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冰川

极地或高山地区地表上多年存在并具有沿地面运动状态的天然冰体。冰川多年积雪,经过压实、重新结晶、再冻结等成冰作用而形成的。它具有一定的形态和层次,并有可塑性,在重力和压力下,产生塑性流动和块状滑动,是地表重要的淡水资源。国际冰川编目规定:凡是面积超过0.1平方千米的多年性雪堆和冰体都应编入冰川目录

冰川英文是glacier,ice river,ice stream,俗称冰河。由积雪形成并能运动的冰体。它一般可分为源头的粒雪盆和流出的冰舌两部分。冰川冰有一定的可塑性,受重力和压力作用发生流动。在山区,冰川顺山谷下流,其流速每年几米至数百米不等。

冰川产生多种岩屑称为冰积物。冰水冰积物是由称为冰川融水的融冰中沉积下来的岩屑。有些冰积物含石块和巨砾类似扁砾。冰积物也可能由冰川融水混入称为冰砾泥的细砾沉积物。堆积冰碛土是融化时冰川顶部落下的岩屑。

冰川存在于极寒之地。地球上南极和北极是终年严寒的,在其它地区只有高海拔的山上才能形成冰川。我们知道越往高处温度越低,当海拔超过一定高度,温度就会降到0℃以下,降落的固态降水才能常年存在。这一海拔高度冰川学家称之为雪线

在南极和北极圈内的格陵兰岛上,冰川是发育在一片大陆上的,所以称之为大陆冰川。而在其它地区冰川只能发育在高山上,所以称这种冰川为山岳冰川。在高山上,冰川能够发育,除了要求有一定的海拔外,还要求高山不要过于陡峭。如果山峰过于陡峭,降落的雪就会顺坡而下,形不成积雪

雪花一落到地上就会发生变化,随着外界条件和时间的变化,经过一个消融季节未融化的雪会变成完全丧失晶体特征的圆球状雪,称之为粒雪,新雪的水分子从雪片的尖端和边缘向凹处迁移,使晶体变圆的过程叫粒雪化。在这个过程中,雪逐步密实,经融化、再冻结、碰撞、压实 ,使晶体合并 ,数量减少而体积增大,冰晶间的孔隙减少,发展成颈状连接,称为密实化。

积雪变成粒雪后,随着时间的推移,粒雪的硬度和它们之间的紧密度不断增加,大大小小的粒雪相互挤压,紧密地镶嵌在一起,其间的孔隙不断缩小,以致消失,雪层的亮度和透明度逐渐减弱,一些空气也被封闭在里面,这样就形成了冰川冰。粒雪化和密实化过程在接近融点的温度下,进行很快;在负低温下,进行缓慢。冰川冰最初形成时是乳白色的,经过漫长的岁月,冰川冰变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻,带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。

冰川冰在重力作用下,沿着山坡慢慢流下(当然流的速度很慢),在流动的过程中,逐渐的凝固,最后就形成了冰川。当粒雪密度达到0.5~0.6克/厘米3时,粒雪化过程变得缓慢。在自重的作用下,粒雪进一步密实或由融水渗浸再冻结,晶粒改变其大小和形态,出现定向增长。当其密度达到0.84克/厘米3时,晶粒间失去透气性和透水性,便成为冰川冰。粒雪转化成冰川冰的时间从数年至数千年。

按照冰川的规模和形态, 冰川分为大陆冰盖 ( 简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)。山岳冰川主要分布在地球的高纬和中纬山地区。其类型多样,主要有悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、平顶冰川。

大陆冰盖

大陆冰盖主要分布在南极和格陵兰岛。山岳冰川则分布在中纬、低纬的一些高山上。全世界冰川面积共有l500多万平方公里,其中南极和格陵兰的大陆冰盖就占去1465万平方公里。面积超过14,000,000平方公里的南极洲,差不多全部都被一个平均接近1,980厚的冰川覆盖着,其东部冰层厚度可达4267米。格陵兰冰盖覆盖的面积超过1,800,000平方公里,实测最大厚度约3,350米。较小的大陆冰盖常被称作冰帽或冰原。地球上有两大冰盖,即南极冰盖和格陵兰冰盖,它们占世界冰川总体积的99%,其中南极冰盖占90%。格陵兰约有83%的面积为冰川覆盖。因此,山岳冰川与大陆冰盖相比,规模极为悬殊。

