Published October 22, 2020
| Version v1
Publication
Open
Sudden large-volume detachments of low-angle mountain glaciers – more frequent than thought
Creators
- 1. University of Oslo
- 2. Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences
- 3. Université Grenoble Alpes
- 4. Institut des Géosciences de l'Environnement
- 5. Centre National de la Recherche Scientifique
- 6. ETH Zurich
- 7. University of Zurich
- 8. Instituto de Química del Noroeste Argentino
- 9. National University of Cuyo
- 10. University of Chile
- 11. Centro de Estudios Científicos
- 12. Lomonosov Moscow State University
- 13. Polar Geophysical Institute
- 14. Université de Toulouse
- 15. Centre d'Études Spatiales de la Biosphère
- 16. Université Toulouse III - Paul Sabatier
- 17. Institut de Recherche pour le Développement
- 18. Laboratoire d'Études en Géophysique et Océanographie Spatiales
- 19. University of Arizona
- 20. Planetary Science Institute
Description
Abstract. The detachment of large parts of low-angle mountain glaciers, resulting in massive ice-rock avalanches, have so far been believed to be a unique type of event, made known to the global scientific community first for the 2002 Kolka Glacier detachment, Caucasus Mountains, and then for the 2016 collapses of two glaciers in the Aru range, Tibet. Since 2016, several so-far unknown glacier detachments have been discovered and described, and new ones occurred. In the current contribution, we compile, compare and discuss 19 actual or possible large-volume detachments of low-angle mountain glaciers at nine different sites in the Caucasus, the Pamirs, Tibet, Alaska's St. Elias mountains, and the Southern Andes. Many of the detachments reached volumes in the order of 10–100 million m3. Commonalities and differences between the cases investigated suggest that a set of different conditions drives a transient combination of factors related to low basal friction, high driving stress, concentration of shear stress, and low resistance to exceed stability thresholds. Particularly, soft bedrocks below the detached glaciers seem to be a common condition among the observed events, as they offer smooth contact areas between the glacier and its substratum while being prone to till-strength weakening and eventually basal failure under high pore-water pressure. Surface slopes of the detached glaciers range between around 10° and 20°, possibly on the one hand low enough to enable development of thick and thus large-volume glaciers, and on the other hand steep enough to allow critical basal stresses to build up. Most of the ice-rock avalanches resulting from the detachments in this study have a particularly low angle of reach, down to around 0.1 (apparent friction angle), likely due to their high ice content and connected liquefaction potential, the ready availability of soft basal slurries and large amounts of basal water, and the smooth topographic setting typical for glacial valleys. Low-angle glacier detachments combine elements, and likely also physical processes of glacier surges and ice break-offs from steep glaciers. The surge-like temporal evolution ahead of several detachments or their geographic proximity to other surge-type glaciers suggests the glacier detachments investigated can be interpreted as end-members of the continuum of surge-like glacier instabilities. Though rare, glacier detachments appear more frequent than previously thought and disclose, despite local differences in conditions and precursory evolutions, the fundamental and critical potential of low-angle soft glacier beds to fail catastrophically.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص. يُعتقد حتى الآن أن انفصال أجزاء كبيرة من الأنهار الجليدية الجبلية منخفضة الزاوية، مما أدى إلى انهيارات جليدية هائلة، هو نوع فريد من الأحداث، تم تعريفه للمجتمع العلمي العالمي أولاً بانفصال نهر كولكا الجليدي عام 2002، جبال القوقاز، ثم لانهيار اثنين من الأنهار الجليدية عام 2016 في سلسلة أرو، التبت. منذ عام 2016، تم اكتشاف ووصف العديد من مفارز الأنهار الجليدية غير المعروفة حتى الآن، وحدثت مفارز جديدة. في المساهمة الحالية، نقوم بتجميع ومقارنة ومناقشة 19 مفرزة فعلية أو محتملة كبيرة الحجم من الأنهار الجليدية الجبلية منخفضة الزاوية في تسعة مواقع مختلفة في القوقاز وبامير والتبت وجبال سانت إلياس في ألاسكا وجبال الأنديز الجنوبية. وصلت العديد من المفارز إلى أحجام في حدود 10–100 مليون متر مكعب. تشير القواسم المشتركة والاختلافات بين الحالات التي