Drumlin Formation Related to Inverted Melt-Water Erosional Marks

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Abstract
Drumlin forms are described from maps and air photographs of a part of the Athabasca Plains, northern Saskatchewan. Three major forms, spindle, parabolic and transverse asymmetrical are recognized. These forms, which may show superimposed minor elements, depart from classical descriptions of drumlins, but are similar to moulds of erosional marks created by separated fluid flows. Assemblages of drumlins also show characteristics similar to those of erosional marks. The form analogy between drumlins and moulds of erosional marks is carried to a conclusion that drumlins may be formed by the infilling of erosional marks created on the under-side of glaciers by separated, subglacial melt-water flows. Estimates of specific discharge are obtained by means of an expected range of Reynolds number. Geomorphological evidence is given for large-scale erosion by subglacial melt water. A discussion of the sedimentology, stratigraphy, and deformational structure of the interiors of drumlins shows that they may be explained by the erosional-mark hypothesis. This paper emphasizes the importance of melt water as a geomorphic agent and may have broad implications for ice-sheet dynamics and profiles, rates of deglaciation, and the occurrence of bedrock thrusting by ice. Résumé Des formes de drumlins sont décrites à partir de cartes et de photographies aériennes d’une partie des Athabasca Plains, au nord du Saskatchewan. On en a reconnu trois principales formes, en fuseau, paraboliques et transversales asymétriques. Ces formes qui peuvent présenter en surimposition d’autres éléments mineurs, se distinguent des descriptions classiques de drumlins, mais ressemblent à des matrices de traces d’érosion créées par des écoulements fluides séparés. Des ensembles de drumlins montrent aussi des caractéristiques semblables à celles de traces d’érosion. L’analogie de formes entre les drumlins et des matrices de trous d’érosion conduit à la conclusion que les drumlins peuvent avoir été formés par le remplissage de traces d’érosion créés à la face inférieure des glaciers par des écoulements séparés d’eau de fonte sous-glaciaire. Des estimations des débits spécifiques en sont déduites grâce à une évaluation de l’ordre de grandeur du nombre de Reynolds. Des preuves géomorphologiques sont fournies d’une érosion à grande échelle par les eaux de fusion sous-glaciaires. Une discussion sur la sédimentologie, la stratigraphie et les structures de déformation de l’intérieur des drumlins montrent qu’ils peuvent être expliqués par l’hypothèse de traces d’érosion. Cet article souligne l’importance des eaux de fusion comme agent géomorphologique et peut comporter de plus vastes implications pour la dynamique et le profil des calottes glaciaires, les vitesses de déglaciation et la présence de blocs de poussée glaciaire. Zusammenfassung Mit Hilfe von Karten und Luftbildern eines Teiles der Athabasca Plains, Nord-Saskatchewan, werden Drumlinformen beschrieben. Drei Gruppen von Formen, nämlich spindelartige, parabolische und in Querrichtung asymmetrische lassen sich erkennen. Diese Formen, die von kleineren Elementen überlagert sein können, gehen von klassischen Drumlinbeschreibungen aus, ähneln jedoch den Abdrücken von Erosionsmustern, die durch den Fluss in getrennten Gerinnen entstanden sind. Scharen von Drumlins zeigen ebenfalls Charakteristiken, die Erosionsmustern gleichen. Die Formenanalogie zwischen Drumlins und Abdrücken von Erosionsmustern führt zu der Folgerung, dass Drumlins durch die Auffüllung von Erosions-mustern gebildet wurden, die an der Unterseite von Gletschern durch getrennte, subglaziale Schmelzwasserströme entstanden. Schätzungen des spezifischen Abflusses lassen sich mit Hilfe des Erwartungsbereiches der Reynolds-Zahl gewinnen. Geomophologische Beweise für eine gross angelegte Erosion liefert das subglaziale Schmelzwasser. Eine Untersuchung der Sedimentierung, Stratigraphie und Deformationsstruktur im Innern von Drumlins zeigt, dass sie sich mit der Hypothese eines Erosionsmusters erklären lassen. Die Arbeit betont die Bedeutung von Schmelzwasser als formenbildendes Agens und könnte von grosser Tragweite für Probleme wie Profile und Dynamik von Eisschilden. Eisrückgangsraten und Auftreten von Rundhöckerlandschaften durch Eis sein.

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