Laurentide Ice-Flow Patterns: A Historical Review, and Implications of the Dispersal of Belcher Islands Erratics

This paper deals with the evolution of ideas concerning the configuration of flow patterns of the great inland ice sheets east of the Cordillera. The interpretations of overall extent of Laurentide ice have changed little in a century (except in the Arctic) but the manner of growth, centres of outflow, and ice-flow patterns, remain somewhat controversial. Present geological data however, clearly favour the notion of multiple centres of ice flow. The first map of the extent of the North American ice cover was published in 1881. A multi-domed concept of the ice sheet was illustrated in an 1894 sketch-map of radial flow from dispersal areas east and west of Hudson Bay. The first large format glacial map of North America was published in 1913. The binary concept of the ice sheet was in vogue until 1943 when a single centre in Hudson Bay was proposed, based on the westward growth of ice from Labrador/Québec. This Hudson dome concept persisted but was not illustrated until 1977. By this time it was evident from dispersal studies that the single dome concept was not viable. Dispersal studies clearly indicate long-continued westward ice flow from Québec into and across southern Hudson Bay, as well as eastward flow from Keewatin into the northern part of the bay. Computer-type modelling of the Laurentide ice sheet(s) further indicates their complex nature. The distribution of two indicator erratics from the Proterozoicage Belcher Island Fold Belt Group help constrain ice flow models. These erratics have been dispersed widely to the west, southwest and south by the Labrador Sector of more than one Laurentide ice sheet. They are abundant across the Paleozoic terrain of the Hudson-James Bay lowland, but decrease in abundance across the adjoining Archean upland. Similar erratics are common in northern Manitoba in the zone of confluence between Labrador and Keewatin Sector ice. Scattered occurences across the Prairies occur within the realm of south-flowing Keewatin ice. As these erratics are not known, and presumably not present, in Keewatin, they indicate redirection and deposition by Keewatin ice following one or more older advances of Labrador ice. The distribution of indicator erratics thus test our concepts of ice sheet growth.On traite ici de l'évolution de la pensée en ce qui a trait à la configuration des grands mouvements glaciaires continentaux à l'est de la Cordillère. Les interprétations quant à l'étendue de l'Inlandsis laurentidien ont peu changé depuis un siècle (sauf pour l'Arctique), mais les questions sur la croissance, les centres de dispersion et l'écoulement glaciaire demeurent quelque peu controversées. Les données géologiques actuelles, toutefois, tendent à confirmer la notion de centres d'écoulement multiples. La première carte montrant l'étendue de la couverture glaciaire sur l'Amérique du Nord a été publiée en 1881. Le concept d'un inlandsis à dômes multiples a été illustré dans une carte de 1894 montrant l'écoulement radial à partir de zones de dispersion à l'est et à l'ouest de la baie d'Hudson. La première grande carte glaciaire de l'Amérique du Nord a été publiée en 1913. Le concept d'un inlandsis binaire a prévalu jusqu'en 1943, alors qu'on a mis de l'avant l'idée d'un seul centre dans la baie d'Hudson, en se fondant sur la croissance glaciaire vers l'ouest à partir du Québec-Labrador. Ce concept du dôme hudsonien a persisté, mais n'a pas été illustré avant 1977. Or, il apparaissait d'ores et déjà à partir des différentes études menées sur la dispersion des glaces que la thèse du dôme unique n'était pas juste. Les études sur la dispersion font état d'un écoulement glaciaire continu vers l'ouest, dans la partie sud de la baie d'Hudson et au delà, à partir du Québec, ainsi qu'un écoulement vers l'est dans la partie nord de la baie, à partir du Keewatin. La modélisation par ordinateur de l'Inlandsis