巨大的大陆冰盖上,漫无边际的冰流把高山、深谷都掩盖起来,只有极少数高峰在冰面上冒了一个尖,辽阔的南极冰盖,过去一直是个谜,深厚的冰层掩盖了南极大陆的真面目。科学家们用地球物理勘探的方法发现,茫茫南极冰盖下面有许多小湖泊,而且这些湖泊里还有生命存在。

山岳冰川

我国的冰川都属于山岳冰川。就是在第四纪冰川最盛的冰河时代,冰川规模大大扩大,也没有发育为大陆冰盖。以前有很多专家认为,青藏高原在第四纪的时候曾经被一个大的冰盖所覆盖,即使现在国外有些专家仍持这种观点。但是经过考察和论证,我国的冰川学者基本上否定了这种观点。

按照冰川的物理性质(如温度状况等)分为:①极地冰川,整个冰层全年温度均低于融点;②亚极地冰川,表面可以在夏季融化外,冰层大部分低于融点;③温冰川,除表层冬季冰结外,整个冰层处于压力融点。极地冰川和亚极地冰川又合称冷冰川,多分布南极和格陵兰。温冰川主要发育在欧洲的阿尔卑斯山、斯堪的纳维亚半岛、冰岛,阿拉斯加和新西兰等降水丰富的海洋性气候地区。

除了冰体内部的力学、热学相互作用外,冰川作用还表现在它对地表的塑造过程,即冰川的侵蚀、搬运与堆积作用。 

冰川是水的一种存在形式,是雪经过一系列变化转变而来的。要形成冰川首先要有一定数量的固态降水,其中包括雪、雾、雹等。没有足够的固态降水作“原料”,就等于“无米之炊”,根本形不成冰川。

在高山上,冰川能够发育,除了要求有一定的海拔外,还要求高山不要过于陡峭。如果山峰过于陡峭,降落的雪就会顺坡而下,形不成积雪,也就谈不上形成冰川。雪花一落到地上就会发生变化,随着外界条件和时间的变化,雪花会变成完全丧失晶体特征的圆球状雪,称之为粒雪,这种雪就是冰川的“原料”。

积雪变成粒雪后,随着时间的推移,粒雪的硬度和它们之间的紧密度不断增加,大大小小的粒雪相互挤压,紧密地镶嵌在一起,其间的孔隙不断缩小,以致消失,雪层的亮度和透明度逐渐减弱,一些空气也被封闭在里面,这样就形成了冰川冰。冰川冰最初形成时是乳白色的,经过漫长的岁月,冰川冰变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻,带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。冰川冰在重力作用下,沿着山坡慢慢流下(当然流的速度很慢),就形成了冰川。 

冰川在世界两极和两极至赤道带的高山均有分布,地球上陆地面积的1/10为冰川所覆盖,而4/5的淡水资源就储存于冰川(冰盖)之中。

世界冰川

现代冰川在世界各地几乎所有纬度上都有分布。地球上的冰川,大约有2900多万平方公里,覆盖着大陆11%的面积。冰川冰储水量虽然占地球总水量的2%,储藏着全球淡水量的3/4左右,但可以直接利用的很少。现代冰川面积的97%、冰量的99%为南极大陆和格陵兰两大冰盖所占有,特别是南极大陆冰盖面积达到1398万平方公里(包括冰架),最大冰厚度超过4000米,冰从冰盖中央向四周流动,最后流到海洋中崩解。

中国冰川

中国冰川面积分别占世界和亚洲山地冰川总面积的14.5%和47.6%,是中低纬度冰川发育最多的国家。中国冰川分布在新疆、青海、甘肃、四川、云南和西藏6省区。其中西藏的冰川数量多达22468条,面积达28645平方公里。中国冰川自北向南依次分布在阿尔泰山、天山、帕米尔高原、喀喇昆仑山、昆仑山和喜马拉雅山等14条山脉。这些山脉山体巨大,为冰川发育提供了广阔的积累空间和有利于冰川发育的水热条件。通过考察发现,中国冰川面积中大于100平方公里的冰川达33条,其中完全在中国境内最大的山谷冰川是音苏盖提冰川,面积为392.4平方公里,最大的冰原是普若岗日,面积达423平方公里,最大的冰帽是崇测冰川,面积达163平方公里。

中国山岳冰川按成因分为大陆性冰川和海洋性冰川两大类。总储量约51300亿立方米。前者占冰川总面积的80%,后者主要分布在念青唐古拉山东段。按山脉统计,昆仑山、喜马拉雅山、天山和念青唐古拉山的冰川面积都超过7000平方千米,四条山脉的冰川面积共计40300平方千米,约占全国冰川总面积的70%,其余30%的冰川面积分布与喀喇昆仑山、羌塘高原、帕米尔、唐古拉山、祁连山、冈底斯山、横段山及阿尔泰山。

