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Refreezing of Interstitial Water in a Subglacial Cavity of an Alpine Glacier as Indicated By The Chemical Composition Of Ice

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

R. A. Souchez
Affiliation:
Laboratoire de Géomorphologie, Faculté des Sciences, Université Libre de Bruxelles, B 1050 Bruxelles, Belgium
R. D. Lorrain
Affiliation:
Laboratoire de Géomorphologie, Faculté des Sciences, Université Libre de Bruxelles, B 1050 Bruxelles, Belgium
M. M. Lemmens
Affiliation:
Laboratoire de Géomorphologie, Faculté des Sciences, Université Libre de Bruxelles, B 1050 Bruxelles, Belgium
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Abstract

With the aid of an atomic absorption spectrophotometer (Perkin Elmer 303), chemical analyses were performed on different types of ice collected in an enclosed natural subglacial cavity of the Glacier d’Argentière (French Alps). Contamination was reduced to background noise level of the instrument at each step of the procedure which was developed. One of the main problems encountered during the processing was the desorption of cations adsorbed on the surface of particles dispersed in the ice.

The mean composition in Na, K, Ca and Mg was established for glacier ice and for ice accretions hanging from the ceiling of the cavity or at the bedrock–glacier contact. The mean composition and the ratio (Na+K)/(Ca + Mg) of the ice accretions are higher than those of the glacier ice. This implies a refreezing of interstitial water which was enriched by desorption when, before refreezing, it was forced through the mud layer plastered at the base of the glacier.

Différents types de glaces prélevés dans une cavité sous-glaciaire naturelle du glacier d’Argentière (Alpes françaises) ont été analysés à l’aide d'un spectrophotomètre d’absorption atomique (Perkin Elmer 303). Les contaminations ont été réduites au niveau du bruit de fond de l’appareil de mesure et cela, à chaque étape de la prise et du traitement des échantillons. L’un des principaux problèmes rencontrés lors de ce traitement a été la désorption des cations adsorbés à la surface des particules dispersées dans la glace.

La composition moyenne en Na, K, Ca et Mg a été établie pour des échantillons de glace de glacier, de copeaux de glace pendant au plafond de la cavité et d’accumulations laches de cristaux situés au contact glacier–rocher. La concentration globale et le rapport (Na+K)/(Ca+Mg) des copeaux de glace et des accumulations lâches de cristaux sont plus élevés que ceux relatifs aux glaces de glacier. Cela implique un regel d’eau interstitielle enrichie par désorption. Ce phénomène se produit quand l’eau, avant de regeler, traverse la couche de boue qui tapisse la base du glacier.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Verschiedene Eistypen, die aus einem natürlichen, eingeschlossenen Hohlraum unter dem Glacier d’Argentière (Franz. Alpen) entnommen worden waren, wurden mit Hilfe eines Teilchenabsorptionsspektrophotometers (Perkin Elmer 303) analysiert. In jedem Abschnitt des entwickelten Verfahrens wurden die Verunreinigungen auf das Niveau des Geräterauschens reduziert. Eines der Hauptprobleme war die Desorption der Kationen, die an der Oberfläche von im Eis verstreuten Partikeln angelagert waren.

Die Zusammensetzung der Salzsole und die mittlere Verteilung von Na, K, Ca und Mg wurden für des Gletschereis und für Eisbildungen an der Höhlendecke in der Kontaktzone zwischen Gletscher und Fels ermittelt. Die mittlere Verteilung und das Verhältnis (Na + K)/(Ca + Mg) der Eisbildungen sind grösser als die in der Salzsole des Gletschereises. Dies deutet nicht nur auf eine Regelation des Porenwassers hin, sondern auch auf eine Anreicherung durch Desorption, wenn Wasser vor dem Wiedergefrieren mit Partikeln der gefrorenen Schuttschicht am Grunde des Gletschers in Berührung gekommen war.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1973
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Fig. 1. Longitudinal profile of the Glacier d’Argentière in the vicinity of the Lognan rock bar showing the location of the subglacial cavity where the ice samples were collected. (After R. Vivian, 1970.)

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Fig. 2. Ice accretions hanging from the ceiling of the subglacial cavity. Glacier flow from left to right.

Figure 2

Fig. 3. Ice accretions situated at the glacier–bedrock contact in the up-glacier part of the cavity. Glacier flow from centre right. Height of the accretions about 20 cm.

Figure 3

Fig. 4. Detail of one of the protuberances containing a rock fragment (10 cm long) at the ceiling of the subglacial cavity. Ice accretions can be observed between the rock fragment expelled from the glacier ice and the frozen mud layer which is plastered at the base of the glacier.

Figure 4

Table I. Mean Values of the Ration (Na+K)/(Ca+Mg) and Na/K for the Four Successive 10 ml Filtered Samples

Figure 5

Table II. Mean Compositions in Na, K, Ca and Mg of the Ice Accretions Compared with that of the Glacier Ice