تم التحقيق فيها إلى أن مجموعة من الظروف المختلفة تدفع مجموعة عابرة من العوامل المتعلقة بالاحتكاك الأساسي المنخفض، وإجهاد القيادة العالي، وتركيز إجهاد القص، والمقاومة المنخفضة لتجاوز عتبات الاستقرار. على وجه الخصوص، يبدو أن الصخور الناعمة أسفل الأنهار الجليدية المنفصلة هي حالة شائعة بين الأحداث المرصودة، لأنها توفر مناطق تلامس سلسة بين النهر الجليدي وركائزه بينما تكون عرضة للضعف حتى القوة والفشل القاعدي في نهاية المطاف تحت ضغط المياه المسامية العالي. تتراوح المنحدرات السطحية للأنهار الجليدية المنفصلة بين حوالي 10درجات و 20درجة، ربما من ناحية منخفضة بما يكفي لتمكين تطوير أنهار جليدية سميكة وبالتالي كبيرة الحجم، ومن ناحية أخرى شديدة الانحدار بما يكفي للسماح للضغوط القاعدية الحرجة بالتراكم. تتميز معظم الانهيارات الجليدية الناتجة عن الانفجارات في هذه الدراسة بزاوية وصول منخفضة بشكل خاص، وصولاً إلى حوالي 0.1 (زاوية الاحتكاك الظاهرية)، ويرجع ذلك على الأرجح إلى محتواها الجليدي العالي وإمكانات التسييل المرتبطة بها، والتوافر السهل للملاطات القاعدية الناعمة وكميات كبيرة من المياه القاعدية، والإعداد الطبوغرافي السلس النموذجي للوديان الجليدية. تجمع مفارز الأنهار الجليدية منخفضة الزاوية بين العناصر، ومن المحتمل أيضًا العمليات الفيزيائية لارتفاعات الأنهار الجليدية وانكسارات الجليد من الأنهار الجليدية شديدة الانحدار. يشير التطور الزمني الشبيه بالطفرة قبل العديد من المفارز أو قربها الجغرافي من الأنهار الجليدية الأخرى من نوع الطفرة إلى أن مفارز الأنهار الجليدية التي تم التحقيق فيها يمكن تفسيرها على أنها أعضاء نهائية في سلسلة عدم استقرار الأنهار الجليدية الشبيهة بالطفرة. على الرغم من ندرتها، إلا أن انفصال الأنهار الجليدية يبدو أكثر تواترًا مما كان يعتقد سابقًا ويكشف، على الرغم من الاختلافات المحلية في الظروف والتطورات التمهيدية، عن الإمكانات الأساسية والحرجة لفشل طبقات الأنهار الجليدية الناعمة منخفضة الزاوية بشكل كارثي.Translated Description (French)
Résumé. Le détachement de grandes parties des glaciers de montagne à faible angle, entraînant des avalanches massives de glace et de roche, a jusqu'à présent été considéré comme un type d'événement unique, connu de la communauté scientifique mondiale d'abord pour le détachement du glacier Kolka en 2002, les montagnes du Caucase, puis pour l'effondrement en 2016 de deux glaciers dans la chaîne d'Aru, au Tibet. Depuis 2016, plusieurs détachements de glaciers jusqu'alors inconnus ont été découverts et décrits, et de nouveaux se sont produits. Dans la contribution actuelle, nous compilons, comparons et discutons de 19 détachements réels ou possibles de grands volumes de glaciers de montagne à faible angle sur neuf sites différents dans le Caucase, le Pamirs, le Tibet, les montagnes Saint-Élie de l'Alaska et les Andes méridionales. De nombreux détachements ont atteint des volumes de l'ordre de 10 à 100 millions de m3. Les similitudes et les différences entre les cas étudiés suggèrent qu'un ensemble de conditions différentes entraîne une combinaison transitoire de facteurs liés à un faible frottement basal, à une contrainte de conduite élevée, à une concentration de contrainte de cisaillement et à une faible résistance au dépassement des seuils de stabilité. En particulier, les soubassements souples sous les glaciers détachés semblent être une condition courante parmi les événements observés, car ils offrent des zones de contact lisses entre le glacier et son substratum tout en étant sujets à l'affaiblissement de la résistance du till et éventuellement à la défaillance basale sous une pression élevée de l'eau interstitielle. Les pentes de surface des glaciers détachés varient entre environ 10° et 20°, peut-être d'une part assez basses pour permettre le développement de glaciers épais et donc de grands volumes, et d'autre part assez raides pour permettre l'accumulation de contraintes basales critiques. La plupart des avalanches de roche glacée résultant des détachements de cette étude ont un angle de portée particulièrement faible, jusqu'à environ 0,1 (angle de frottement apparent), probablement en raison de leur teneur élevée en glace et de leur potentiel de liquéfaction connexe, de la disponibilité immédiate de boues basales molles et de grandes quantités d'eau basale, et du cadre topographique lisse typique des vallées glaciaires. Les détachements de glaciers à faible angle combinent des éléments, et probablement aussi des processus physiques d'ondes glaciaires et de dégel des glaciers escarpés. L'évolution temporelle semblable à une onde de choc avant plusieurs détachements ou leur proximité géographique avec d'autres glaciers de type onde de choc suggère que les détachements de glaciers étudiés peuvent être interprétés comme des membres finaux du continuum des instabilités glaciaires semblables à une onde de choc. Bien que rares, les détachements de glaciers semblent plus fréquents qu'on ne le pensait auparavant et révèlent, malgré les différences locales dans les conditions et les évolutions précurseurs, le potentiel fondamental et critique des lits de glaciers mous à faible angle de se rompre de manière catastrophique.Translated Description (Spanish)