雪线

一个地方的雪线位置不是固定不变的。季节变化就能引起雪线的升降,这种临时现象叫做季节雪线。只有夏天雪线位置比较稳定,每年都回复到比较固定的高度,由于这个缘故,测定雪线高度都在夏天最热月进行。就世界范围来说,雪线是由赤道向两极降低的。珠穆朗玛峰北坡雪线高度在6000米左右,而在南北极,雪线就降低在海平面上。雪线是冰川学上一个重要的标志,它控制着冰川的发育和分布。只有山体高度超过该地的雪线,每年才会有多余的雪积累起来。年深日久,才能成为永久积雪和冰川发育的地区。

粒雪盆

雪线以上的区域,从天空降落的雪和从山坡上滑下的雪,容易在地形低洼的地方聚集起来。由于低洼的地形一般都是状如盆地,所以在冰川学上称其为粒雪盆。粒雪盆是冰川的摇篮。聚积在粒雪盆里的雪,究竟是怎样变成冰川冰的呢?雪花经过一系列变质作用,逐渐变成颗粒状的粒雪。粒雪之间有很多气道,这些气道彼此相通,因此粒雪层仿佛海绵似的疏松。有些地方的冰川粒雪盆里的粒雪很厚,底部的粒雪在上层的重压下发生缓慢的沉降压实和重结晶作用,粒雪相互联结合并,减少空隙。同时表面的融水下渗,部份冻结起来,使粒雪的气道逐渐封闭。被包围在冰中的空气就此成为气泡。这种冰由于含气泡较多,颜色发白,容重约为0.82~0.84克/立方厘米,也有人把它专门叫做粒雪冰。粒雪冰进一步受压,排出气泡,就变成浅蓝色的冰川冰。巨厚的冰川冰在本身压力和重力的联合作用下发生塑性流动,越过粒雪盆出口,蜿蜒而下,形成长短不一的冰舌。长大的冰舌可以延伸到山谷低处以至谷口外。发育成熟的冰川一般都有粒雪盆和冰舌,雪线以上的粒雪盆是冰川的积累区,雪线以下的冰舌是冰川的消融区。二者好像天平的二端,共同控制着冰川的物质平衡,决定着冰川的活动。雪线正好相当于天平的支点。

冰斗

在河谷上源接近山顶和分水岭的地方,总是形成一个集水漏斗的地形。当气候变冷开始发育冰川的时候,这种靠近山顶的集水漏斗,首先为冰雪所占据。冰雪在集水漏斗中积累到一定程度,发生流动而成冰川。冰川对谷底及其边缘有巨大的刨蚀作用,它象木匠的刨子和锉刀那样不断地工作,原来的集水漏斗逐渐被刨蚀成三面环山、宛如一张藤椅似的盆地形伏。这种地形叫做冰斗。冰斗大多发育在雪线附近的高程上。

一般山谷冰川,往往爬上冰坎,才能看到白雪茫茫的粒雪盆。当冰川消失之后,这样的盆底就是一个冰斗湖泊。高山上常常可以见到冰斗湖,它们有规则地分布在某个高度上,代表着古冰川时代的雪线高度。

冰碛

水冻结成冰,体积要增加9%左右。当融化的冰雪水在晚上重新在岩石裂缝里冻结时,对周围岩体施展着强大的侧压力,压力最大可达2吨/平方厘米。在这样强大的冻胀力面前不少岩石都破裂了。寒冻风化作用不仅在山坡裸露的地方进行,在冰川底床也能进行。这是因为冰川底床有暂时的压力融水,融水渗入谷底岩石裂缝里,冻结时也产生强大的冻胀力。寒冻风化作用不停地在山坡上和冰川底床制造松散的岩块碎屑,山坡上的碎屑在重力作用下滚落到冰川上,底床里的碎屑更容易被冰川挟带着一起流动。冰川挟带的碎石岩块通称为冰碛。冰川表面的岩石碎块称为表碛,冰川内部的叫内碛,冰川底部的叫底碛,冰川两侧的是侧碛。侧碛靠近山坡,碎石岩块的来源丰富,因而侧碛又高又大,象左右二道夹峙着冰川的巍巍城墙。到冰舌前端,二条侧碛大多交汇在一起,连成环形的终碛。终碛象高大的城堡,拱卫着冰川,攀登冰川的人,必须首先登临终碛,才能接近冰川。我国西部不少终碛高达二百余米。并不是所有冰川都有终碛的,前进迅速和后退迅速的冰川都没有终碛,只有冰川在一个地方长期停顿时,才能造成高大的终碛。两条冰川汇合时,相邻的两条侧碛合为一条中碛。树枝状山谷冰川表面中碛很多,整个冰川呈现黑白相间的条带状。冰碛是冰川搬运和堆积的主要物质,也是冰川改变地球面貌的证据之一。

