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Structural Glaciology of an Ice Layer in a Firn Fold, Ross Ice Shelf, Antarctica: Ice Grain Analysis

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

John R. Reid*
Affiliation:
Department of Geology, University of North Dakota, Grand Forks, North Dakota, U.S.A.
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Abstract

A highly deformed area in the Ross Ice Shelf near the Bay of Whales was studied during the 1958–59 Antarctic summer season. A series of snow-firn folds up to 8 m. high and with a wavelength of approximately 100 m. occurs here. Along one of these folds, a unique ice layer formed during the 1952–53 season through refreezing of melt water. From sites along this layer approximately 2,300 ice grains were measured using the root mean square method with the least circle diameter. The data obtained indicate the following:

  1. The mean diameter of the ice grains ranges from 4.5 mm. in the ice from the crest of the anticline to 2.5 mm. in the zone of maximum shear stress and/or in sections having a high air bubble content.

  2. The large diameter of the ice grains at the crest is attributed to greater solar radiation resulting from their proximity to the 1958–59 snow surface, and because they are near the surface of the exposed crevasse wall.

  3. The area of maximum shear stress, which is represented by small ice grains and the presence of secondary folds, is located almost halfway between the crest and the trough.

  4. Grains in the trough are larger than those in the shear zone because of less stress, and smaller than those at the crest because of deeper burial and the presence of a crevasse bridge which eliminates all direct radiation here.

  5. The growth of the ice grains is therefore controlled by temperature, stress and impurities.

Résumé

Résumé

Une zone très déformée de l’Ice-Shelf de Ross près de la Bay of Whales, a été étudiée durant l’été antarctique 1958–59. On trouve dans cette région une série de plissements de neige (ou névé) ayant jusqu’à 8 m de haut et une longueur d’onde approximative de 100 m. Le long de l’un de ces plissements une couche de glace unique s’est formée durant la saison 1952–53 par regel de l’eau de fusion. Environ 2 300 grains de glace prélevés dans ce niveau, ont été mesurés en utilisant la méthode de la racine des moyens carrés avec un cercle de moindre diamètre Les données obtenues sont les suivantes:

1° le diamètre moyen des grains de glace varie de 4,5 mm dans la glace de la crête de l’anticlinal, à 2,5 mm dans la zone de cisaillement maximum etiou dans les sections ayant une teneur en bulles d’air élevée.

2° on attribue la grandeur du diamètre des grains de glace de la crête, à un plus grand rayonnement solaire résultant de leur proximité à la surface de neige de 1958–59 et à leur voisinage de la surface du mur de la crevasse exposé.

3° la zone de cisaillement maximum caractérisée par de petits grains de glace et par la présence de plissements secondaires est située à environ mi-chemin entre la crête et le creux.

4° les grains dans le creux sont plus grands que ceux de la zone de cisaillement par suite de tension moindre, et plus petits que ceux de la crête par suite d’un enfouissement plus profond et de la présence d’un pont de crevasse qui élimine ici toute la radiation directe.

5° la croissance des grains de glace dépend donc de la température, des tensions et des impuretés.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Während des antarktischen Sommers 1958–59 wurde ein stark zerrissenes Gebiet des Ross-Eisschelfes dicht bei der Bay of Whales untersucht Es tritt dort eine Reihe von Schnee-Firn-Falten bis zu 8 m Höhe und mit einer Wellenlänge von etwa 100 m auf. Durch Wiedergefrieren von Schmelzwasser hildcte sich im Sommer 1952–53 entlang einer dieser Falten eine einzigartige Eisschicht. Etwa 2300 Eiskörner von Stellen entlang dieser Schicht wurden ausgemessen. Die Ergebnisse zeigen folgendes:

Der mittlere Durchmesser der Eiskörner wechselt von 4,5 mm im Eis am Faltenscheitel bis zu 2,5 mm in der Zone maximaler Scherspannung und/oder in Gebieten mit starkem Gehalt an Luftblasen.

Der grosse Korndurchmesser am Scheitel wird auf die stärkere Sonneneinstrahlung zurückgeführt, die dort infolge der Nähe zur Schneeoberfläche von 1958–59 und wegen der benachbarten Lage zur Oberfläche der exponierten Spaltenwand herrscht.

Das Gebiet maximaler Scherspannung, das durch kleinere Korngrössen und Sekundärfalten gekennzeichnet ist, liegt annähernd in der Mitte zwischen Scheitel und Trog.

Die Körner im Trog sind infolge geringerer Spannung grasser als solche in der Scherzone und kleiner als solche am Scheitel wegen ihrer tieferen Einbettung und wegen des Vorhandenseins einer Spaltenbrücke, die dort alle direkte Strahlung abschirmt.

Das Wachstum der Eiskörner wird daher von der Temperatur, der Spannung und dem Grad der Verunreinigung bestimmt.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1964
Figure 0

Fig. 1.Map of part of the Ross Ice Shelf showing the location of the deformation area

Figure 1

Fig. 2.Oblique view of the deformation area

Figure 2

Fig. 3.Crevassed anticline showing saddles along its crest

Figure 3

Fig. 4.Plan view of “Crevasse Fox” showing station sites and ice thin sections (each section is about 5 cm.2)

Figure 4

Fig. 5.Cross-seclian of “Crevasse Fox” showing station sites and positions of ice layers

Figure 5

Table ILocation and Statistical Analysis of Grain-Size, Data

Figure 6

Fig. 6.Relationship between sorting and depth of ice thin-section grains with distance from crest of anticline

Figure 7

Fig. 7.Relationship between grain-size and distance from crest of the anticline

Figure 8

Fig. 8.Relationsbip between sorting and median diameter of ice grains

Figure 9

Fig. 9.Secondary folds in the 1952–53 ice layer near station 4