Forscher der Bucknell University in Lewisburg, Pennsylvania, verwendeten Bodenradar (GPR), um nicht-invasiv die Eigenschaften von eisigen Trümmerfächern unter der Oberfläche zu untersuchen. Wir möchten einige ihrer Arbeiten teilen. Obwohl im Rahmen ihrer Forschung Ventilatoren in Alaska und Neuseeland untersucht wurden, konzentriert sich dieser Artikel auf die Arbeit am McCarthy-Gletscher, Alaska, USA.
Fächer aus Eisschutt finden sich an der Spitze oder entlang der Seite von Talgletschern, wo sich hochgelegene Eiskappen von Talgletschern ablösen (Abbildungen 1 und 2). Diese instabilen, sich schnell verändernden Landformen wurden kürzlich als Deglaziationsmerkmale auf der Erde beschrieben. Die Eigenschaften unter der Oberfläche sind jedoch weiterhin unbekannt und die Prozesse, die zu ihrer Entstehung führen, sind kaum verstanden.
Es wurde beobachtet, dass die Oberflächenprozesse, die diese Strukturen bilden, Eislawinen, Steinschläge, eisige Trümmerströme und Schneematschströme umfassen, was zu einer Zusammensetzung führt, die Schnee, Eis und lithische (Gesteins-)Ablagerungen für eisige Trümmerfächer umfasst. Aktuelle Ablagerungen auf eisigen Trümmerfächern sind Hunderte Meter lang, Dutzende Meter breit und meterdick.
Perioden mit starker Eisschmelze oder starkem Steinschlag führen zu Konzentrationen bedeutender Gesteinsablagerungen.
Um die Struktur vereister Ventilatoren und die Prozesse, die sie erzeugen, besser zu verstehen, verwendeten wir ein pulsEKKO®-System mit bistatischen, ungeschirmten Antennen mit einer Mittenfrequenz von 100 und 200 MHz, um die GPR-Daten zu sammeln. Die zeitliche Abtastrate hing von der Frequenz der Antenne ab; 100-MHz-Daten wurden alle 0.8 ns abgetastet, während 200-MHz-Daten alle 0.4 ns abgetastet wurden. Alle GPR-Daten wurden mit 16 Stacks pro Trace erfasst (siehe Artikel). TIPPS: Noise, Stacking und DynaQ® Weitere Informationen zum Stapeln finden Sie hier) und ein Zeitfenster von 3000 ns.
GPR-Profile (Abbildung 2) wurden verwendet, um die Untergrundgeometrie der Ventilatoren zu bestimmen, und Common-Mid-Point- (CMP) und Wide-Angle-Reflection/Refraction-Sondierungen (WARR) wurden verwendet, um die GPR-Signalgeschwindigkeit im Untergrund zu messen. Mithilfe der CMP-Analyseroutine in der EKKO_ProjectTM-Software ergaben diese Messungen eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 0.16 m/ns, was einer typischen Geschwindigkeit für Eis entspricht. Die CMP/WARR-Sondierungen zeigten geringe Geschwindigkeitsschwankungen vom Oberflächenmaterial bis zu Tiefen von bis zu 53 m innerhalb der eisigen Trümmerfächer. Weitere Informationen zu CMPs finden Sie unter Gemeinsame Mid-Point-Umfrage mit dem DVL-500P
Die GPR-Profile (Abbildungen 3 bis 5) zeigen, dass es einen signifikanten Unterschied in den beobachteten GPR-Signaleigenschaften oberhalb und unterhalb des markanten Reflektors (grüne Grenze) gibt; Der Hauptunterschied besteht in der Menge der Beugungsmuster in jeder Schicht. Das flachste Material ist geschichtet und weist nur wenige Beugungen auf, während das Material unterhalb des grünen Reflektors deutlich mehr Beugungen aufweist. Diese werden als spröde Versagensflächen interpretiert, die mit Rissen und Spalten im Eis verbunden sind. Daher interpretieren wir diese Grenze als die Trennung zwischen eisigem Geröllfächermaterial mit hoher Porosität oben und Eis unten.
Es gibt eine tiefere, starke Grenzfläche (blaue Grenze), die als Grundgestein oder möglicherweise als älteres Gletschereis in Linie 1 interpretiert wird (Abbildung 4). Für Linie 3 (Abbildung 3) interpretieren wir dies jedoch als Schutt (loses, aufgeschüttetes Gestein), wie auf dem Foto in Abbildung 2 zu sehen ist.
Einige der Schlussfolgerungen aus dieser Forschung sind:
- GPR-Reflexionen aus dem Inneren des eisigen Trümmerfächers scheinen mit felsreichen Grenzflächen verbunden zu sein. Diese Grenzflächen können durch schmelzendes Eis, das die Gesteinsmaterialien konzentriert, oder durch Steinschlagereignisse entstehen.
- GPR war nützlich, um die Basis großer Eisschuttablagerungen abzubilden.
- Interne GPR-Reflexionen werden mit der Tiefe weniger kohärent, können durch Verwerfungen ausgeglichen werden und können auf eine Rotation hinweisen.
- Der Bereich der gemessenen GPR-Signalgeschwindigkeiten stimmt mit eisreichem Material mit unterschiedlichen Mengen an flüssigem Wasser überein.
Während viele Reflektoren und Reflektoreigenschaften noch in der laufenden Forschung geklärt werden müssen, hat GPR die ersten Bilder der Struktur von Fächern aus eisigen Trümmern geliefert.
Weitere Informationen zu dieser Forschung finden Sie hier:
- Bewertung der Fähigkeit von Bodenradaren, Untergrundeigenschaften von Eisschuttfächern in Alaska und Neuseeland abzubilden
- Geomorphologie eisiger Trümmerfächer: Lieferung von Eis und Sedimenten an Talgletscher, entkoppelt von Eiskappen
Daten und Geschichte mit freundlicher Genehmigung von Dr. Robert W. Jacob, Bucknell University
