Radiocarbon Age Determinations and Postglacial Emergence at Cape Storm, Southern Ellesmere Island, Arctic Canada

ABSTRACT

Age determinations on marine mollusks indicate that the northwestern part of Jones Sound became open to the sea more than 9000 conventional radiocarbon years ago. The presence of postglacial marine features at elevations of up to 130 m near Cape Storm, Ellesmere Island, shows that a significant thickness of glacier ice was present in this area, and the differential uplift of pumice and other materials associated with raised beaches provides convincing evidence that the former ice cover was thicker to the west and to the north.

Numerous cross-checks have shown that in such an Arctic environment the organic (collagen) fraction of whale bones gives reliable results, as opposed to the bone apatite fraction, which commonly yields ages that are too young. Marine mollusks also are reliable for ¹⁴C age determinations, and the evidence available from areas of carbonate rocks in the Queen Elizabeth Islands suggests that the ages of marine mollusks are no more than 350 years older than the ages of contemporaneous terrestrial plants.

Near Cape Storm over fifty ¹⁴C age determinations on driftwood, whale bone, and marine mollusks have permitted the construction of a curve showing the pattern of emergence over the past 9000 to 9500 years. Emergence between 9000 and 8000 years ago proceeded at a rate of 7 m/century, and over one-half of the total emergence (70 m out of 130 m) since the initial incursion of the sea took place during this interval. By 6500 to 4500 years ago emergence had slowed to 0.8 m/century, and for the last 2400 years it has averaged <0.3 m/century. The age determinations are sufficiently numerous and closely-spaced, especially between 6500 and 4400 years B. P., to indicate that fluctuations of sea level have not exceeded amplitudes of 2 m or periods >500 years. The concentration of the pumice and the nature of the features associated with it suggest that its deposition may be related to: 1) a eustatic rise close to 5000 years ago; 2) a period of more open water, when wave action and storm surges would have been more effective; 3) a combination of these two factors. The formation of the strandline where the pumice occurs is not believed to be related to a slowing-down or cessation of uplift due to the thickening of ice caps and glaciers.

RéSUMé

Des déterminations d'âge au radiocarbone portant sur des mollusques marins ont révélé que le secteur nord-ouest du détroit de Jones était ouvert à la mer il y a plus de 9,000 années radiocarbones. La présence de formes marines postglaciaires, atteignant jusqu'à 130 m d'élévation près du cap Storm sur l'île Ellesmere, démontre que l'épaisseur de la calotte glaciale dans cette région était considérable. Le soulèvement différentiel de la ponce ainsi que de plusieurs autres matériaux indique de façon convaincante que la giace était plus épaisse vers l'ouest et vers le nord.

Pour ce genre d'environnement arctique, de nombreuses vérifications ont démontré que la fraction organique (le collagène) des ossements de baleines fournie des résultats plus fiables que la fraction de l'os contenant l'apatite. Des âges trop jeunes sont obtenus lorsque cette dernière fraction est datée. Les mollusques marins peuvent également être utilisés avec confiance pour les déterminations d'âge au radiocarbone. Les résultats obtenus dans les régions de roches carbonatées des îles Reine-Elizabeth suggèrent que l'âge des mollusques marins n'est jamais plus que 350 années plus vieux que l'âge des plantes terrestres qui vivaient au même moment.

A proximité du cap Storm plus de 50 datations au radiocarbone portant sur du bois de dérive, sur des ossements de baleine et sur des mollusques marins ont permis d'élaborer une courbe qui décrit le mode d'émergence depuis les dernières 9,000 à 9,500 années. L'émergence entre il y a 9,000 à 8,000 années a procédé à une vitesse de 7 m/siècle, ce qui compte pour plus de la moitié (70 m des 130 m) de l'émergence totale depuis l'incursion initiale de la mer. Entre il y a 6,500 et 4,500 années l'émergence n'était plus que de 0.8 m/siècle et au cours des dernières 2,400 années la vitesse moyenne a été évaluée à <0.3 m/siècle.

Les datations sont suffisament nombreuses et rapprochées, surtout entre 6,500 et 4,400 ans avant le temps présent, pour permettre d'affirmer que les fluctuations du niveau de la mer n'ont jamais exédé 2 m ou des périodes de >500 ans.

Les concentrations de ponce ainsi que la nature des formes associées à la ponce suggèrent que leurs mise en place est possiblement reliée à:

1)	un soulèvement eustatique vieux d'environ 5,000 ans;
2)	la présence d'une plus longue saison de glace libre qui aurait permis une action plus efficace des vagues, surtout celles associées aux tempétes;
3)	l'union de ces deux facteurs.

L'édification de la ligne de plage où l'on trouve la ponce n'est pas interprétée comme étant reliée à une diminution de la vitesse ou à un arrêt du soulèvement isostatique causés par un épaississement des calottes glaciaires et des glaciers.