Des chercheurs de l'Université Bucknell de Lewisburg, en Pennsylvanie, ont utilisé un radar à pénétration du sol (GPR) pour étudier de manière non invasive les caractéristiques souterraines des ventilateurs de débris glacés. Nous aimerions partager certains de leurs travaux. Bien que les fans d'Alaska et de Nouvelle-Zélande aient été étudiés au cours de leurs recherches, cet article se concentre sur le travail effectué sur le glacier McCarthy, Alaska, États-Unis.
Les éventails de débris glacés se trouvent à la tête ou le long du flanc des glaciers de la vallée où les calottes glaciaires de haut niveau se détachent des glaciers de la vallée (figures 1 et 2). Ces formes de relief instables et en évolution rapide ont récemment été décrites comme des caractéristiques de déglaciation sur Terre, cependant, les caractéristiques du sous-sol restent inconnues et les processus qui mènent à leur formation sont mal compris.
On a observé que les processus de surface créant ces caractéristiques comprennent des avalanches de glace, des chutes de pierres, des coulées de débris glacés et des coulées de neige fondante, ce qui entraîne une composition comprenant de la neige, de la glace et des dépôts lithiques (rocheux) pour les amateurs de débris glacés. Les dépôts récents sur les ventilateurs de débris glacés mesurent des centaines de mètres de long, des dizaines de mètres de large et des mètres d'épaisseur.
Les périodes de fonte intense des glaces ou d'importantes chutes de pierres produisent des concentrations de dépôts rocheux importants.
Pour mieux comprendre la structure des ventilateurs glacés et les processus qui les créent, nous avons utilisé un système pulseEKKO® avec des antennes bistatiques à fréquence centrale de 100 et 200 MHz non blindées pour collecter les données GPR. La fréquence d'échantillonnage temporelle dépendait de la fréquence de l'antenne; Les données de 100 MHz ont été échantillonnées toutes les 0.8 ns, tandis que les données de 200 MHz ont été échantillonnées toutes les 0.4 ns. Toutes les données GPR ont été collectées avec 16 piles par trace (voir l'article CONSEILS: Bruit, empilement et DynaQ® pour plus d'informations sur l'empilement) et une fenêtre temporelle de 3000 ns.
Les profils GPR (Figure 2) ont été utilisés pour déterminer la géométrie souterraine des ventilateurs et des sondages à point médian (CMP) et à grand angle de réflexion / réfraction (WARR) ont été utilisés pour mesurer la vitesse du signal GPR dans le sous-sol. En utilisant la routine d'analyse CMP dans le logiciel EKKO_ProjectTM, ces mesures ont fourni une vitesse moyenne de 0.16 m / ns, qui est une vitesse typique pour la glace. Les sondages CMP / WARR ont indiqué une faible variation de vitesse entre le matériau de surface et des profondeurs allant jusqu'à 53 m dans les ventilateurs de débris glacés. Pour plus d'informations sur les CMP, voir Levé commun au point médian à l'aide du DVL-500P
Les profils GPR (figures 3 à 5) indiquent qu'il existe une différence significative dans les caractéristiques du signal GPR observé au-dessus et en dessous du réflecteur proéminent (limite verte); la principale différence est la quantité de motifs de diffraction dans chaque couche. Le matériau le moins profond est en couches, avec peu de diffractions, tandis que le matériau sous le réflecteur vert montre beaucoup plus de diffractions. Celles-ci sont interprétées comme des plans de rupture fragiles associés à des fissures et des crevasses dans la glace, nous interprétons donc cette limite comme la séparation entre le matériau du ventilateur de débris glacés à haute porosité au-dessus et la glace en dessous.
Il y a une interface plus profonde et plus forte (limite bleue) qui est interprétée comme étant le substratum rocheux ou peut-être une glace glaciaire plus ancienne dans la ligne 1 (figure 4). Cependant, pour la ligne 3 (figure 3), nous interprétons cela comme un talus (roche meuble et empilée), comme on peut le voir sur la photo de la figure 2.
Certaines des conclusions de cette recherche sont:
- Les réflexions GPR de l'intérieur du ventilateur de débris glacés semblent être associées à des interfaces riches en roches. Ces interfaces peuvent être produites par la fonte de la glace concentrant les matériaux rocheux ou des événements de chute de pierres.
- Le GPR était utile pour imager la base de grands dépôts de débris glacés.
- Les réflexions GPR internes deviennent moins cohérentes avec la profondeur, peuvent être compensées par un défaut et peuvent indiquer une rotation.
- La plage de vitesses du signal GPR mesurée est cohérente avec un matériau riche en glace avec des quantités variables d'eau liquide.
Alors que de nombreux réflecteurs et caractéristiques de réflecteurs doivent encore être vérifiés dans les recherches en cours, GPR a fourni les premières images de la structure des ventilateurs de débris glacés.
Trouvez plus d'informations sur cette recherche ici:
- Évaluation de la capacité du radar pénétrant dans le sol à imager les caractéristiques souterraines des ventilateurs de débris glacés en Alaska et en Nouvelle-Zélande
- Géomorphologie des éventails de débris glacés: livraison de glace et de sédiments aux glaciers de la vallée découplés des calottes glaciaires
Données et histoire gracieuseté du Dr Robert W. Jacob, Bucknell University
