann, erscheint im allgemeinen als eine Folge von 0.5-3 cm dicken blasenarmen Eisschichten und hehmutzschichten, die verstreute Felsbrocken enthalten. Lokal ist auch schuttfreies, blasenreiches Eis in der Folge anzutreffen. Dièse Grundschirht tritt aufder Leeseitc von Felshindernisscn oder làngs der Randpartien der Gletscher auf. Drei geochemische Besonderheiten crhcllen ihren Ursprung in gewissem Masse: (a)

(a) Der hohe Kalziumgehalt von Grundeis, das auf der Nordseite des Tsanfleuron-Gletschers iiber Kalksteineglcitet, kann erfolgreich aus der Betrachtung der Phasenbeziehungeii in wiedergefrierenden subglazialcn Losungen hergeleitel werden, die sich annahernd im Gleichgewicht mit subglazialen Kalzitablagerungen befinden.

(b)

(b) Das Verhâltnis von Na+ K zu Ca + Mg in blasenarmem Grundeis des Tsijiore Nouve-Gletschers, das liber Gnetisfelsen fliesst, ist betriichtlich hôhrr als das von anderen Proben, die in der Umgebung entnommen wurden (Gletschereis, Schmclzwasser). Dies kann aus dem Wiedergefricren von geprrsstem Wasser crklarl werden, dessen lonenzusammcnsctzuiig durch selektive Diffusion von austretenden lonen wahrend der Pressung und/oder durch Druckfliessen iiber Schlammschichten gesteuert wird, wic wir bereits feuher am Grunde des Glacier d'Argentière gezeigt haben (Souchez und Lorrain, 1975).

(c)

(c) Die Blei-210-Aktivitat pro kg Grundeis von der Sudseite des Tsanfleuron-Gletschers 1st hoher als(' die im Gletschereis, unmittelbar daruber, worau, sich trotz: der Sickerungseinflusse: dessen relative juneges Alter ergibt. Dies lasst sich daraus erklâren, dass* standig ein Aufwachsen von Eis am Grunde des relativ Gletschereises stattfand. Das Auftreten des Aufwachsen von Driftschnec wurde unter dem Sûdrand des Gletschers festgestellt.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1978
Figure 0

Fig. 1. Location of the four glaciers studied.

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Fig. 2. Part of the B.l.L. of Glacier de Tsanfleuron south-side margin in the studied tunnel. Dark layers consist of bubble-poor ice, light and dotted layers are bubble-rich ice. Wind-drift ice is incorporated at the base. The height of the wall is approximately 120 cm.

Figure 2

Fig. 3. Part of the B.I.L of Glacier de Tsijiare Nouve. Dark layers consist of bubble-poor ice, thick, light layers of bubble-rich ice. Thin particle layers are interbedded with bubble-poor ice. Total thickness of the sequences on this picture is 60 cm.

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Fig. 4. Part of the B.l.L. of Grubengletscher in the subglacial tunnel. Dark layers consist of bubble-poor ice, thin, light layers of dirty ice. Numerous rock fragments are dispersed in the sequence. The hammer which is 20 cm long stands cm a big boulder of ground moraine.

Figure 4

Table I. Cationic Composition of Glacier De Tsijiore Nouve Samples

Figure 5

Table II. Cationic Composition of The Gruben Glacier Samples

Figure 6

Table III. 210Pb Activity of ice samples from the right side of glacier de Tsanfleuron