冰川年轮

粒雪盆中的粒雪和冰层大致保持平整,层层迭置。每一年积累下来的冰层,在冰川学上叫做年层。冬季积雪经夏季消融后,形成一个消融面,消融面上污化物较多,所以也叫做污化面。污化面是划分年层的天然标志。有了年层,冰层就能像树轮一样被测出年龄来。由于冰川在形成的时候封存了一些空气和尘埃,冰川学家能够从中提取气泡和尘埃分析当时的气候

冰面湖

冰面湖的形成主要有三种形式。一种是冰川上的冰下河道融蚀冰川,产生巨大的洞穴或隧道,洞穴顶部塌陷,便形成较深较大的长条形湖泊。一种是冰川低陷处积水,在夏季产生强烈的融蚀作用而形成的。另外,冰川周围嶙峋的角峰,经常不断地崩落下岩屑碎块。如果较大体积的岩块覆盖在冰川上,引起差别消融,就能生长成大小不等的冰蘑菇。如果崩落的岩块较小,在阳光下受热增温就会促进融化,结果岩块陷人冰中,形成圆筒状的冰杯。冰杯形成速度很快,在冰面上形成大大小小的积水潭,在夏天消融期间,冰面积水温度较高,有时竟达到5℃。因此积水的融蚀作用强烈,能把蜂窝状的冰杯逐渐融合一起,形成宽浅的冰面湖泊。冰面湖给冰川景色增添了更为绚丽多彩的风光。夏天,每当朝日初升或夕阳西下的时候,碧瓤瓤的湖面上霞光万道,灿烂夺目。

冰洞

夏季,冰川经常处于消融状态中。冰川的消融分为冰下消融、冰内消融和冰面消融三种。地壳经常不断向冰川底部输送热量,从而引起冰下消融。不过冰下消融对于巨大的冰川体来说,是微不足道的。 当冰面融水沿着冰川裂缝流入冰川内部,就会产生冰内消融。冰内消融的结果,孕育出许多独特的冰川岩溶现象,如冰漏斗、冰井、冰隧道和冰洞等(我们知道云南石林是由喀斯特地貌形成的,由冰内消融引起的冰川地貌很像喀斯特地貌,冰川学家称这种冰川形态为喀斯特冰川)。

冰钟乳

冰川上的融水,在流动过程中,往往形成树枝状的小河网,时而曲折蜿流,时而潜人冰内。在一些融水多面积大的冰川上,冰内河流特别发育。当冰内河流从冰舌末端流出时,往往冲蚀成幽深的冰洞。洞口好像一个或低或高的古城拱门。从冰洞里流出来的水,因为带有悬浮的泥距沙,象乳汁一样浊白,冰川学上叫冰川乳。当冰川断流的时候,走进冰洞,犹如进入一个水晶宫殿。有些冰川,通过冰洞里的隧道,一直可以走到冰川底部去。冰洞有单式的,有树枝状的,洞内有洞。洞中冰柱林立,冰钟乳悬连,洞璧的花纹十分美丽。有的冰洞出口高悬在冰崖上,形成十分壮观的冰水瀑布。

冰塔

冰面差别消融产生许多壮丽的自然景象,如冰桥、冰芽、冰墙和冰塔等。尤其是冰塔林,吸引了不少人的注意。珠穆朗玛峰和希夏邦马峰地区的很多大冰川上,发育了世界上罕见的冰塔林。一座又一座数十米高的冰塔,仿佛用汉白玉雕塑出来似的,它们朝天耸立在冰川,千姿万态。有的像西安大雁塔、小雁塔的塔尖,有的像埃及尼罗河畔的金字塔,有的像僵卧的骆驼,有的又像伸向苍穹的利剑。

