Note on Model Studies of Folding of Moraines in Piedmont Glaciers

Abstract

The pattern of flow of moraine-carrying glaciers is studied by models whirled in a centrifuge. Because of the rather high centrifugal force (1,000 g ), substances with high viscosity, such as bouncing putty and stitching wax (viscosity around 10 6 –10 7 poises), can be used as glacier-imitation materials. As moraine-imitation material powdered hard wax is used. The strength and high viscosity of the model materials permit detailed structures to be studied without the disturbing effects of sagging after being run to the chosen stage in the centrifuge. Stroboscopic light makes it possible to follow the evolution of the flow and to stop the centrifuge and thus the flow at any stage. Rather realistic-looking fold structures of the kind seen in some piedmont ice sheets develop readily after a few minutes’ run in the centrifuge.The mechanism of fold evolution is discussed.No slip (or shear) has taken place along a “foliation” which sometimes develops parallel to the axial planes of the folds. On étudie l’allure de l’écoulement d’un glacier qui transporte de la moraine au moyen de modèles que l’on fait tourner dans une centrifugeuse. Par suite des forces centrifuges assez grandes (1000 g ), on peut utiliser comme matériaux de reproduction du glacier des substances dont la viscosité est élevée telles que le mastic élastique et la cire à suturer dont la viscosité est de l’ordre de 10 6 à 10 7 poises. On se sert d’une cire dure en poudre pour reproduire la moraine. La résistance à la rupture et la grande viscosité des matériaux du modèle permettent d’observer des structures détaillées sans perturbation disproportionnée lorsqu’on atteint l’étape désirée de la centrifugation. Un éclairage stroboscopique permet de suivre l’évolution de l’écoulement et d’arrêter la centrifugation et par conséquent l’écoulement, à n’importe quel moment. Des structures de plissement assez réalistes telles que celles que l’on voit dans certaines langues de glace de piedmont se développent facilement après quelques minutes de passage dans la centrifugeuse. On discute le mécanisme de l’évolution des plissements. Aucun glissement (ni cisaillement) ne s’est manifesté le long des “foliations” qui se développent de temps en temps parallèlement aux plans axiaux de plissement. Die Fliessvorgänge in moränenerfüllten Gletschern werden an Modellen untersucht, die in einer Zentrifuge geschleudert wurden. Infolge der ausserordentlich hohen Zentrifugalkraft (1000 g ) lassen sich Substanzen mit hoher Viskosität, wie Kitt und Verbundwachs (Viskosität etwa 10 6 −10 7 poises), als Ersatzmaterial für Gletschereis verwenden. Das Moränenmaterial wurde durch Hartwachspuder nachgeahmt. Die Festigkeit und hohe Viskosität der Modellsubstanzen erlauben das Studium detaillierter Strukturen ohne Störung der Durchbiegung, nachdem das gewünschte Stadium in der Zentrifuge erzeugt wurde. Stroboskopisches Licht ermöglicht die Beobachtung des Fliessvorganges, der durch Abschalten der Zentrifuge in jedem Stadium unterbrochen werden kann. Nach wenigen Minuten entwickeln sich in der Zentrifuge sehr naturgetreue Faltenstrukturen von der Art, wie sie in einigen Eisloben zu finden sind.Der Mechanismus der Faltenbildung wird diskutiert.Entlang einer “Bänderung”, die gelegentlich parallel zu den Achsenebenen der Falten auftritt. findet kein Gleiten oder Scheren statt.