Skip to main content

Lund University Publications

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Glaciodynamics, Deglacial Landforms and Isostatic Uplift during the last Deglaciation of Norrbotten, Sweden

Lindén, Mattias LU (2006) In Lundqua thesis
Abstract
The aim of this thesis was to reconstruct the glaciodynamics, deglacial landforms, isostatic uplift and to date the deglaciation. Glaciodynamics and deglacial landforms were focused on to provide a process and depositional model for De Geer moraine and Niemisel moraine and to reveal their internal and spatial relationship, based on detailed sedimentological and structural investigations. The isostatic uplift and deglacial chronology was reconstructed from age measurements on the initial organic production in two lakes above the highest shoreline and isolation of lake basins at different altitude below the highest shoreline. The results show that the deglaciation of Norrbotten occurred earlier than previously thought, at 10 500 cal. yr BP,... (More)
The aim of this thesis was to reconstruct the glaciodynamics, deglacial landforms, isostatic uplift and to date the deglaciation. Glaciodynamics and deglacial landforms were focused on to provide a process and depositional model for De Geer moraine and Niemisel moraine and to reveal their internal and spatial relationship, based on detailed sedimentological and structural investigations. The isostatic uplift and deglacial chronology was reconstructed from age measurements on the initial organic production in two lakes above the highest shoreline and isolation of lake basins at different altitude below the highest shoreline. The results show that the deglaciation of Norrbotten occurred earlier than previously thought, at 10 500 cal. yr BP, which implies that the deglaciation after the Younger Dryas re-advance, from the Skövde-Billingen and Salpausselkä moraines, was more rapid than previously thought. Within c. 1 000 years the ice sheet retreated c. 600 km, or in the order of 600 m/yr given an even recessional rate. This rapid ice sheet retreat is supported by the glaciodynamic conditions, i.e. the deforming bed. As the margins of the late-glacial Scandinavian ice sheet became wet-based, ice-flow velocities increased resulting in thinning of the ice. As the ice margin was subaqueous, situated in the Gulf of Bothnia, calving was enhanced promoting the rapid deglaciation. The De Geer moraine ridges was formed due to subglacial sediment advection to the ice margin during temporary halts in grounding-line retreat, forming gradually thickening sediment wedges. The proximal part of the moraines were built up in submarginal position through continuous stacked sequences of deforming bed diamictons, intercalated with glaciofluvial canal-infill sediments, whereas the distal parts were built up from the grounding line by prograding sediment gravity-flow deposits, distally interfingering with glaciolacustrine sediments. The Niemisel moraine ridges was formed due to subglacial folding/thrust stacking of pre-deposited sediments contemporaneously with lee-side cavity deposition, forming vertically and distally prograding moraine ridges transverse to ice-flow. The proximal part of the moraines were built up by subglacial folding and thrust stacking sequences of pre-ridge formation sediments, whereas the distal parts were built up by glaciofluvially and gravityflow deposited sediment in lee-side cavities. (Less)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Under kvartärtiden (de senaste 2,6 miljoner åren) har istider (glacialer) och mellanistider (interglacialer) avlös varandra. Mellanistider är perioder (ca 10 000 år) mellan istider (ca 100 000 år), vilket innebär att istid varit det normala under kvartärtiden och att Holocene, den istid vi nu lever i, endast representerar ett kortare intervall. Under istiderna täckte inlandsisar stora delas av norra Europa (bla Skandinavien) och Arktis för att vid övergången till mellanistid snabbt smälta bort.



Syftet med det här doktorandprojektet har varit att med stöd av sedimentologiska och strukturella undersökningar av två typer av moränryggar, Niemisel och De Geer moräner, rekonstruera... (More)
Popular Abstract in Swedish

Under kvartärtiden (de senaste 2,6 miljoner åren) har istider (glacialer) och mellanistider (interglacialer) avlös varandra. Mellanistider är perioder (ca 10 000 år) mellan istider (ca 100 000 år), vilket innebär att istid varit det normala under kvartärtiden och att Holocene, den istid vi nu lever i, endast representerar ett kortare intervall. Under istiderna täckte inlandsisar stora delas av norra Europa (bla Skandinavien) och Arktis för att vid övergången till mellanistid snabbt smälta bort.



Syftet med det här doktorandprojektet har varit att med stöd av sedimentologiska och strukturella undersökningar av två typer av moränryggar, Niemisel och De Geer moräner, rekonstruera både landformsbildande processer och inlandsisens dynamik vid dess avsmältning (deglaciation) i Norrbotten. För att få en uppfattning om när moränerna bildades startades ett fristående projekt med avseende att fastställa tidpunkten för deglaciationen av Norrbotten samt jordens respons på den omfördelning av tyngd som skedde vid deglaciationen, då is blev till vatten i haven, som återspeglas i landhöjningen. Således behandlar avhandlingen bildningen av Niemisel moräner (Appendix I) och De Geer moräner (Appendix II), samt tidpunkten för inlandsisens avsmältning och landhöjningen (Appendix III).



