The rapid change in climate currently being recorded in the Western Canadian Arctic is projected to have a major influence on the permafrost ground that underlies more than half of Canada's landmass. The isolation of this vast landscape has inhibited scientific research consequently limiting the body of knowledge on sub-surface permafrost features. Specifically, there is limited information about massive ground ice units, large tabular bodies of ice with a gravimetric moisture content greater than 250% (percent dry weight). Massive ground ice bodies originate from the burial of surface ice, such as glaciers or snowbanks or from the in-situ freezing of groundwater, termed intrasedimental ice. The environmental history held within the ice provides valuable information on the progression of past climates and the high water content frozen within this ice can cause widespread changes on the topography, infrastructure and ultimately the people of this region who use the land. Located in the headwalls of retrogressive thaw slumps on Herschel Island, Yukon, natural exposures of massive ground ice provided an ideal setting for studying ice units with uncertain origins. Within this study, seventeen distinct massive ice units, observed in four different exposures, were sampled for laboratory analysis. The aim of this research is to resolve the origin of these less understood massive ice bodies with a recently developed tool that analyzes the molar ratios of atmospheric gases occluded within the ice units. This is supported with the recognized method of cryostratigraphy, O-H stable isotopes analysis and geochemical measurements. The results of these tests, presented in two manuscripts, reveal a complicated cryotic history that identifies massive ice units with atmospheric and intrasedimental characteristics. An isolated unit of white ice observed in the upper portion of a retrogressive thaw slump exhibits a strong atmospheric signature with low atmospheric gas ratios of N2/Ar and δD vs. δ18O regression line that closely parallels the local meteoric water line (LMWL). An atmospheric origin for this unit of ice is further supported by low conductivity values measured within the ice unit. These chemical investigations combined with an equally conclusive cryostratigraphic examination suggest that this massive ice unit is a recently buried snowbank. A proposed model of snowbank burial is also presented to clarify and support this conclusion. A distinctive unit of blue coloured ice exposed at an ocean bluff contained occluded gasses with molar ratios of N2/Ar and O2/Ar gas that were strongly correlated to the same gas ratios measured in the current atmosphere. A vertical transect within a large retrogressive thaw slump on the south shore of the island distinguished seven separate massive ice units in addition to an ice wedge. Two of the units measured revealed intrasedimental ice origins due to low N2/Ar atmospheric gas ratios and high conductivity values. A third isolated unit of white ice, confined by unconformities, reflected a molar gas ratio of N2/Ar that strongly correlated with the N2/Ar ratio of the current atmosphere measured during the study. An atmospheric source for this ice was further supported by a δD vs. δ18O regression line similar to that of the LMWL. These findings provide a new layer of interpretation adding to the previously established body of knowledge and produce a more decisive explanation to the origin of massive ice units on Herschel Island. This work is relevant for understanding the origin and nature of the massive ice units, the geomorphic response to past climates and providing important information for the responsible development and management of this landscape in the future both on Herschel Island Territorial Park and throughout the Western Canadian Arctic. / Le changement rapide du climat actuellement observé dans l'Arctique de l'Ouest Canadien devrait avoir une influence majeure sur le pergélisol représentant plus de la moitié de la masse continentale du Canada. L'isolement de ces vastes étendues a limité les efforts de recherche scientifique à leur sujet et par conséquent le niveau de connaissances des caractéristiques du pergélisol. Plus particulièrement, peu d'information existe au sujet des unités massives de glace de sol, c'est-à-dire de grands corps tabulaire de glace avec une teneur en humidité gravimétrique supérieure à 250% (pour cent en poids sec), que l'on retrouve dans ces régions. Ces glaces de sol peuvent provenir de l'enterrement d'étendue de glace en surface, tels que des glaciers, des bancs de neige, ou encore de la congélation in situ d'eaux souterraines, autrement nommées glaces intrasedimental. La glace de sol peut fournir de précieuse information sur l'historique et l'évolution des climats passés. La haute teneur en eau congelé dans la glace peut causer d'importants changements dans la topographie, pour les infrastructures et ultimement pour les habitants de cette région qui font usage du sol.Situé dans le mur de tête de glissements de dégel rétrogressif de l'île Herschel au Yukon, des affleurements de glace souterraine fournissent un cadre idéal pour étudier des unités de glace ayant des origines incertaines. Pour la présente étude, dix-sept unités de glace massive distinctes, observée dans quatre expositions différentes, ont été échantillonnés pour l'analyse en laboratoire. Le but de cette recherche est de comprendre l'origine de ces unités de glace massive moins bien connues en faisant usage d'un outil récemment développé permettant d'analyser les rapports molaires entre differents gaz atmosphériques occlus à l'intérieur des unités de glace. Cette approche repose sur la méthode reconnue de cryostratigraphy, sur l'analyse d'isotopes stables O-H ainsi que sur des mesures géochimiques. Les résultats de ces tests, présentés en deux manuscrits, révèlent une histoire cryotique complexe identifiant des unités de glace massive avec des caractéristiques atmosphériques et intrasedimental.Une unité isolée de glace blanche ayant été observée dans la partie supérieure d'un glissements de dégel rétrogressif présente une signature atmosphérique forte avec de faibles ratios de gaz atmosphériques N2/Ar ainsi qu'une droite de régression δD vs. δ18O qui se rapproche étroitement de la ligne d'eau locales météorique. L'hypothèse d'une origine atmosphérique pour cette unité de la glace est soutenu par de faibles valeurs de conductivité mesurées à meme l'unité de la glace. Ces études chimiques combinées à un examen cryostratigraphique tout aussi concluant suggèrent que cette unité massive de glace est en fait un banc de neige récemment enterré. Un modèle d'enterrement de banc de neige est également présenté à clarifier pour appuyer cette conclusion.Une unité distincte de glace de couleur bleue exposée par un bluff océanique contient des gaz occlus avec des ratios molaires de N2/Ar et de O2/Ar fortement corrélées aux mêmes ratios mesurées dans l'atmosphère actuel. Deux des unités mesurées révélé une origines de glace intrasedimental en raison du faible taux de N2/Ar gaz atmosphériques et d'une conductivité élevée. Une troisième unité de glace blanche isolée et confinée reflète un ratio molaire des gaz N2/Ar fortement corrélée avec le ratio N2/Ar de l'atmosphère actuel. Une origine atmosphérique pour cette unité de glace est aussi soutenue par une ligne de régression δD vs. δ18O similaire à celle de l'LMWL.Ces résultats fournissent une nouvelle couche d'interprétation qui s'ajoute aux connaissances précédemment établies et fournissent une explication plus robuste quant à l'origine des unités de glace massive sur l'île Herschel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106608 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Fox, David |
| Contributors | Wayne H Pollard (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Geography) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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