laurentidien démontre bien la complexité des écoulements glaciaires. La répartition de blocs erratiques indicateurs du groupe de la zone de plissements d'âge protérozoïque de l'archipel de Belcher aide à préciser les modèles d'écoulement glaciaire. Ces errratiques ont largement été dispersés vers l'ouest, le sud-ouest et le sud à partir du secteur labradorien lors de plusieurs avancées de l'Inlandsis laurentidien. Ils sont abondants dans les terrains paléozoïques des basses terres des baies de James et d'Hudson, mais moins nombreux à travers les hautes terres archéennes adjacentes. Des blocs erratiques semblables sont courants dans le nord du Manitoba dans la zone de confluence des glaces du Labrador et du Keewatin. On trouve des blocs dispersés à travers les Prairies dans la zone d'écoulement des glaces du Keewatin vers le sud. En raison de leur absence probable au Keewatin, ont croit qu'il y aurait eu un changement de direction des glaces du Keewatin et dépôt seulement après une ou plusieurs avancées glaciaires antérieures en provenance du Labrador. La répartition des blocs erratiques indicateurs aide à éprouver les différents concepts sur la croissance de l'inlandsis

Introduction : The Laurentide Ice Sheet and its Significance

The Laurentide Ice Sheet is a glacier complex that covered large parts of eastern, central and northern North America during the last glaciation. The Ice Sheet depressed the crust by at least 300 m and it held enough water to lower sea level 40-50 m. The Laurentide Ice Sheet was first viewed as a complex of essentially independent glaciers; later it was considered a single sheet centred on Hudson Bay; and recently the Laurentide Ice Sheet has been shown to have been made up of at least 3 major coalescent ice masses. In addition to lowering sea level and depressing the land surface, it changed atmospheric circulation, caused southward movement of biozones, eroded the weathered mantle, and deposited extensive areas of freshly eroded materials. Understanding the history and dynamics of the Ice Sheet is important in prospecting for more deposits, predicting effects of acid rain, understanding the nature and distribution of soils, locating granular aggregate, predicting sea level change, modelling climatic change and predicting major changes in flow patterns of modern ice sheets.Au cours de la dernière glaciation, l'inlandsis laurentidien a recouvert de vastes étendues de l'est, du centre et du nord de l'Amérique du Nord. L'inlandsis a causé un affaissement d'au moins 300 m de l'écorce terrestre et a emmagasiné une telle quantité d'eau que le niveau marin s'est abaissé de 40-50 m. On a d'abord considéré l'inlandsis comme un complexe de glaciers fondamentalement indépendants; plus tard, on a cru qu'il s'agissait d'une seule nappe glaciaire centrée sur la baie d'Hudson; on a récemment démontré qu'il était formé d'au moins trois grandes masses coalescentes. L'inlandsis a également été la cause de modifications de la circulation atmosphérique et de la migration des biozones vers le sud; il a érodé les roches déjà altérées et recouvert de vastes étendues de dépôts fraîchement érodés. L'explication de l'évolution et de la dynamique de l'inlandsis a des répercussions sur la prospection des gîtes minéraux, la prévision des effets des pluies acides, la compréhension de la nature et de la distribution des sols, la localisation de matériaux pour la construction, la prévision des variations du niveau de la mer, la modélisation des changements climatiques et la prévision de changements majeurs dans le régime d'écoulement des glaciers modernes

Late Wisconsinan and Holocene History of the Laurentide Ice Sheet