冰蘑菇

冰川周围嶙峋的角峰,经常不断地崩落下岩屑碎块。如果崩落的岩块较小,在阳光下受热增温就会促进融化,结果岩块陷人冰中,形成圆筒状的冰杯,进而形成冰面湖。如果较大体积的岩块覆盖在冰川上,引起差别消融,当周围的冰全部融化了,而大石块因为遮住了太阳辐射,其下的冰没有融化,就能生长成大小不等的冰蘑菇。

龙胆

冰川融水涓涓细流,汇百川成滔滔江河,奔泻千里构成我国主要的水系,哺乳伟大的民族。万里长江的源头就发育在唐古拉山格拉丹冬雪山。在我国西北地区,绿洲农田大部分依赖发源于高山冰雪带的大小河流,因此人们常把冰川融水比喻成绿洲的命脉。

高山生物

在南极、北极有一大批生物在活跃着,如企鹅、北极熊等。同样在山岳冰川上也有各种各样的生物。攀登珠穆朗玛峰的登山运动员,有一次就在6000多米雪线以上的地方和一只凶猛的雪豹狭路相逢。雪豹很能适应高山冰雪环境,在山坡雪地和冰川上经常留下它们觅食的足迹和它们吃剩的动物尸骨。

雪鸡也是冰川区特有的珍贵禽鸟,在我国许多冰川附近都有。雪鸡不善飞,常栖息在冰川边缘的冰碛上,食蝴蝶之类的昆虫和雪莲等植物为生。它的颜色和岩石差不多,是天然的保护色。雪鸡生活的高度很惊人,在珠穆朗玛峰北坡,6000米高度上还能见到它们。

善飞的高山禽鸟创造了许多飞翔高度记录。登山运动员在珠穆朗玛峰7000米左右的北拗上,见到过黄嘴山鸦。秃鹫在8000多米的高空中还泰然自若地飞翔。就连岩鸽本领也不小,有一次,登山队员看到一只岩鸽由南向北飞过了8300米高的山脊。

雪线附近的植物也不少。在珠穆朗玛峰地区5600米以上的地方,凤毛菊、垫状蚤缀、高山毛莨和龙胆等生长很好。各种鲜艳颜色的地衣苔藓在裸露的岩石和冰碛上更是斑斑点点,繁若星辰。在海洋性冰川地区,高山杜鹃种类繁多,接近冰川雪线生长。当春天万物苏醒时,各种颜色的杜鹃花迎风开放,另是一番壮丽景色。

雪莲是冰川雪线附近的大型植物之一。天山、祁连山、唐古拉山和昆仑山,都有它们生长。特别是天山雪莲,幼株遍身披毛,夏天盛开时花大如碗(照片27),是一种很好的药用植物。《新疆中草药手册》把它列为珍贵药材,治疗风湿性关节炎很有成效,还有活血的功效。

侵蚀作用

冰川有很强的侵蚀力,大部分为机械的侵蚀作用,其侵蚀方式可分为几种:

(1)拔蚀作用:当冰床底部或冰斗后背的基岩,沿节理反复冻融而松动,若这些松动的岩石和冰川冻结在一起,则当冰川运动时就把岩块拔起带走,这称为拔蚀作用。经拔蚀作用后的冰川河谷其坡度曲线是崎岖不平的,形成了梯形的坡度剖面曲线。

(2)磨蚀作用:当冰川运动时,冻结在冰川或冰层底部的岩石碎片,因受上面冰川的压力,对冰川底床进行削磨和刻蚀,称为磨蚀作用。磨蚀作用可在基岩上形成带有擦痕的磨光面,而擦痕或刻槽是冰川作用的一种良好证据,其方向可以用来指示冰川行进的方向。

(3)冰楔作用:在岩石裂缝内所含的冰融水,经反复冻融作用,体积时涨时缩,而造成岩层破碎,成为碎块,或从两侧山坡坠落到冰川中向前移动。

(4)其他:当融冰之水进入河流,其常夹有大体积之冰块,会产生强大撞击力破坏下游的两岸岩石。

冰川侵蚀力的强弱受到下列因素的影响:

(1)冰层的厚度和重量。重厚者侵蚀力强。

(2)冰层移动的速度。速度大者侵蚀力强。

(3)携带石块的数量。携带数量越多越重者,侵蚀力越强。

(4)地面岩石之粗糙或光滑。粗糙地面较易受冰川之侵蚀。

(5)底岩的性质,底岩松软者较易受侵蚀。

(6)岩层之倾斜方向与冰川移动方向一致者,易遭侵蚀。

因侵蚀作用而造成的冰蚀地貌

(1)冰斗:为山谷冰川重要冰蚀地貌之一,形成于雪线附近,在平缓的山地或低洼处积雪最多,由于积雪的反复冻融,造成岩石的崩解,在重力和融雪水的共同作用下,将岩石侵蚀成半碗状或马蹄形的洼地,典型的冰斗于是形成。冰斗的三面是陡峭岩壁,向下坡有一口,若冰川消退后,洼地水成湖,即冰斗湖。

