Original paper

Preservation of block fields beneath Pleistocene ice sheets on SOlen and Elgahogna, central-eastern Norway

Juliussen, Håvard; Humlum, Ole

Abstract

For more than 100 years the vertical extent of the last ice sheets, and in particular during the Late Weichselian, in southern Norway has been debated. The nunatak hypothesis states that mountain summits with alpine topography or autochthonous block fields remained ice-free during the glaciation, there by suggesting a thin Weichselian ice sheet ('the minimum model') in central-eastern Norway (Nesje et al. 1988). The alternative hypothesis proposes a thick, cold-based and non-erosive ice sheet ('the maximum model') covering even the summits (Sollid & Sørbel 1982, 1984, 1988, 1994). This paper presents results of traditional glacial-geomorphic mapping and a provenance study of glacial erratic boulders on the mountains Sølen and Elgåhogna in the Femunden area in central-eastern Norway. Erratics super-imposed on the block fields and meltwater channels incised in the block fields indicate that the block fields have been covered by at least one ice sheet. The provenance study indicated two events with ice coverage; one with ice flow from the north, and the second and youngest with ice flow from the southeast. The second event was warm-based on Elgåhogna, eroding on the stoss side, but preserving the block fields on the lee side. At least one event is of pre-Late Weichselian age, and no unequivocal traces are identified of a Late Weichselian ice sheet. A readvance of deglacial age indicate an active ice cap with an accumulation area during the late deglaciation of Fennoscandia. It is suggested that openwork block fields produce a self-conserving effect, in the way that a negative thermal anomaly in the block fields, associated with non-conductive cooling processes, provide permafrost and favor the build-up of a cold-based ice sheet.

Kurzfassung

Schon seit mehr als 100 Jahren ist die vertikale Mächtigkeit der südnorwegischen Eisschilde während der letzten Vereisung, insbesondere in der späten Weichselzeit, umstritten. Die sogenannte Nunatak-Hypothese besagt, dass Berggipfel mit alpiner Topographie und autochthone Blockfelder (Felsenmeer) während der Vereisungsperiode eisfrei blieben und unterstellt somit eine geringe Eismächtigkeit in Zentral-Ost Norwegen ('minimum model') (Nesje et al. 1988). Die alternative Hypothese schlägt ein dickes, am Untergrund angefrorenes und nicht-erosives Eisschild vor, das auch die Berggipfel bedeckte ('maximum model') (Sollid & Sørbel 1982, 1984, 1988, 1994). In diesem Artikel werden die Resultate einer herkömmlichen glazial-geomorphologischen Kartierung und einer Herkunftsstudie von erratischen Blöcken präsentiert. Das Untersuchungsgebiet liegt in den Bergen Sølen und Elgåhogna im Femunden Gebiet in Zentral-Ost Norwegen. Den Blockfeldern aufgelagerte erratische Blöcke und in das Blockfeld eingeschnittene Schmelzwasserkanäle zeigen, dass die Blockfelder in der Vergangenheit von mindestens einem Eisschild bedeckt wurden. Die Herkunft der erratischen Blöcke weist auf zwei unter-schiedliche Eisbedeckungen hin, eine mit Eisbewegung von Norden und eine weitere mit vorherrschender Bewegung aus Südosten. Aus unserer Sicht hatte das Eisschild während der zweiten Periode eine temperierte Sohle und erodierte auf der Luv-Seite, bewahrte aber die Blockfelder auf der Lee-Seite. Beide Eisbedeckungen ereigneten sich vor der späten Weichselperiode. Eindeutige Spuren eines Spätweichsel-Eisschilds konnten keine ausgemacht werden. Ein Vorstoß des Gletschers während des Vereisungsrückgangs weist auf ein dynamisch aktives Eisschild hin, das ein Akkumulationsgebiet besessen haben muss. Es wird nahegelegt, dass Blockfelder möglicherweise einen Selbsterhaltungseffekt aufweisen, indem eine negative Temperaturanomalie in einem Blockfeld, hervorgerufen durch nicht-konduktive Abkühlungspro-zesse, Permafrostbedingungen unterstützt und somit den Aufbau einer kalten Gletschersohle begünstigt. French Depuis plus de 100 ans, la question de l'épaisseur des dernières calottes glaciaires en Norvège méridionale est débattue, en particulier en ce qui concerne la fin du Weichselien. L'hypothèse nunataks propose que les sommets des montagnes, avec leur topographie alpine et des champs de blocs autochtones, n'aient pas été recouverts de glace pendant la glaciation, ce qui suggère l'existence d'une calotte Weichselienne fine ('le modèle minimum') en Norvège du centre-est (Nesje et al. 1988). Une hypothèse alternative propose un calotte épaisse, à base froide et non-érosive ('le modèle maximum') couvrant même les sommets (Sollid & Sørbel 1982, 1984, 1988, 1994).Cet article présente les résultats d'une cartographie glacio-géomorphologique traditionnelle et d'une détermination de l'origine de blocs erratiques glaciaires sur les montagnes Sølen et Elgåhogna dans la région de Femunden en Norvège du centre-est. Les erratiques surimposés sur les champs de blocs et les chenaux d'eau de fonte glaciaire incisés dans les champs de blocs indiquent que ces champs de blocs ont été recouverts par au moins une calotte glaciaire. La détermination de l'origine des blocs a indiqué deux épisodes de couverture glaciaire; un avec un flux glaciaire provenant du nord, et un autre, plus récent, avec un flux glaciaire provenant du sud-est. Le second épisode était à base chaude sur Elgåhogna, avec une érosion sur le versant amont, et une préservation des champs de blocs sur le versant aval. Les deux épisodes sont d'un aªge antérieur au Tardi-Weichselien, et aucune trace suªre d'une calotte tardi-weichselienne n'a été identifiée. Une réavancée qui date de la période de déglaciation indique l'existence d'une calotte active avec une zone d'accumulation durant la fin de la déglaciation de la Fennoscandie. Nous suggérons que les champs de blocs à structure ouverte sont caractérisés par un processus d'auto-conservation, de telle façon qu'une anomalie thermique négative dans les champs de blocs, associée à des processus de refroidissement sans conduction thermique, génère la présence de pergélisol et favorise le développement d'une calotte glaciaire à base froide.