Eleven paleogeographic maps and a summary ice retreat map outline the history of advance, retreat, and readvances of the Laurentide Ice Sheet along with associated changes in proglacial drainage and relative sea level oscillations for Late Wisconsinan and Holocene times. The text outlines pertinent chronological control and discusses the paleoglaciology of the ice sheet, with attention to location and migration of ice divides, their attendant domes and saddles, and to ice streams, ice shelves, and mechanisms of déglaciation. At 18 ka the ice sheet consisted of 3 sectors with an interlocked system of ice divides joined at intersector saddles. A throughgoing superdivide is recognized and named the Trans Laurentide Ice Divide. The ice sheet retreated slowly from 18 to 13 ka, mainly along the west and south margins, but still held a near maximum configuration at 13 ka. A regional change in flow pattern over the Prairies just before 14 ka is thought to represent a large reduction in ice volume, but not in extent, and likely was triggered by a switch from nondeforming to deforming bed conditions. Retreat between 13 and 8 ka was vastly more rapid in the west than in the east, which resulted in eastward migration of the divide system of Keewatin Ice but relatively static divides of Labrador and Foxe Ice. By 10 ka the Trans Laurentide Ice Divide had been fragmented as Hudson Ice became increasingly autonomous. By 8 ka Hudson Ice had disappeared, little ice was left in Keewatin, but Foxe Ice still held its near maximum configuration and Labrador Ice was still larger than Foxe Ice. Repeated surging along aquatic margins and calving back of margins thinned by surging probably was the most important mechanism of deglaciation of Keewatin and Hudson Ice. The core of Foxe Ice disintegrated at 7 ka but retreat and readvance of Foxe Ice remnants continued throughout the Holocene.Onze cartes paléogéographiques et une carte sommaire du retrait glaciaire retracent l'évolution de la calotte glaciaire ainsi que les changements relatifs au drainage proglaciaire et aux fluctuations du niveau de la mer pendant le Wisconsinien supérieur et l'Holocène. Le texte fait ressortir les données chronologiques appropriés et étudie la paléoglaciologie de l'inlandsis, en mettant l'accent sur la localisation et le déplacement de la ligne de partage des glaces, des dômes et des cols satellites, ainsi que des langues glaciaires, des plates-formes de glace flottante et des mécanismes de la déglaciation. À 18 ka, l'inlandsis est composé de trois secteurs avec un système emboîté de lignes de partage des glaces. Une grande ligne de partage, « la ligne de partage des glaces translaurentidiennes », traverse le système. L'inlandsis se retire lentement de 18 à 13 ka, surtout le long les marges ouest et sud, mais à 13 ka sa configuration reste à peu près inchangée. On croit qu'une modification du régime de l'écoulement glaciaire survenue dans la Prairie un peu avant 14 ka est à l'origine d'une réduction sensible du volume de glace, mais pas de l'étendue. Entre 13 et 8 ka, le retrait glaciaire, beaucoup plus rapide à l'ouest qu'à l'est, se manifeste par le déplacement vers l'est du système de partage des glaces au Keewatin et par la relative stabilité de la ligne de partage entre les glaciers du Labrador et de Foxe. À 10 ka, la ligne de partage translaurentidienne est morcelée et le glacier d'Hudson gagne son autonomie. Vers 8 ka, le glacier d'Hudson est disparu, il ne reste à peu près plus de glace au Keewatin, mais le glacier de Foxe conserve sa configuration et le glacier du Labrador est encore plus étendu que le glacier de Foxe. Les crues glaciaires répétées le long des marges marines et le vêlage des marges ont probablement constitué les processus de déglaciation les plus importants au Keewatin et en Hudsonie. Le coeur du glacier de Foxe est dissous à 7 ka, mais retraits et récurrences des vestiges du glacier de Foxe se poursuivent tout au long de l'Holocène.EIf paleogeographische Karten und eine zusammenfassende Karte des Eisrückzugs skizzieren die Geschichte des Vorsto00DFes, Rückzugs und Rückvorsto00DFes der laurentischen Eisdecke zusammen mit den damit verbundenen Veränderungen in der proglazialen Entwässerung und den Schwankungen des relativen Meeresspiegels