(2)刃脊、角峰、冰哑: 若冰斗因为挖蚀和冻裂的侵蚀作用而不断的扩大,冰斗壁后退,相邻冰斗间的山脊逐渐被削薄而形成刀刃状,称为刃脊。而几个冰斗所交汇的山峰,形状很尖,则称为角峰。在刃脊之间的低下鞍部处,则为冰哑。

(3)削断山嘴、U型谷、石洼地:当山谷冰川自高地向低处移动,山嘴被削平成三角形,称为削断山嘴。又因为冰川谷的横剖面形状如U字形,故称U型谷。U型谷两侧有明显的谷肩,谷肩以下的谷壁较平直,底部宽而平,若是在冰川谷的底部,因冰川的挖蚀,而造成向下低凹的水坑,石地。

(4)峡湾:在高纬度地区,冰川常能伸入海洋,在岸边侵蚀成一些很深的U型谷,当冰退以后,海水可以沿谷进入很远,原来的冰谷便成峡湾。

(5)悬谷:悬谷的形成是来自于冰川侵蚀力的差异,主冰川因冰层厚、下蚀力强,故U型谷较深;而支冰川因为冰层薄、下蚀力弱,故U型谷较浅。因为在支冰川和主冰川的交汇之处,常有冰川底高低的悬殊,当支冰川的冰进入主冰川时必为悬挂下坠成瀑布状,称之为悬谷。

(6)羊背石:为冰川基床上的一种侵蚀地形,是由基岩组成的小丘,常成群分布,远望如匍匐的羊群,故称为羊背石。其平面为椭园型,长轴方向与冰流动方向一致,向冰川上游方向的一坡由于冰川的磨蚀作用,坡面较平,坡度较缓,并有许多擦痕;而在另一侧,受冰川的挖蚀作用,坡面坎坷不平,坡度也较陡。羊背石的形成,是由于岩层是软硬相间的排列,当侵蚀、风化的作用查行时,软的岩层会被侵蚀的较多较深;而硬的岩石抵抗侵蚀、风化的能力较强,所以在侵蚀、风化后,硬的岩层会较软的岩层高,形隆起的椭园地形,一面受磨蚀、一面受挖蚀。

(7)冰川磨光面、冰川擦痕:在羊背石上或U型谷谷壁及在大漂砾上,常因冰川的作用而形成磨光面,当冰川搬运物是砂和粉砂时,在较致密的岩石上,磨光面更为发达;若冰川搬运物为砾石,则在谷壁上刻蚀成条痕或刻槽,称之为冰川擦痕,擦痕的一端粗,另一端细,粗的一端指向上游。

搬运作用

由于冰川的侵运作用所产生的大量松散岩屑和从山坡崩落得碎屑,会进入冰川系统,随冰川一起运动,这些被搬运的岩屑称为冰碛物,依据其在冰川内的不同位置,可分为不同的搬运类型:

(1)表碛:出露在冰川表面的冰碛物。

(2)内碛:夹在冰川内的冰碛物

(3)底碛:堆积在冰川谷底的冰碛物。

(4)侧碛:在冰川两侧堆积的冰碛物。

(5)中碛:两条冰川汇合后,其相邻的侧碛即合而为一,位于会合后冰川的中间称为中碛。

(6)终碛(尾碛):随冰川前进,而在冰川末端围绕的冰碛物,称为终碛。

(7)后退碛:由于冰川在后退的过程中,会发生局部的短暂停留,而每一次的停留就会造成一个后退碛。

(8)漂石:冰川的搬运作用,不仅能将冰碛物搬到很远的地方,也能将巨大的岩石搬到很高的部分,这些被搬运的巨大岩块即称为漂石,其岩性和该地附近基岩完全不同。 冰川的搬运能力很强,但相对地,冰川的淘选能力很差。

堆积作用

冰川携带的砂石,常沿途抛出,故在冰川消融以后,不同形式搬运的物质,堆积下来便形成相应的各种冰碛物。所谓冰碛物,是指由冰川直接造成的不成层冰积物。而冰积物,就是指直接由冰川沉积的物质,或由于冰水作用的沉积物,及因为冰川作用而沉积在河流湖泊海洋中的物质。 冰积物可分为不成层的冰积物和成层的冰积物两者:

