Project

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Reconstruction of post-glacial isostatic uplift rates and relative sea level changes in northern Norway with cosmogenic nuclides

Applicant Akçar Naki
Number 172475
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Geologie Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Geology
Start/End 01.06.2017 - 31.05.2021
Approved amount 345'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Geology
Geochronology

Keywords (5)

Isostacy; Glaciations; Deglaciation; Last Glacial Maximum; Late Glacial

Lay Summary (German)

Lead
Erhöhte Küstenlinien und damit zusammenhängende geomorphologische Eigenschaften in Nordnorwegen wurden zum ersten Mal im Jahr 1842 beschrieben. Seither wurde versucht, anhand dieser Eigenschaften die Deglaziation und die glaziale isostatische Anhebung zu rekonstruieren. Unklarheiten der Zusammenhänge über lange Distanz und das Fehlen chronologischer Daten verunmöglichen eine präzise und somit verlässliche Rekonstruktion der relativen Anhebung (Uplift) innerhalb eines detailierten paläoklimatischen Rahmens. Das direkte Datieren dieser geomorphologischen Eigenschaften mit kosmogenem 10Be und 36Cl ermöglicht uns, Informationen über den zeitlichen Ablauf der Deglaziation und das Anheben der Paläo-Küstenlinien zu gewinnen.
Lay summary

Lead

Erhöhte Küstenlinien und damit zusammenhängende geomorphologische Eigenschaften in Nordnorwegen wurden zum ersten Mal im Jahr 1842 beschrieben. Seither wurde versucht, anhand dieser Eigenschaften die Deglaziation und die glaziale isostatische Anhebung zu rekonstruieren. Unklarheiten der Zusammenhänge über lange Distanz und das Fehlen chronologischer Daten verunmöglichen eine präzise und somit verlässliche Rekonstruktion der relativen Anhebung (Uplift) innerhalb eines detailierten paläoklimatischen Rahmens. Das direkte Datieren dieser geomorphologischen Eigenschaften mit kosmogenem 10Be und 36Cl ermöglicht uns, Informationen über den zeitlichen Ablauf der Deglaziation und das Anheben der Paläo-Küstenlinien zu gewinnen.

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Im Rahmen dieses Projektes beabsichtigen wir, mit Hilfe von kosmogenem 10Be und 36Cl zu zeigen, wie die spätglaziale Entgletscherung und die Reaktion der Erdkruste auf diese Entlastung in Nordnorwegen, ablief. Wir werden zuerst eine Chronologie der Eisgrenze und der erhöhten Küstenlinie etablieren. Dann werden wir diese Informationen kombinieren und die spätglazialen marinen Grenzen und die vertikale Verschiebung der Küstenlinien rekonstruieren. Als Drittes werden wir anhand der rekonstruierten Chronologie, Kurven der Meereshöhe erarbeiten. Dann berechnen wir die postglaziale Anhebungsrate.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Mit der Arbeit an Paläo-Küstenlinien, der isostatischen Anhebung und der post-LGM Deglaziation in Nordnorwegen, beleuchten wir eine seit ihrer ersten Beschreibung mehr als 170 Jahre alte wissenschaftliche Thematik. Ihr grundsätzlicher Aspekt ist (i) die Quantifizierung der Geschichte der regionalen Unterschiede durch die Entlastung und (ii) die Quantifizierung der regionalen Muster der Anhebung der Küstenlinie. Es wird des Weiteren zum ersten Mal eine direkte Chronologie der angehobenen Küstenlinien erstellt.

Direct link to Lay Summary Last update: 26.04.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Abstract

Raised shorelines and associated geomorphological features in northern Norway were first described in 1842. Since then, they have been used to tentatively reconstruct the deglaciation and glacio-isostatic uplift histories. However, their chronology has not been sufficiently established. As cosmogenic 10Be and 36Cl afford the opportunity to glean direct information on the timing of deglaciation and uplift of paleoshorelines, we propose to quantify (1) the history of regional differences in unloading by studying the post-glacial glacier extents and (2) the regional pattern of uplift by studying the raised shorelines in northern Norway in detail, where complex ice sheet loading and unloading histories in time and space were caused by the Scandinavian (terrestrial) and Barents Sea (marine) ice sheets, which were coalesced during the Last Glacial Maximum.In our project, we aim to use cosmogenic 10Be and 36Cl to reveal the Lateglacial deglaciation and crustal response to this unloading in northern Norway. First, we will build the chronology of ice margin positions and raised shorelines. Second, we will combine these and reconstruct the Lateglacial marine limits and shoreline displacements. Third, we will establish sea-level curves based on the reconstructed chronology. Fourth, we will calculate the postglacial uplift rates based on the reconstructed sea-level curves. We propose to analyze more than 100 surface and sediment samples from ice marginal deposits and raised shorelines (deltas and beach ridges) for surface exposure and depth-profile dating with in-situ produced cosmogenic 10Be and 36Cl. In a recent pilot study (Akçar et al., in preparation), we showed that deposits without quartz could be successfully dated with 36Cl depth-profiles. We have established an international scientific collaboration with Quaternary research groups at the Geological Survey of Norway (NGU) and the Norwegian University of Science and Technology (NTNU) in Trondheim. With our collaborators, we identified 16 suitable sites in eastern Finnmark (northern Norway) based on a survey of aerial photographs and our own observations in the field. Considering the workload and duration of the project, our aim is to sample at least nine of these sites. To achieve these goals, we apply for financial support for one PhD student, who will be supervised by PD Dr. Naki Akçar. The proposal PI, PD Dr. Akçar, has many years of experience in supervising and advising PhD students in the aspects of sampling, laboratory work, and data interpretation in cosmogenic nuclide applications to geomorphology. For this study, we will undertake three field campaigns in the summers of 2017, 2018 and 2019. Each campaign will start with a reconnaissance survey, and then, three sites to be sampled will be selected. Surfaces from glacially transported boulders and glacially abraded bedrock will be sampled for exposure dating to build the chronology of deglaciation. Sediment samples from gravel pits in raised marine deposits and surface samples from wave-cut platforms will be collected to reconstruct the chronology of shoreline displacement. The PhD student will prepare the samples at our institute for the 10Be and 36Cl measurements at the ETH Tandem Accelerator Mass Spectrometry (AMS) facility at Zürich-Hönggerberg. The PhD student will improve the mathematical and conceptual toolbox to model the 36Cl concentration vs. depth in sediment profiles. After calculating the exposure and depth-profile ages, he/she will determine the rates of relative sea level change and isostatic uplift since deglaciation.Our project will produce scientific knowledge on (1) the post-Last Glacial Maximum deglaciation history of northern Norway and (2) the post-glacial sea-level change and rates of the glacio-isostatic uplift. This knowledge has direct implications for our understanding of past, present and future global sea-level scenarios, wherein the Greenland and Antarctic ice sheets are melting at alarming rate due to climate change. The final academic products of the project will be one PhD Thesis and at least three publications in international journals, which are listed in Science Citation Index®.
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