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Supraglacial Re-Sedimentation from Melt-Water Streams on to Snow Overlying Glacier Ice, Sylgjujökull, West Vatnajökull, Iceland

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

Julian A. Dowdeswell*
Affiliation:
Institute of Arctic and Alpine Research and Department of Geography, University of Colorado, Boulder, Colorado 80309, U.S.A.
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Abstract

Sediment deposition on to snow overlying glacier ice occurs in a marginal zone extending 200–300 m up-glacier from the terminus of Sylgjujökull. Debris on ice above the marginal snow zone comes from debris-rich layers, and 85% of this debris falls between 1 and 4ϕ, the characteristic grain-size of volcanic ash within Icelandic glaciers. The ash is transported down-glacier as suspended load in melt-water streams at concentrations between 61 and 430 mg l−1, and loads from 0.2 to 32.7 g s−1. A diurnal hysteretic loop is present in the relationship between suspended sediment and discharge for one stream.

Supraglacial streams flow from relatively impermeable ice on to more permeable snow near the glacier terminus. As they move across the snow, stream discharge (up to 0.1 m3 s−1 on ice) is reduced and debris is re-sedimented as linear debris trains 1–3 cm thick and orientated orthogonal to the glacier margin. Since sediment deposition reduces the permeability of the snow substrate, the debris trains are successively extended across the snow cover at rates of up to 36.5 m d−1. If the debris is then let down on to glacier ice, linear dirt-cone assemblages may be produced. Re-sedimented debris trains are of little stratigraphic significance if deposited pro-glacially.

Resédimentation supraglaciaire à partir d’écoulements d’eaux de fusion sur la neige recouvrant la glace de glacier, au Sylgjujökull, dans l’Ouest du Vatnajökull, Islande. Un dépôt de sédiment sur la neige recouvrant la glace de glacier se produit dans une zone marginale s’étendant sur 200 à 300 m à l’amont du front du Sylgjujökull. Les sédiments sur la glace, au-dessus de la zone enneigée marginale proviennent de niveaux riches en sédiments, et 85% de ces sédiments ont entre 1 et 4ϕ, la dimension caractéristique de la cendre volcanique dans les glaciers islandais. La cendre est transportée vers l’aval du glacier sous forme de suspension dans les courants d’eau de fusion à des concentrations allant de 61 à 430 mg par litre et avec des débits solides de 0,2 à 32,7 g par seconde. Dans le diagramme débrit/transport solide d’un courant an constate une boucle journalière d’hystéresis.

Les courants liquides superficiels coulent depuis la glace relativement imperméable, vers la neige plus perméable près du front glaciaire. Pendant son parcours à travers la neige, le débit liquide (jusqu’à 0,1 m3/s sur la glace) subit une réduction et les sédiments en suspension sont déposés en files linéaires de 1 à 3 cm d’épaisseur orientés perpendiculairement à la bordure du glacier. Comme le dépôt de ces sédiments réduit la perméabilité de la neige sous-jacente, les alignements de sédiments s’accroissent peu à peu à travers la couche de neige à des vitesses allant jusqu’à 36,5 m par jour. Si le sédiment est alors déposé au contact de la glace de glacier, des systèmes de cones morainiques linéaires peuvent se former. Les alignements de sédiments redéposés n’ont que peu de signification stratigraphique dans une sédimentation proglaciaire.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Supraglaziale Wiederablagerung aus Schmelzwasserströmen in Schnee über Gletschereis, Sylgjujökull, West Vatnajökull, Island. Ablagerung von Sedimenten in Schnee über dem Gletschereis tritt in einer Randzone auf, die sich 200–300 m gletseheraufwärts vom Ende des Sylgjujökulls erstreckt. Schutt auf dem Eis oberhalb der randlichen Schneezone stammt aus schuttreichen Schichten; 85% dieses Schuttes besitzt die charakteristische Korngrösse für vulkanische Asche innerhalf der isländischen Gletscher von 1–4ϕ Durchmesser. Die Asche wird gletscherabwärts als suspendierte Fracht in Salzwasserströmen transportiert, bei Konzentrationen zwischen 61 und 430 mg pro Liter und Frachtraten von 0,2 bis 32,7 g pro Sekunde. Zwischen der suspendierten Sedimentmenge und der Wasserführung eines Stromes besteht eine tägliche hysteretische Koppelung.

Nahe dem Gletscherende fliessen die oberflächlichen Ströme vom relativ undurchlässigem Eis in durchlässigen Schnee. Bei der Überquerung des Schnees wird die Wasserführung (auf Eis bis zu 0,1 m3 pro Sekunde) reduziert und der Schutt in 1–3 cm dicken Streifen, die senkrecht zum Gletscherrand orientiert sind, wieder abgelagert. Da die Schuttablagerung die Durchlässigkeit des Schneeuntergrundes vermindert, dehnen sich die Schuttstreifen allmählich mit Raten bis zu 36,5 m pro Tag über die Schneedecke aus. Senkt sich der Schutt dann auf das Gletschereis, so können sich lineare Ansammlungen von Schmutzkegeln bilden. Wiederabgelagerte Schuttstreifen besitzen geringe stratigraphische Bedeutung, wenn sie vor dem Gletscher auftreten.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1982
Figure 0

Fig. 1.(a) Location of Sylgjujökull within Iceland. (b) Location of Sylgjujökull at the western margin of Vatnajökull.

Figure 1

Fig. 2.Supraglacial melt-stream network and pattern of re-sedimented debris-train development. Bare ice gives way to snow down-glacier. Figure 1 locates the study area on Sylgjujökull. Note that horizontal and vertical scales are different.

Figure 2

Table I.Mean 12.00–15.00 h air temperature and cloud cover, 21–25 July 1971), at Sylgjujökull

Figure 3

Table II.Mean peak (12.00–15.00 h) suspended sediment concentration, meltwater discharge, and suspended sediment load measurements for nine supraclacial streams, 21–25 July 1979 (sampling points are located in Figure 2)

Figure 4

Fig. 3.Suspended sediment concentration and melt-water discharge from stream 7 (Fig. 2) on 21 July 1979 between 10.00 and 17.00 h.

Figure 5

Fig. 4.The relationship between suspended sediment concentration and discharge. Note the hysteretic effect. Data from stream 7 (Fig. 2) on 21 July 1979 between 10.00 and 17.00 h. The data are the same as for Figure 3.

Figure 6

Fig. 5.A re-sedimented debris train orientated orthogonal to the glacier margin. Sylgjujökull. Note that the feature has developed on snow overlying glacier ice.

Figure 7

Fig. 6.Water flowing in unchannelled form on top of re-sedimented debris overlying snow. The permeability is less on the debris cover than on the snow, allowing debris-train extension.

Figure 8

Fig. 7.Melt-water channel in the snow zone low on Sylgjuökull, showing exposed sediment layers in pools and refrozen ice over bars. The photograph was taken at 19.00 h when little water was present.