(1)不成层的冰积物:此种冰积物是由冰川后退时所遗留的石砾所造成,因为冰融化而遗留于地面的堆积物大小不一,石块为少带有角、表面为被磨光或带有擦痕,堆积后为不现层理,此种杂乱无层理的冰积物,常称为冰砾土而由冰碛物所形成的冰碛地形有:

冰碛丘陵(基碛丘陵):冰川消融后,原有的表碛内碛中碛都沈到冰川谷底,和底碛合称为基碛,这些冰碛物受到冰川谷底地形的影响,堆积成坡状起伏的丘陵,称为冰碛丘陵。大陆冰川区的冰碛丘陵规模较大,而山谷冰川所形成的冰碛丘陵,规模要小的多。

侧碛堤:是由侧碛和表碛在冰川后退处共同堆积而成的,位于冰川谷两侧,成堤状向冰川上游可一直延伸至雪线附近,而向下游常可和终碛堤相连。

终碛堤:终碛堤所反应出的是冰川后退时的暂时停顿阶段,若冰川的补给和消融处于平衡状态,则冰川的末端可略作停留于某一位置,这时由冰川搬运来的物质,将可在冰川尾端堆积成弧状的堤,称为终碛堤。大陆冰川的终碛堤高度较小,长度可达几百公里,弧形曲率较小;反之,山谷冰川的终碛堤高度可达数百米,长度较小,弧形曲率较大。

鼓丘:鼓丘是由冰积物所组成的一种丘陵,约成椭圆形,长轴与水流方向一致,迎冰面是陡坡,背冰面是一缓坡,其纵剖面为不对称的上凸形。一般认为鼓丘是由于冰川的搬运能力减弱,底碛遇到阻碍所堆积而成的。其主要分布在大陆冰川终碛堤以内的几公里到几十公里,常成群出现,造成鼓丘田;山谷冰川的鼓丘数量较少。

(2)成层的冰积物:此为冰川与融冰之水共同沉积的结果,冰川所携带的物质受到融化后的冰水冲刷及淘洗,会依照颗粒的大小,堆积成层,形成冰水堆积物,而在冰川边缘由冰水堆积物所组成的各种地貌,称为冰水堆积地貌。有下列几种类型:

冰水沉积、冰水扇 、外冲平原:在冰川末端的冰融水所携带的大量砂砾,堆积在冰川前面的山谷或平原中,就形成冰水沉积;若是在大陆冰川的末端,这类的沉积物可绵延数公里,在终碛堤的外围堆积成扇形地,就叫冰水扇;数个冰水扇相连,就形成广大的冰水冲积平原,又名外冲平原。在这些地形上,沉积物呈缓坡倾向下游,颗粒度亦向下游变小。

冰水湖、季候泥:冰水湖是由冰融水形成的,因为冰川后退时,前面的冰积物会阻塞冰川的通路,常可以积水成湖。冰水湖有明显的季节变化,夏季的冰融水较多,大量物质进入湖泊,一些较粗的颗粒就快速沉积,而细的颗粒还悬浮在水中,颜色较淡;而冬季的冰融水减少,一些长期悬浮的细颗粒黏土才开始沉积,颜色较深。这样一来,在湖泊中就造成了一粗一细很容易辨认的两层沉积物,叫做季候泥。

冰砾埠:冰砾埠为有层理并经分选的细粉砂所组成的,形状为圆形或不规则的小丘。冰砾埠上部通常有一层冰碛层,冰砾埠是由于冰面上的小湖小河或停滞冰川的穴隙中的沉积物,在冰川消融后沈落到底床堆积而成,其与鼓丘不同之处,在于冰埠的形状很不规则,且为成层状。在大陆冰川和山谷冰川都有发育冰砾埠。

冰砾埠阶地:在冰川两侧,由于岩壁和侧碛吸热较多,且冰川两侧的冰面要比中间来的低,所以冰融水就汇集在这,形成冰侧河流,并带来冰水物质,等到冰水消后,这些物质就堆积在冰川谷两侧,形成冰砾埠阶地,它只发育在山谷冰川中。

锅穴(冰穴): 冰水平原上常有一种圆形洼地,称为锅穴。其形成是由于冰川耗损时,有些残冰被孤立而埋入冰水沉积物中,等到冰融化后引起塌陷,而造成锅穴。

蛇形丘: 蛇形丘是一种狭长曲折的地形,呈蛇形湾曲,两壁陡直,丘顶狭窄,其延伸的方向大致与冰川的流向一致,主要分布在大陆冰川区。蛇形丘的成因主要为:

