12第十二章冰川地质作用

普通地质学主讲人：陶晓风成都理工大学地质教研室第十二章冰川地质作用冰川的形成和运动冰川的地质作用冰水的地质作用地质历史时期的冰川冰川发生的假说第十二章冰川地质作用陆地上的水体分为液体和固体，所有河流、湖泊及地下水的总量仅占陆地淡水总量15％，其余85％的水以固态的形式构成冰体。这些陆地上的冰体，在由于地面坡度和冰体厚差异所产生的侧压力的作用下，能产生缓慢地运动。陆地上终年缓慢流动着的冰体为冰川。第一节冰川的形成和运动一、冰川的形成的条件冰川是由于地球表面的终年积雪，在日照、升华、以及温度、压力等因素的影响下转化为冰川冰，并发生运动而形成的。冰川形成主要取决于气候条件，其次是地形条件。在两极或低纬度的高山地区，降水主要以雪的形式降落，长年累月就聚集而形成终年积雪区的雪原，雪原的下部界线称为雪线。刚降落的雪称新雪，其形状多为六角形，充满空气，密度非常小，新雪通过圆化后变成圆的、较致密的颗粒称粒雪。粒雪在上层雪的重压下发生缓慢的沉降压实和重结晶作用，使其粒雪变成粒状冰。粒雪冰进一步受压，排出气泡，就变成浅蓝色的冰川冰。冰川冰在上部冰雪压力和本身的重力作用下而运动（冰川）第一节冰川的形成和运动二、冰川的类型冰川形态分类全球冰川面积共1.59×107km2平方公里，极不均衡地分布在各大洲，其中，96.6％是在南极洲和格陵兰，其次为北美洲(1.7％)和亚洲(1.2％)，其它各洲数量极少。其中南极和格陵兰岛的冰体占97%。这种大面积的分布在高纬度地区的冰川称大陆冰川（冰盖）。另一部分冰川零星分布在中、低纬度的高山和高原上气温在零度以下的地带，这部分冰川称为山岳冰川。这就是根据冰川的形态特点划分的两种最基本的类型：大陆冰川与山岳冰川。大陆冰川（冰盖）南极冰川大陆冰川（冰盖）南极冰川大陆冰川（冰盖）南极冰川大陆冰川（冰盖）格陵墓兰岛冰川山岳冰川山岳冰川山岳冰川山岳冰川Figure16.16山岳冰川第一节冰川的形成和运动二、冰川的类型冰川气候分类1．冷冰川亦称大陆性冰川，特点是，主要受西风和北冰洋气流的影响，年降水量少；雪线位置高；冰层厚度较薄；冰川较短；消融量也少；冰川流动速度慢，冰川地质作用相对不活跃，我国约86.5%的冰川属此类。2．暖冰川亦称海洋性冰川。特点是，主要受东南和西南季风的影响，降水充沛，冰量充足；雪线位置低；冰川长度与厚度相对也较大；一年四季气温和降水量变化大，冰川消融量也大；流动速度快，冰川地质作用活跃。我国仅在喜马拉雅山东段，念青唐古拉的东段及横断山脉部分地带有暖冰川分布。如横断山的海螺沟冰川，是亚洲东部海拨最低的冰川，当地雪线位于4780m高度，冰川前端位于2800m高度，全长30.7km，最厚达300m。目前已被开发为冰川旅游地。海螺沟冰川海螺沟冰川第一节冰川的形成和运动三、冰川的运动冰川冰在常压下是一种脆性物体，但是冰川下部的冰川冰在上覆冰雪的压力作用下可变成塑性体。大陆冰川主要受侧向压力的作用使其从冰层厚的地方(中心部位)向冰层薄的地方(边缘部分)流动。山岳冰川受重力作用从冰床高处向低处流动。冰川的运动速度一般极其缓慢，日平均不过几厘米，快的也不过数米，肉眼很难观察到。其运动方式分为基面滑动和塑性运动。第一节冰川的形成和运动冰裂缝由于冰川不同部位的运动速度不同，底部和两侧基岩因摩擦而运动慢；上部和中间运动快，这种差异将导致冰川表面发生冰裂缝。第二节冰川地质作用一、冰川的剥蚀作用冰川在运动过程中，施加于冰床上的强大压力和剪切力，会对冰床产生巨大的破坏。这种作用称为刨蚀作用。刨蚀作用是一种机械作用，破坏力十分巨大，其作用的方式有两种：拔蚀作用和锉蚀作用第二节冰川地质作用一、冰川的剥蚀作用山岳冰川剥蚀地貌山岳冰川剥蚀地貌的形成过程第二节冰川地质作用一、冰川的剥蚀作用山岳冰川剥蚀地貌鳍脊冰斗冰川谷角峰冰川谷冰川谷鳍脊角峰角峰角峰冰斗羊背石由于磨擦形成的冰擦痕大陆冰川剥蚀地貌由于磨擦形成的冰擦痕大陆冰川剥蚀地貌剥蚀洼地大陆冰川剥蚀地貌剥蚀洼地一万八千年前的北美洲第二节冰川地质作用二、冰川的搬运作用冰川在运动过程中，可将冰川内部及冰川前缘的碎屑物搬运到它处。其搬运特点是：搬运力巨大；机械搬运；搬运过程不损失能量；无分选；无磨圆。搬运的方式：载运和推运第二节冰川地质作用二、冰川的搬运作用冰川的载运第二节冰川地质作用二、冰川的搬运作用冰川的载运第二节冰川地质作用二、冰川的搬运作用冰川的载运第二节冰川地质作用二、冰川的搬运作用冰川的推运第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用山岳冰川从高处往雪线以下运动，大陆冰川从高纬度向低纬度运动，由于气温逐渐升高，冰川冰逐渐消融，冰川内部的碎屑物就会在冰州的末端或边缘堆积起来。