Undersökningarna av fyra De Geer moränerna och fem Niemisel moränerna visar på en retirerande subakvatisk inlandsis, bottensmältande i områdena nära iskanten och en hög ishastighet över ett deformerande underlag. Den höga ishastigheten ledde till uttunning av frontområdena och ökad kalvning, vilket i sin tur ledde till högre reträtt hastighet.



Undersökningarna av De Geer moränerna visar vidare att de bildades under iskanten, där deformations morän transporterades fram och avsattes, som ett resultat av en låg effektivspänning nära iskanten och därför ingen inducerad skjuvspänning. Detta som ett resultat av att iskanten var nära flytpunkten vilket ledde till att transporten (deformationen) av underlaget upphörde med deposition dom följd. Iskantens närvaro kan ses i de distala sedimenten som visar på en glaciolakustrin miljö (utanför iskanten) medan de proximala sedimenten visar på en subglacial miljö (under isen).



Undersökningarna av Niemisel moränerna visar att de bildades under isen (subglacialt) genom deformation av redan avsatta sediment samt ifyllnad av glaciofluviala (vattenavsatta) sediment i läsides kaviteter, bildade genom flödesseparation nedströms om de upp-staplade ? deformerade ? proximala sedimenten. De proximala sedimenten har initialt veckats eller skjuvats upp längs proximalt lutande skjuvplan och återfinns som staplade packar av subglacialt avsatta sediment. Detta visar på, framförallt den återkommande uppskjuvningen, en vertikal och distal uppbyggnad av moränryggar orienterade transversellt mot den dominerande isrörelseriktningen.



Det finns inga bevis för att Niemisel och De Geer moräner skulle vara bildade vid olika istider, men inte heller något som talar för att de är bildade vid samma deglaciation. Den enklaste slutsatsen, baserad på förutsättningarna för en deformerande bed och bevarings potentialen, favoriserar däremot att bägge morän typerna bildas mer eller mindre samtidigt i ett, distalt-proximalt varierande, landforms system.



Undersökningar av borrkärnor från 15 sjöar belägna på olika nivå över havet visar att inlandsisen försvann från Norrbottens kustzon för 10 500 år sedan och att landytan höjts med 200-220 m i förhållande till dåvarande Bottenvikens nivå sedan dess. Vilket innebär att den högsta kustlinjen utbildades som bildades för 10 500 år sedan och återfinns 200-220 m ö h i området. Sedan dess har den relativa havsytan successivt sjunkit allt eftersom landet återhämtat sig från inlandsisens nedtryckning vilket även medfört att kusten flyttats 30-100 km längre ut i Bottenviken. Landhöjningen kan ses som utbildandet av kalottberg, olika typer av strandterrasser och ryggar samt som svallad morän i området. Högsta kustlinjen är som högst vid dagens kust och minskar inåt landet. Variationen i högsta kustlinjens nivå har två orsaker;



? Då inlandsisens var som störst (ca 22 000 år sedan) var isen som mäktigast i Bottenhavet, varför återhämtningen är störst längs kusten och sedan successivt minskar in i landet.



? Vid deglaciationen, då landhöjningen redan startat och var som snabbast, flyttades inlandsisens centrum till fjällkedjan. Detta medförde att inlandsisens kant retirerade inåt landet och att landet redan hunnit höjas en del från det att kustzonen blev isfri och att det samma skedde i inlandet.



Undersökningarna av borrkärnorna visar att två av sjöarna, de högst belägna, befann sig över havsytan även vid deglaciation medan de övriga 13 sjöarna utgjorde bassänger vid samma tidpunkt. Övergången från bassäng till sjö, isoleringen, kan ses i borrkärnorna som en övergång från grå sand, silt eller lera till brun lergyttja och sedan gyttja med successivt ökande organisk halt. Miljöförändringen vid isoleringen, alternativt när isen smälte bort från de två sjöarna belägna ovanför högsta kustlinjen, medförde att den organiska produktionen startade och denna har daterats med 14C-metoden. Eftersom sjöarna ligger på olika nivåer har både deglaciationen kunnat dateras och en strandförskjutningskurva reproduceras utifrån när olika bassänger isolerades. Genom att subtrahera effekten av Ancylussjöns dämning och dränering samt ?väldshavets? stigande nivå, pga vatten från inlandsisarna, kan den absoluta landhöjningen ? isostasin ? rekonstrueras. Den visar att landhöjningen var som störst de första 1000 åren efter deglaciationen (~9 m/100 år) för att sedan minska till en relativt konstant nivå fram till för ca 5000 år sedan då landhöjningen åter igen minskade till en konstant nivå motsvarande dagens landhöjning (~0,8 m/100 år). Den första exponentiellt avklingande fasen beror på den elastiska responsen i litosfären och astenosfären medan Litorina fasens relativt konstanta landhöjning kan skyllas responsen i mantelns mer viskösa lager samt responsen på en senglacial förskjutning av iscentrum mot fjällkedjan, dvs en förskjutning av massan. Den avslutande konstanta fasen med en landhöjning motsvarande dagens är mer häpnadsväckande och mer detaljerade undersökningar är att föredra innan utförligare tolkningar görs. Det är dock inte enbart i Norrbotten denna uppträder utan fenomenet är även känt från Gästrikland, Ångermanland och finska Österbotten.