1.在冰川消融时,冰融水沿冰川裂隙渗入冰川下,在冰川底部流动,形成冰下隧道,待冰完全融解后,隧道中的砂砾就沉积而形成蛇形丘。

2.在夏季,冰融水增多,冰积物在冰川末端形成冰水三角洲,等到下一个夏季,冰川再次后退,再形成一个冰水三角洲,如此反复不断,一个个冰水三角洲连起来,便形成串珠状的蛇形丘了。

美国国家地理网站和《每日邮报》报道,格陵兰最大冰川之一2010年8月发生大规模崩裂现象,断裂的浮冰面积相当于4个曼哈顿大小,可能是历史上有记录以来从冰川上崩离的最大一座浮冰岛。据报道,科学家2010年8月6日宣布,一块巨大的浮冰5日从格陵兰彼得曼冰川上崩离,形成一座260平方公里的巨大浮冰岛,相当于4个曼哈顿大小,含水量可以满足全美国120天的公共自来水需求。

彼得曼冰川是格陵兰现存的两座最大的冰川之一,距北极1000公里。5日拍摄的卫星照片显示,彼得曼冰川70公里长的冰架损失了近1/4,可能是历史上有记录以来最大规模的一次冰川崩裂。上一次类似规模的冰川崩裂发生在1962年,由于记录缺失,科学家无法确定当时形成的浮冰岛的面积。

据悉,彼得曼冰川近两年来一直处于不断崩裂的状态。专家称冰架断裂是一个正常的过程,随时都在发生,但是像这一次的规模却非常罕见,目前还无法确定这是否与人为造成的温室效应有关,而2010年上半年的气温确实达到了历史上的最高值。

融化冰川

冰的组成有三种:首先,冰处于水的融点时为冰水混合体,冰的体积和水的体积相互交融,这样就不会影响水的体积;其次,水完全结为冰,但是水仍存在于冰的底部,一般结冰的湖面都有这种现象,这种水仍受到冰的压力,体积不会被冰变化;最后,降水过程在陆地上形成冰川,这种冰是我们要接下来讨论的,对于这种冰,水的体积的增量完全等于冰的融化量。

水的体积是不变化的。众所周知,云的多少是经常变化的,所以水的存在完全是用地表的平均体积来评价的。一般情况下,水的重量也是不变化的,而冰的形成使同体积的水分子质量下降。冰内微小的水分会影响整个冰块的结构特性。

CO2含量对地球的气温产生了不到1摄氏度的贡献;其实,这个贡献是个平均值。平均到什么程度了呢?某地升温10度,某地降温10度,对地球来说,平均气温是“不变的”。地球的冷热交替主要是海洋造成的,然而某些地方气温异常会导致水温变化而使洋流中断、渐弱或改变。冷的地方变热,热的地方就会变冷。不平均导致了冰川的大规模破损。

1亿年以前,地球可能有过全部冰雪融化的情况。这种情况下,洋流作用变缓,有些地方异常干燥而无降水。小行星并不是恐龙灭绝的主因,而是气候变化,植被减少导致。

全球气候的变化导致了冰川的加剧分解,冰一旦落于水面,不需要融化就使水的体积增大,这是阿基米德原理。全球海洋面积占总表面积71%,如果这些面积上面放上从南、北极融化的水,会使水面增高60多米。

假设冰的融化后的体积为V,地球半径为R,融化后地球半径为r,已知球体积公式为4πr³/3,所以:

4πr³/3-4πR³/3=V => Δ=r-R=³√(3V/4π+R³)-R,①式

下面是数据:

北极(格陵兰) 总面积2166086km²,冰占总面积81%。已知冰川面积1755637km²,冰川总体积2850000km³。

南极 总面积 约14000000km²,冰占总面积98%(平均厚1.6km)。冰川总体积21952000km³,占世界淡水的90%。

综上,南北极冰川体积为24802000km³。

地球赤道半径6378.1km,两极半径6356.8km,这些数据代入①式得Δ≈48m。如果只考虑海洋上部的体积,则为

4πr³/3γ-4πR³/3γ=V => Δ=r-R=³√(3V/4πγ+R³)-R,②式

其中γ=71%,求得Δ≈68m。

综合①,②式结果,海水上升大概48-68米。

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