Resumen. Hasta ahora se ha creído que el desprendimiento de grandes partes de glaciares de montaña de ángulo bajo, que resulta en avalanchas masivas de hielo y roca, es un tipo de evento único, dado a conocer a la comunidad científica mundial primero por el desprendimiento del glaciar Kolka en 2002, las montañas del Cáucaso, y luego por los colapsos de dos glaciares en la cordillera Aru, en el Tíbet, en 2016. Desde 2016, se han descubierto y descrito varios desprendimientos de glaciares hasta ahora desconocidos, y se han producido otros nuevos. En la contribución actual, recopilamos, comparamos y discutimos 19 desprendimientos reales o posibles de gran volumen de glaciares de montaña de bajo ángulo en nueve sitios diferentes en el Cáucaso, los Pamires, el Tíbet, las montañas St. Elias de Alaska y los Andes del Sur. Muchos de los desprendimientos alcanzaron volúmenes del orden de 10–100 millones de m3. Las similitudes y diferencias entre los casos investigados sugieren que un conjunto de condiciones diferentes impulsa una combinación transitoria de factores relacionados con baja fricción basal, alta tensión de conducción, concentración de tensión de corte y baja resistencia para superar los umbrales de estabilidad. Particularmente, los lechos rocosos blandos debajo de los glaciares desprendidos parecen ser una condición común entre los eventos observados, ya que ofrecen áreas de contacto lisas entre el glaciar y su sustrato, mientras que son propensos al debilitamiento de la fuerza de la labranza y, finalmente, a la falla basal bajo una alta presión de agua porosa. Las pendientes superficiales de los glaciares separados oscilan entre alrededor de 10° y 20°, posiblemente, por un lado, lo suficientemente bajas como para permitir el desarrollo de glaciares gruesos y, por lo tanto, de gran volumen, y, por otro lado, lo suficientemente empinadas como para permitir que se acumulen tensiones basales críticas. La mayoría de las avalanchas de hielo-roca resultantes de los desprendimientos en este estudio tienen un ángulo de alcance particularmente bajo, hasta alrededor de 0,1 (ángulo de fricción aparente), probablemente debido a su alto contenido de hielo y potencial de licuefacción conectado, la fácil disponibilidad de lodos basales blandos y grandes cantidades de agua basal, y el entorno topográfico suave típico de los valles glaciares. Los desprendimientos de glaciares de ángulo bajo combinan elementos, y probablemente también procesos físicos de oleadas de glaciares y desprendimientos de hielo de glaciares escarpados. La evolución temporal similar a la oleada por delante de varios desprendimientos o su proximidad geográfica a otros glaciares de tipo oleada sugiere que los desprendimientos de glaciares investigados pueden interpretarse como miembros finales del continuo de inestabilidades glaciares similares a la oleada. Aunque son raros, los desprendimientos de glaciares parecen más frecuentes de lo que se pensaba y revelan, a pesar de las diferencias locales en las condiciones y las evoluciones precursoras, el potencial fundamental y crítico de los lechos de glaciares blandos de bajo ángulo para fallar catastróficamente.Files
tc-15-1751-2021.pdf.pdf
Files
(95.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f4cb4655c7070477f01411e4ceb2eca5
|
95.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- انفصال مفاجئ كبير الحجم للأنهار الجليدية الجبلية منخفضة الزاوية – أكثر تكرارًا مما كان يعتقد
- Translated title (French)
- Détachements soudains de grands volumes de glaciers de montagne à faible angle – plus fréquents qu'on ne le pensait
- Translated title (Spanish)
- Desprendimientos repentinos de gran volumen de glaciares de montaña de ángulo bajo, más frecuentes de lo que se pensaba
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3217326557
- DOI
- 10.5194/tc-2020-243