für die Zeit des späteren glazialen Wisconsin und des Holozän. Der Text gibt einen Überblick über einschlägige chronologische Kontrolle und behandelt die paleoglaziale Geschichte der Eisdecke, insbesondere in Bezug auf Vorkommen und Verschiebung der Eistrennlinien, der sie begleitenden Dome und Sättel und der Eisströme, Eisbänke und der Enteisungs-Mechanismen. Um 18 ka bestand die Eisdecke aus drei Sektoren mit einem ineinandergreifenden System von Eistrennlinien, die an den Kreuzungssätteln verbunden sind. Eine durchgehende gro00DFe Trennlinie ist deutlich sichtbar und wird die translaurentische Eistrennlinie genannt. Die Eisdecke zog sich zwischen 18 und 13 ka langsam zurück, vorwiegend entlang der West- und Südränder, hatte aber immer noch die fast maximale Ausdehnung um 13 ka. Zwischen 13 und 8 ka war der Rückzug im Westen deutlich schneller als im Osten, was zu einer Ostwärts-Bewegung der Trennlinien des Keewatin-Eises führte, jedoch zu reltiv statischen Trennlinien des Labrador- und Fox-Eises. Um 10 ka hatte sich die translaurentische Eistrennlinie zerstückelt während das Hudson-Eis zunehmend selbständig wurde. Um 8 ka war das Hudson-Eis verschwunden, nur wenig Eis war im Keewatin übriggeblieben während das Fox-Eis immer noch seine fast maximale Ausdehnung hatte und das Labrador-Eis immer noch ausgedehnter war als das Fox-Eis. Wiederholtes Anschwellen entlang der Küsten und Rück-kalben der ausgedünnten Eisränder war wohl der wichtigste Enteisungsvorgang des Keewatin- und Hudson-Eises. Der Kern des Fox-Eises zersetzte sich um 7 ka, aber Rückzug und Vorsto00DF der Fox-Eisreste setzte sich durch das Holozän fort

The Early Wisconsinan History of the Laurentide Ice Sheet

The identification, particularly at the periphery of the ice sheet, of glacigenic sediments thought to postdate nonglacial sediments or paleosols regarded as having been laid down sometime during the Sangamonian Interglaciation (stage 5) and thought to predate nonglacial sediments or soils reckoned to be of Middle Wisconsinan age (stage 3), has led numerous authors to propose that the Laurentide Ice Sheet initially grew during the Sangamonian and/or the Early Wisconsinan (stage 4). The evidence for the beginning of the Wisconsinan ice sheet in various areas of Canada and the northern United States is briefly reviewed. The general absence of sound geochronometric frameworks for potential Sangamonian or Early Wisconsinan glacial deposits has led to a situation where in most areas it can be argued, depending on one's interpretation, that ice completely inundated or was completely absent at that time. On the premise (perhaps false) that Laurentide Ice was in fact extensive during the Early Wisconsinan, a map showing maximum possible ice extent, as put forward by some authors is presented and the glacigenic units possibly recording the ice advance are shown in a correlation chart. This post Sangamonian sensu stricto (substage 5e) -pre Middle Wisconsinan limit of ice extent is generally more extensive than the Late Wisconsinan (stage 2) limit. The geometry of the ice sheet margin and scanty available information on direction of ice movements indicate that this assumed Early Wisconsinan ice likely developed in a very similar manner to that of the Late Wisconsinan ice complex. A hypothetical growth model of the Laurentide Ice Sheet, following the last interglaciation is also proposed.L'identification, surtout en périphérie de l'inlandsis, de dépôts glaciaires que l'on croit postérieurs à la mise en place de sédiments non glaciaires ou de paléosols datant de l'interglaciaire sangamonien (phase 5) et antérieurs aux sédiments non glaciaires ou des sols mis en place au Wisconsinien moyen (phase 3) a amené de nombreux chercheurs à supposer que la calotte laurentidienne s'est d'abord développée au Sangamonien ou au Wisconsinien inférieur (phase 4). On passe en revue les différentes preuves associées au début de la formation de la calotte glaciaire wisconsinienne