Inom studien gjordes även en jämförelse mot OSL-daterade strandterrasser. Resultatet visade att tillförlitligheten hos metoden inte var jämförbar med 14C-dateringarna av isoleringar.



Tillsamman pekar de tre artiklarna på en snabb deglaciation av Norrbotten. Den tidiga dateringen av deglaciationen stöds av de subglaciala indikationerna, högt porvattentryck och ett deformerande underlag, samt höga ishastigheter. Detta leder till en uttunning av inlandsisens marginella delar vilket i sig tur ger förutsättningar för omfattande kalvning och därför en snabb isreträtt. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • professor van der Meer, Jaap, Head of Department, Department of Geography, University of London, Mile End Road, London E1 4NS, UK
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Sedimentologi, Sedimentology, Geologi, physical geography, Geology, glaciotectonic, thrust stacking, deforming bed, ribbed moraine, Niemisel moraine, De Geer moraine, isostatic uplift, glaciodynamics, deglaciation, klimatologi, kartografi, marklära, Fysisk geografi, geomorfologi, geomorphology, cartography, climatology, pedology
in
Lundqua thesis
issue
54
pages
29 pages
publisher
Department of Geology, Lund University
defense location
Pangea Geocentrum II Sölvegatan 12 Quaternary Sciences Department of Geology GeoBiosphere Science Centre Lund University
defense date
2006-02-17 14:00:00
external identifiers
  • scopus:33947211749
ISSN
0281-3033
0281-3033
ISBN
91-86746-68-5
language
English
LU publication?
yes
id
68f4cb39-6feb-4dbb-a415-07cc79d56059 (old id 546167)
date added to LUP
2016-04-01 17:09:13
date last changed
2021-06-23 05:19:42
@phdthesis{68f4cb39-6feb-4dbb-a415-07cc79d56059,
  abstract     = {The aim of this thesis was to reconstruct the glaciodynamics, deglacial landforms, isostatic uplift and to date the deglaciation. Glaciodynamics and deglacial landforms were focused on to provide a process and depositional model for De Geer moraine and Niemisel moraine and to reveal their internal and spatial relationship, based on detailed sedimentological and structural investigations. The isostatic uplift and deglacial chronology was reconstructed from age measurements on the initial organic production in two lakes above the highest shoreline and isolation of lake basins at different altitude below the highest shoreline. The results show that the deglaciation of Norrbotten occurred earlier than previously thought, at 10 500 cal. yr BP, which implies that the deglaciation after the Younger Dryas re-advance, from the Skövde-Billingen and Salpausselkä moraines, was more rapid than previously thought. Within c. 1 000 years the ice sheet retreated c. 600 km, or in the order of 600 m/yr given an even recessional rate. This rapid ice sheet retreat is supported by the glaciodynamic conditions, i.e. the deforming bed. As the margins of the late-glacial Scandinavian ice sheet became wet-based, ice-flow velocities increased resulting in thinning of the ice. As the ice margin was subaqueous, situated in the Gulf of Bothnia, calving was enhanced promoting the rapid deglaciation. The De Geer moraine ridges was formed due to subglacial sediment advection to the ice margin during temporary halts in grounding-line retreat, forming gradually thickening sediment wedges. The proximal part of the moraines were built up in submarginal position through continuous stacked sequences of deforming bed diamictons, intercalated with glaciofluvial canal-infill sediments, whereas the distal parts were built up from the grounding line by prograding sediment gravity-flow deposits, distally interfingering with glaciolacustrine sediments. The Niemisel moraine ridges was formed due to subglacial folding/thrust stacking of pre-deposited sediments contemporaneously with lee-side cavity deposition, forming vertically and distally prograding moraine ridges transverse to ice-flow. The proximal part of the moraines were built up by subglacial folding and thrust stacking sequences of pre-ridge formation sediments, whereas the distal parts were built up by glaciofluvially and gravityflow deposited sediment in lee-side cavities.},
  author       = {Lindén, Mattias},
  isbn         = {91-86746-68-5},
  issn         = {0281-3033},
  language     = {eng},
  number       = {54},
  publisher    = {Department of Geology, Lund University},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lundqua thesis},
  title        = {Glaciodynamics, Deglacial Landforms and Isostatic Uplift during the last Deglaciation of Norrbotten, Sweden},
  url          = {https://lup.lub.lu.se/search/files/4891328/3159857.pdf},
  year         = {2006},
}