Glacial history of Northeast Greenland: cosmogenic nuclide constraints on chronology and ice dynamics

University dissertation from Department of Geology, Lund University

Abstract: Popular Abstract in Swedish Senpleistocen nedisningshistoria på Nordöstgrönland: kosmogen exponeringsdatering, isutbredning och isdynamik Under den senaste istiden var periodvis stora delar av landmassorna på norra halvklotet istäckta. Idag är den Grönländska inlandsisen den enda större återstoden av detta, men likväl binder den tillsammans med isen i Antarktis och jordens mindre glaciärer väldigt stora mängder vatten. Förändringar i dessa isars utbredning och volym kan få mycket stora konsekvenser för den globala miljön och för balansen i klimatet. Att undersöka spåren från den Grönländska Inlandsisens forntid är därför en viktig del i att skapa en ökad kunskap om istidscyklernas klimatförhållanden som i sin tur kan bidra till en bättre förståelse för vad som är på väg att hända med våra polarisar idag. Dagens kunskap om Östgrönlands nedisningshistoria bygger på de omfattande studier som utförts framför allt under de senaste decennierna. Det råder dock fortfarande delade meningar om Inlandsisens utbredning och om förekomsten av isfria områden under det senaste globala nedisningsmaximat för ca 20 000 år sedan. Resultat från undersökningar på land tyder på att stora delar av de idag isfria landområdena också varit fria från is under hela den senaste istiden. Uppfattningen om en begränsad glaciation under denna tidsperiod står dock i kontrast till resultat från maringeologiska undersökningar vilka tolkats som att is nått hela vägen ut till kontinentalsockeln under det senaste nedisningsmaximat. Inom mitt avhandlingsarbete har jag velat testa hypoteserna om den Grönländska inlandsisens utbredning genom en omfattande dateringssatsning baserad på analys av kosmogena isotoper (10Be och 26Al) i berggrund och flyttblock, s.k. kosmogen exponeringsdatering. Nedan följer en beskrivning av denna metodik. Vår jord utsätts för en ständig dusch av kosmisk strålning, till största delen neutroner och protoner med tillräckligt stor energi för att orsaka kärnreaktioner då de kolliderar med andra partiklar. Vid dessa kärnreaktioner kan kosmogena isotoper bildas. Produktionen sker i huvudsak uppe i atmosfären men förekommer även i berggrundens översta två meter, orsakad av den kosmiska strålning som når jordens yta. Då en bergyta täcks av ett tillräckligt tjockt lager is, snö, sediment eller vatten upphör denna produktion. Dessutom medför sönderfall av de radioaktiva isotoperna, samt erosion av berget, att koncentrationen av redan ackumulerade isotoper minskar. Om erosionen från en täckande is varit tillräcklig (mer än 2 meter) så kommer isens underlag att bli ”nollställd” från gamla isotoper. Om isen däremot inte har eroderat fullt så mycket, eller kanske inte alls, så kommer den bergyta som exponeras efter isens tillbakadragande att innehålla ”ärvda” isotoper från tidigare exponeringsperioder. När isen drar sig tillbaka och bergytor exponeras igen, fortsätter produktionen av kosmogena isotoper. Om man analyserar innehållet av kosmogena isotoper i en yta som isen ”nollställt” får man en uppskattning av hur lång tid som gått sedan området blev isfritt och metoden fungerar som en absolut dateringsteknik. För en yta som inte blivit ”nollställd” ger analysen av två olika radioaktiva isotoper med olika sönderfallshastigheter (oftast 10Be och 26Al) inte någon absolut ålder, men kan däremot påvisa huruvida en bergyta under uprepade prioder har varit omväxlande exponerad och övertäckt av icke-eroderande glaciär-is. Senare års utveckling av tekniken att analysera kosmogena isotoper som ackumulerats i litosfären har öppnat nya möjligheter för att testa de motsägelsefulla hypoteserna om den Grönländska inlandsisens utbredning i tid och rum samt förekomsten av isfria områden under den senaste nedisningen. Genom att provta och analysera både berggrund och flyttblock på de starkt förvittrade högplatåerna och de kustnära lågländerna i den Nordöstgrönländska fjordzonen är det alltså nu möjligt att utforska både Inlandsisens utbredning, och dess eroderande, alternativt landskapsbevarande karaktär. Analys av flyttblocken gör det möjligt att avgöra när en dynamisk och materialtransporterande is sist var så stor att den täckte dessa områden. Berggrundsproverna kan visa om de starkt förvittrade ytorna bevarats under upprepade perioder av övertäckning av kallbaserad, mer passiv is eller om vittringen är ett resultat av att dessa områden var isfria under senaste nedisningen. Detta tillvägagångssätt har lett till en ny och mer dynamisk bild av den Grönländska inlandsisen under det senaste nedisningsmaximat. I mitt avhandlingsarbete föreslår jag att lokala kallbaserade iskappor började tillväxa på de idag isfria kustnära platåerna längs den nordöstgrönländska kusten. Under nedisningsmaximat växte dessa samman med inlandsisens utlöparglaciärer som var kanaliserade i de många fjordarna. De kallbaserade iskapporna förblev förmodligen lokala, utan dynamisk koppling till inlandsisen. Det är dock möjligt att inlandsisen expanderade över även de högre kustområdena i den nordligaste delen av fjordzonen.

  CLICK HERE TO DOWNLOAD THE WHOLE DISSERTATION. (in PDF format)