recueillies au Canada et au nord des États-Unis. En l'absence quasi généralisée de données géochronométriques sûres pour déterminer l'âge des dépôts glaciaires datant probablement du Sangamonien ou du Wisconsinien inférieur, on peut aussi bien supposer, pour une période donnée, que les glaces ont entièrement envahi une région ou en étaient tout à fait absentes. En tenant pour acquis (?) que la calotte laurentidienne était en fait très étendue au Wisconsinien inférieur, on présente une carte montrant son étendue maximale et un tableau de corrélation entre les unités glaciaires. Les glaciers postérieurs au Sangamonien sensu stricto (sous-phase 5e) et antérieurs au Wisconsinien moyen sont généralement plus étendues qu'au Wisconsinien supérieur (phase 2). La géométrie de la marge glaciaire et les quelques données sur la direction de l'écoulement montrent que les inlandsis du Wisconsinien inférieur et du Wisconsinien supérieur se sont développés de façon similaire. On présente enfin un modèle hypothétique de croissance de la calotte laurentidienne après le dernier interglaciaire.Zahlreiche Autoren sind zu der Annahme gekommen, dap die laurentische Eisdecke während des Sangamoniums und/ oder des frühen glazialen Wisconsin (Phase 4) zu wachsen anting. Dièse Annahme stützt sich auf die Identifizierung glacialer Sedimente, die man fur alter als nichtglaziale Sedimente oder Paleobôden halt, die ihrerseits irgendwann während der Intergtazialzeit des Sangamoniums (Phase 5) abgelagert worden sind und vermutlich nichtglazialen Sedimenten oder Böden, die der mittleren glazialen WisconsinZeit (Phase 3) zugeordnet werden, vorausgehen. Die Belege fur den Beginn der WisconsinEisdecke in verschiedenen Gebieten Kanadas und der nôrdlichen Vereinigten Staaten wird kurz zusammengefapt. Das volkommene Fehlen eines gesicherten geochronometrischen Gerüsts fur mögliche glaziale Ablagerungen im Sangamonium oder frühen glazialen Wisconsin führte dazu, dap in den meisten Gebieten je nach Interpretationsweise das Eis in jener Zeit entweder vollständig überflutete oder gar nicht vorhanden war. Ausgehend von der (vielleicht falschen) Prämisse, dap sich das laurentische Eis tatsächlich während des frühen glazialen Wisconsin ausdehnte, wird eine Karte mit der möglichen maximalen Eisausdehnung gezeigt, entsprechend der Annahme einiger Autoren; und in einer dazu in Verbindung stehenden Übersicht werden die glazialen Einheiten gezeigt, die den vermutlichen Eisvorstop dokumentieren. Diëse Grenze der Eisausdehnung im Postsangamonium sensu stricto (Unterphase 5e) vor dem mittleren glazialen Wisconsin ist im Allgemeinen ausgedehnter als die Grenze im späten glazialen Wisconsin (Phase 2). Die Géomëtrie des Eisdeckenrands und ungenügende zugängliche Informationen über die Richtung der Eisbewegungen zeigen, dap dieses vermutlich aus dem frühen glazialen Wisconsin stammende Eis möglicherweise sich ähnlich entwickelte wie die Eisdecke des späten glazialen Wisconsin. Auperdem wird ein hypothetisches Wachstumsmodell der laurentischen Eisdecke nach der letzten Interglazialzeit vorgestellt

The Omar Story: The Role of Omars in Assessing Glacial History of West-Central North America

The direction of Wisconsinan glacial dispersion of distinctive Proterozoic erratics derived from the Belcher Group in southeastern Hudson Bay is shown to have been northwestward, westward and southward for hundreds of kilometres across Hudson Bay, Northern Ontario, western Canada, and several adjoining northern States. The most distinctive of these erratics, termed "omars", are composed of massive siliceous wacke characterized by buff-weathering calcareous concretions; these erratics were derived from the Omarolluk Formation of the Belcher Group, exposed in the Belcher Islands of eastern Hudson Bay, and probably underlying much of the southern part of this inland sea. Far less common but equally distinctive are erratics of red oolitic jasper that were derived from the Kipalu Formation of