这些冰川的堆积物称冰碛物。第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用冰碛物的特征：①纯碎屑堆积；②分选极差无层理；③磨圆度差；④冰漂砾表面常有冰擦痕；⑤冰碛物中常保存有喜冷的植物胞子花粉及化石。冰碛物冰擦痕冰碛物第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用山岳冰川堆积地貌山岳冰川不断将其所携带的物质搬运到冰川末端，在那里由于冰川冰消融而堆积下来形成终碛。终碛常呈弧形的垅岗状地形，称终碛垅。山岳冰川两侧冰运物最多，在冰川后退过程中，两侧大量冰运物不断地堆积在冰蚀谷的两测，形成侧碛。在复式冰川中，两冰川汇合处，冰床两侧边缘搬运的物质被归并在冰川的中部，冰川后退消融时则堆积下来形成中碛。第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用山岳冰川堆积地貌终碛第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用山岳冰川堆积地貌侧碛第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用山岳冰川堆积地貌中碛第二节冰川地质作用三、冰川的沉积作用大陆冰川堆积地貌在气候稳定的时候，大陆冰川也能在冰川的边缘地带形成终碛物。冰川在后退过程中，其冰床上形成一层厚度不等的底碛，在底碛常呈平滑的圆状隆起，我们称为鼓丘。鼓丘通常成群出现，外表卵形，主要由冰碛所组成。鼓丘冰水的地质作用是冰融水对冰碛物的搬运和沉积过程。经过冰水的搬运冰碛物发生一定的变化，并且形成了新的冰水沉积地形。第三节冰水地质作用（1）冰水河的沉积物特征冰水河流动过程中搬运冰碛物，随搬运距离的远近，冰碛物发生一定的分选和磨圆作用，因此冰水沉积物的分选性和磨圆度比冰碛物好一些，比冲积物差。冰水沉积物有一定的成层性。砾石表面还可保留有擦痕。第三节冰水地质作用（2）冰水湖沉积物特征冰水湖沉积受气候及季节交替的影响，夏季冰融化的冰水多，带入湖中的碎屑物受砾石和粒砂在湖滨沉积，细砂和粉砂可搬至湖心沉积。冬季冰融水少，带入湖中的碎屑物少，悬浮在湖中的泥质发生沉积。湖底沉积物粗细相间形成层理。砂质一般色浅，泥质一般色深，故层理深浅交替，纹理明显，又称纹泥。第三节冰水地质作用冰川的沉积物与冰川地貌一定程度上也可用来指示冰川特别是古冰川的活动特点。冰碛物、冰碛地形和刨蚀地形都是冰川活动的证据。地质学家在研究地壳演化历史过程中，用将今论古的思维方法，推测地质历史时期全球曾发生的冰期，比较确定的有四次大冰期，即冰川面积扩大时期。大约在5.7～6.8亿年前的震旦纪，我们的地球经历了第一次冰期，那次冰川大规模覆盖了澳洲、欧洲、美洲和亚洲部分地区。4.1～4.6亿年的晚奥陶—志留纪冰期，地球遭遇第二次冰川期，此次冰川覆盖了非洲、南美洲、欧洲、北美洲北部地区。地球经历的第三次冰川期是在2.3亿到3.2亿年前的石炭—二叠冰期，冰川覆盖面积扩大至整个南半球。第四冰川期次是著名的第四纪冰川期，第四纪冰川期是从250万年前开始并一直持续至今，我们现在就生活在第四纪冰川期里。第四节地质历史时期的冰期一、强调外部因素的代表性假说假说1由太阳系在宇宙间所处的位置变化引起。当太阳系随同银河系的自转通过宇宙间寒冷区域时，或转到宇宙尘微粒子稠密区域时，部分太阳辐射被宇宙尘埃吸收，地球得到的太阳辐射减少，温暖降低，地球出现冰期。假说2地球公转轨道的偏心率每9.08×104年就会发生一次变化，造成地日距离加大；或地球受木星的吸引，地球公转轨道变圆（大约每10万年一次），地日距离变远，地球温暖降低，形成冰期。二、强调地球内部因素的假说假说1寒冷的北冰洋的海水通过海峡与温暖的太平洋、大西洋交流时，潮湿的气候使北冰洋上空大雪弥漫，将大部分的太阳辐射反射掉，致使气候变寒，冰期出现。假说2强烈的地壳造成气温下降、冰川活动，产生冰期。假说3地球南北磁极互相倒转的过渡时期，地磁场相当微弱，大气层中弥漫着带电子粒子和宇宙尘，阳光被遮挡，气温下降，雨和雪断断续续，一下就是数百年，冰期到来。第五节冰期发生的假说冰川地貌小结山岳冰川的剥蚀地貌鳍脊冰斗冰川谷角峰冰川地貌小结山岳冰川的剥蚀地貌冰斗角峰U谷（冰川谷）鳍脊冰川地貌小结山岳冰川的堆积地貌中碛垅侧碛垅终碛(垅)堤冰川湖冰川地貌小结山岳冰川的堆积地貌冰川湖冰川地貌小结大陆冰川的堆积地貌鼓丘鼓丘冰川地貌小结大陆冰川的剥蚀地貌冰川湖