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Lateral Density Differences from Seismic Measurements at a Site on the Ross Ice Shelf, Antarctica*

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

Joseph F. Kirchner
Affiliation:
Geophysical and Polar Research Center, Department of Geology and Geophysics, University of Wisconsin—Madison, Madison, Wisconsin 53706, U.S.A.
Charles R. Bentley
Affiliation:
Geophysical and Polar Research Center, Department of Geology and Geophysics, University of Wisconsin—Madison, Madison, Wisconsin 53706, U.S.A.
James D. Robertson
Affiliation:
Atlantic Richfield Company, P.O. Box 2819, Dallas, Texas 75221, U.S.A.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Seismic compressional-wave data from short refraction shooting carried out during the 1974–75 and 1976–77 seasons at J-9, the site of the Ross Ice Shelf Drilling Project, have been compared. Significant dissimilarities were found to exist between the two sets of data. The measurements were made at locations about 2 km apart, with three unreversed profiles 60° apart recorded during the 1976–77 season and one unreversed profile during the 1974–75 season. The resulting velocity–depth profiles, and hence the derived density–depth profiles, differ by as much as 8%, with the 1976–77 results indicating a maximum velocity, corresponding to solid ice, at a shallower depth than the 1974–75 data. Both profiles were subjected to the same analysis, and a comparison of travel-time curves shows the differences to be real. Densities measured on cores from a 100 m bore hole drilled in 1974–75 about 50 m from the center of the 1974–75 profile agree well with densities computed from that profile. The density difference is believed to be due to the passage of the ice through the high-stress system associated with the interaction between Ice Stream B, flowing in from the West Antarctic ice sheet, and the Ross Ice Shelf. A reversed refraction profile carried out at station B.C. about 30 km up-stream, shows evidence of dipping layers that may be similarly caused.

Résumé

Résumé

Des données sur les ondes sismiques de compression ont été recueillies à partir de tirs à courte réfraction pendant les saisons 1974–75 et 1976–77 à J-9 le site du Ross lce Shelf Drilling Project et ont été comparées. On a trouvé des différences significatives entre les deux séries de résultats. Les mesures ont été faites en des points éloignés de 2 km avec trois profils aller séparés à 60° pendant la saison 1976–77 et un profil aller et retour pendant la saison 1974–75. Les profils vitesse–profondeur et les profils densités-profondeur qui en résultent diffèrent de 8%. Les résultats de 1976-77 indiquent une vitesse supérieure, correspondant à de la glace compacte à une moindre profondeur que ceux de 1974–75. Les deux profils ont été soumis aux mêmes traitements et la comparaison des courbes trajet-temps montrent que les différences sont réelles. Les densités mesurées sur des échantillons provenant d′un forage de 100 m réalisé en 1974–75 à environ 50 m du centre du profil 1974–75 est en bon accord avec les densités calculées à partir de ce profil. On pense que la différence est une trace restant du passage de la glace dans un secteur à fortes contraintes associées à l′interaction entre le courant de glace B s′écoulant de la calotte glaciaire Ouest Antarctique et le Ross Ice Shelf. Un profil par réfraction aller et retour mesuré à la station B.C. environ 30 km en amont montre l′existence de niveaux plongeants qui peuvent avoir la même origine.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Werte von Kompressionswellen, gewonnen aus seismischen Refraktionsmessungen auf kurze Distanz während der Kampagne 1974–75 und 1976–77 auf der Station J-9, dem Ort der Ross Ice Shelf Drilling Project, wurden verglichen. Zwischen den beiden Datensätzen wurden signifikante Abweichungen festgestellt. Die Messungen waren an Stellen mit ca. 2 km Abstand mit drei Profilen unter je 60° während der Kampagne 1976–77 und mit einem Profil während der Kampagne 1974–75, jeweils ohne Gegenschuss, durchgeführt worden. Die sich ergebenden Geschwindigkeit–Tiefen-Profile und damit die daraus abgeleiteten Dichte–Tiefen-Profile, differieren bis zu 8%, wobei die Ergebnisse von 1976–77 eine maximale Geschwindigkeit, entsprechend der von festem Eis, in einer geringeren Tiefe als die von 1974–75 aufweisen. Beide Profile wurden derselben Analyse unterzogen; ein Vergleich der Laufzeilkurven erweist die Unterschiede als reell. Dichten, die an Kernen aus dem 1974–75 abgeteuften, 100 m tiefen Bohrloch etwa 50 m neben dem Mittelpunkt des Profiles von 1974–75 gemessen wurden, stimmen gut mit den aus diesem Profil berechneten Dichten überein. Der Dichteunterschied wird für eine Auswirkung der Passage des Eises durch das System hoher Spannung gehalten, das aus der Wechselwirkung zwischen dem Eisstrom B, der vom westantarktischen Eisschild zufliesst, und dem Ross Ice Shelf entsteht. Ein Refraktions profil mit Gegenschuss von der 30 km stromaufwärts gelegenen Station B.C. beweist das Vorhandensein geneigter Schichten, die ähnlich entstanden sein dürften.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1979
Figure 0

Fig. 1.Map of the Ross Ice Shelf showing the location of station J-9 where the measurements of this paper were made. Circled letters denote ice streams.

Figure 1

Fig. 2.Compressional-wave travel-time curves for the two profiles at J-9. Solid circles denote the 1974–75 measurements; open circlse indicate the measurements made about 2 km away in 1976–77.

Figure 2

Fig. 3.Density–depth curves. Densities measured on cores are shown by crosses; those determined from the seismic velocities are shown by solid circles for the 1974–75 profile and by open circles for the 1976–77 profile.