the Belcher Group. In parallel with the now widely accepted field term "omar", we introduce the term "kipalu" for such erratics of oolitic jasper. A map showing the distribution of the distinctive erratics, in relation to indicators of Wisconsinan glacier movement, provides the basis for inferring at least two discrete glaciations that produced several major ice lobes. This paper summarizes the field observations of numerous Canadian and American earth scientists, traces the evolution of thought on provenance of the distinctive erratics, and outlines the criteria for distinguishing "true" omars from erratics derived from other bedrock sources of concretion-bearing wackes.Des erratiques de roches protérozoïques du Groupe de Belcher du sud-est de la baie d'Hudson, montrant certaines caractéristiques particulières, ont été transportés vers le nord-ouest, l'ouest et le sud, sur des centaines de kilomètres au cours du Wisconsinien, à travers la baie d'Hudson, le nord de l'Ontario, jusque dans l'Ouest canadien et dans plusieurs états voisins du nord des États-Unis. Le plus abondant de ces erratiques, l'« omar », est un grauwacke silicieux et massif contenant, dans les cas d'altération, des concrétions calcaires de couleur chamois. Ces erratiques proviennent de la Formation d'Omarolluk du Groupe de Belcher, qui affleure dans l'archipel des Belcher et qui occupe probablement une grande partie du fond marin du sud-est de la baie d'Hudson. Des erratiques de jaspe oolitique rouge, beau- coup moins abondants que les omars, mais tout aussi distinctifs, proviennent de la Formation de Kipalu du Groupe de Belcher. Nous proposons donc le terme « kipalus » pour désigner ces jaspes. La répartition de ces deux types d'erratiques, en conjonction avec les indicateurs d'écoulement glaciaire du Wisconsinien, résulte probablement de deux glaciations distinctes qui ont engendré plusieurs lobes glaciaires majeurs. Cet article, qui résume les observations de terrain de nombreux géoscientifiques canadiens et américains, retrace l'évolution de notre interprétation sur la provenance des erratiques et décrit les critères permettant d'isoler les « vrais » omars d'autres erratiques de grauwacke à concrétions provenant d'autres parties du soubassement rocheux.Erratische Blöcke des Proterozoikums von der Belcher-Gruppe in der Südost-Hudson-Bay , die charakteristische Merkmale aufweisen, sind während der glazialen Dispersion im Wisconsin nordwestwärts, westwärts und südwärts über Hunderte von Kilometern über die Hudson Bay, Nord-Ontario, West-Kanada und verschiedene angrenzende nördliche Staaten zerstreut worden. Die charakteristischsten dieser erratischen Blöcke, die man "Omars" nennt, bestehen aus massiver Kiesel-Grauwacke mit gelbbraunen Kalk-Konkretionen; diese erratischen Blöcke stammen von der Omarolluk-Formation der Belcher-Gruppe, welche in den Belcher- Inseln der östlichen Hudson Bay ausgesetzt ist und wohl einen großen Teil des Meeresbodens im Süd-Abschnitt dieses Inland-Meeres einnimmt. Sehr viel weniger verbreitet aber genauso charakteristisch sind erratische Blöcke aus rotem Rogenstein-Jaspis, die aus der Kipalu-Formation der Belcher-Gruppe stammen. Entsprechend zu dem nun allgemein akzeptierten Begriff "Omar" führen wir für solche erratischen Blöcke aus Rogenstein-Jaspis den Terminus "Kipalu" ein. Eine Karte, welche die Verteilung dieser unverwechselbaren erratische Blöcke zeigt, liefert in Verbindung mit Hinweisen über die Gletscher-Bewegung im Wisconsin die Grundlage für die Annahme von mindestens zwei verschiedenen Vereisungen, welche mehrere größere Eisloben produziert haben. Dieser Aufsatz fasst die Feldbeobachtungen von zahlreichen kanadischen und amerikanischen Geologen zusammen, zeichnet die Entwicklung der Überlegungen zu der Herkunft der besonderen erratischen Blöcke nach, und definiert Kriterien zur Unterscheidung zwischen "echten" Omars und erratischen Blöcken, die von anderem anstehenden Gestein mit Grau-Wacke-Konkretionen stammen