Geo-Hydrologic and Thermometric Observations in the Vicinity of the Columbia Icefield, Alberta and British Columbia, Canada

Abstract The Columbia Icefield rests upon limestones containing natural caves that drain waters from the glacier sole. The principal cave is sealed at one end by an extrusion of glacier ice 300 m below the icefield surface. The hydrologic regime of the cave indicates that the modern icefield is temperate in character and that water is present at the glacier sole throughout the year. An interpretation of the air temperature pattern in the cave suggests that the geothermal flux to the glacier is only 10-40% of the expected value because heat is abstracted by melt water circulating through the rock. U, Th and O isotopic analyses of calcite speleothems further indicate that the base of the icefield has probably been temperate throughout the past 150000 years. The cave was inundated when glaciers expanded during the classical Wisconsinan main Würm period. The inundation implies maintenance of a permanent water table at some hundreds of meters above the base in a valley glacier 750—800 m in depth. Résumé Le Colombia Icefield repose sur des calcaires contenant des cavités qui drainent les eaux issues du lit glaciaire. La principale cavité est obstrué eà une extré mité par une extrusion de glace de glacier à 300 m en-dessous de la surface du sol. Le régime hydrologique de la cavité indique que I’appareil glaciaire actuel est de caractère tempéré et que l'eau est présente sur le lit glaciaire tout au long de l'année. Une interprétation de la distribution des températures de l’air dans la grotte fail penser que le flux géothermique vers le glacier est seulcment de 10 à 40% de la valeur attendue, paree que les calories sont évacuées par la circulation d’eau de fusion à travel's la roche. Des analyses isotropiques de l’Uranium, du Thorium et de I'Oxygène dans la calcite des stalagmites et stalactites, confirment que la base de la calotte glaciaire était probablement tempérée depuis les 150 000 dernières années. La cavité fut immergée lors de l’expansion des glaciers pendant la période classique du Wisconsin-Würm central. Cette submersion implique l’existence d’un niveau d'eau permanent à quelques centaines de mètres au-dessus du fond d’une vallée glaciaire de 750 à 800 m de profondeur. Zusammenfassung Das Columbia-Icefield liegt auf Kalkgestein, in dessen natürlichen Hohlräumen Wasser von der Gletschersohle a bfliesst. Die Haupthöhle ist an ihrem einen Ende durch eine Eisauspressung 300 m unter der Eisfeldoberlläche verschlossen. Der Wasserhaushalt in der Höhle deutet darauf hin, dass das heutige Eisfeld temperiert ist und dass Wasser an der Gletschersohle das gauze Jahr hindurch vorhanden ist. Eine Interpretation des Lufttemperaturgefüges in der Höhle lässt vermuten, dass der geothermische Wärmestrom zum Gletscher nur 10-40% des Erwartungswertes beträgt. da Wärme durch das im Gestein zirkulierende Schmelzwasser abgeführt wird. U-, Th- und O-Isotopenalysen von Kalktropf- steinen weisen ferner darauf hin, dass die Basis des Eisfeldes vermutlich während der letzten 150 000 Jahre temperiert war. Die Höhle wurde überschwemmt, als die Gletscher während der klassischen Wisconsin-Hauptwürm-Eiszeit vorstiessen. Während der Überschwenmung heilt sich der Wasserspicgel ständig einige hundert Meter über der Basis eines 750-800 m dicken Talgletschers.