第九章-冰川地貌

第九章冰川地貌冰川冰川是指发生在陆地上，由大气固态降水演变而成的，通常处于运动状态的天然冰体。冰川是极地气候和高山冰雪气候的产物。雪线触及地面是发生冰川的必要条件。目前全球85％的淡水资源以冰川的形式贮存，全球冰川总体积达2.6×107km3，其分布面积约占陆地面积的10％，若全部融化可使海平面上升66m。它已成为人类开发利用淡水资源的重要对象。同时尤其是对干旱区的河流而言作为一种重要的补给来源起着调节径流的作用。我国的冰川主要分布在西部高山地带，总面积58650m，各山系中以昆仑山冰川覆盖面积最大，约占全国的20%；喜马拉雅山次之，约占19.6%；第三为天山，占18.7%。鄂西山地4月底的雪冰川分布的高度受雪线的严格控制。任何地区，如果地表没有高出雪线就不可能形成冰川.一、雪线与成冰作用1.雪线：多年积雪区和季节积雪区之间的界线就是雪线。也可以理解为年降雪量大于消融量区与年降雪量小于消融量区之间的界线就被称为雪线。雪线上年降雪量等于年消融量，所以雪线也就是降雪和消融的零平衡线。珠穆朗玛峰的积雪雪线是固态降水的零平衡面，即常年积雪区的下界。在雪线处：年降雪量＝年消融量；雪线以上：年降雪量＞年消融量；雪线以下：年降雪量＜年消融量。雪线的分布高度南美安第斯山（南半球副热带高压带）雪线高达6400m（世界最高）；阿尔卑斯山（欧洲中部）降低至2400--3200m；而北极则只有100--300m。不同纬度冰冻圈高度变化示意雪线的分布高度的影响因素一个地方雪线的具体分布位置取决于以下三方面因素的影响。一是温度:形成多年积雪要求该地近地面空气温度长期保持在0℃以下；气温越高，雪线越高。地表气温是由赤道向两极降低，因而雪线分布的总趋势也有低纬度向高纬度降低。富士山雪线(据约翰•巴克斯特等，1995)二是降雪量一般降雪量越多，雪线越低。如果降雪量的增加超过融雪量随温度升高而增长的值，那么，雪线的位置就可能出现在近地面空气温度较偏高的地方。格陵兰东北部夏季积雪(据约翰•巴克斯特等，1995)地球上的赤道带与副热带高压带的气温相差不大，但降水量差别较大。赤道附近降水量大、高山降雪也多，而副热带高压带降水量小、高山降雪也少，所以赤道附近的山地雪线高度反较副热带高压带山地雪线高度低。如东非的乞力马扎罗山雪线高度为4570-5425m，而安第斯山(20-25°S)的雪线高度却高达6400m。乞力马扎罗山雪线(据约翰•巴克斯特等，1995)三是地形地形对降雪量多寡的影响，导致迎风坡雪线比背风坡低，如喜马拉雅山南坡雪线高度4600m，北坡为5800-5900m，而在中纬地区则因向阳坡融雪较快，所以向阳坡雪线比背阴坡雪线高，如天山南坡雪线为4200m，北坡为3900m；南坡北坡积雪的差异天山雪莲1常见于雪线附近的高山岩缝，冰迹陡岩、砾石坡。在我国分布于西北部的高寒山地。是一种高疗效药用植物。由于过度采挖，种子发芽率低，繁殖困难，生长缓慢，如不采取有效措施，严加保护，将有灭绝的危险。雪花2.成冰作用成冰作用是指积雪转化为粒雪，再经过变质作用形成冰川冰的过程。积雪--粒雪过程：雪花晶体经过圆化变成粒雪的过程，一般粒径＜1mm，由固相的重结晶作用、气相的升华、凝华作用和液相的再冻结作用形成。积雪使骸晶的晶角、晶棱消失，凹处被填平，相互合并形态变圆，最终变为粒雪。粒雪--冰川冰过程粒雪中含有贯通孔隙，当其进一步变化，全部孔隙被封闭后就变成了冰川冰。成冰作用分为冷型和暖型两类。冷型成冰：在低温而干燥的环境下，依赖积累雪的厚度对下部粒雪产生强大的压力，直至足以排出粒雪中的空气空隙趋向成冰川冰。积雪压实暖型成冰：在温度稍高情况下表层粒雪融化，融雪水下渗贯注于下层粒雪间隙之中，并以粒雪为核心又产生新的冻结，促进了粒雪的成冰过程，它的特点是成冰速度比较快，冰的气泡少、密度大、透明度高。通过粒雪不断被压实或冰融水渗侵再结晶作用，使其密度不断增大，当密度达到0.9g/cm3左右时，晶粒间失去透气性和透水性，成为冰川冰。冰川冰冰舌在重力和压力的作用下，冰体向雪线以下地区缓慢流动，伸出冰舌，形成冰川。冰川运动的速度为每年十几到几百米不等（速度大小主要取决于冰床或冰面坡度与冰川厚度）。冰舌融水冰舌：山岳冰川离开粒雪盆后的冰体部分，呈舌状。与消融区大体相当，是冰川作用最活跃的一段。表面常有冰面流水，冰裂隙，其前端常因冰雪补给和消融对比的变化而变化，发生冰川的进退。高大的冰塔林由于冰川各部分运动速度的不同，或下垫面的变化，在冰川表面造成一些裂缝和裂隙，这些纵横相间的裂隙将冰川分割成一个个冰块，成群分布称为冰塔林。它往往已经于冰舌分离。珠峰绒布冰川的冰塔林冰塔林是一种罕见的珍稀的景观。在海洋性冰川上不能形成冰塔林，因为它冰温高、消融快、运动的速度也快，冰塔林是大自然慢慢地精雕细刻的作品，只有在大陆性冰川上才可能出现冰塔林，而且还要在中低纬度的地区，高纬度地区的冰川上也不能形成冰塔林。绒布冰塔林冰塔林中，冰川消融得很厉害冰塔林冰川融水南极二、冰川的类型按照冰川的形态和规模，可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。1.大陆冰川：指高纬极地区大面积厚度逾千米的冰体。由于它的表面中部凸起似盾似盖，所以也称冰盾或冰盖，是不受地形约束而发育的冰川。习惯上把超过50000km2面积的冰川才当作冰盖。主要有：南极冰盖（1380万km2）；格陵兰冰盖（170万km2）。南极冰盖1南极冰盖2南极大陆的冰盖厚度深达几百至几千米，而且气候极其寒冷，成冰过程中无融化现象南极冰盖3南极冰盖边缘南极冰山格陵兰冰盖冰盖占据格陵兰岛81%的面积。它已经冻结了几百万年。但其解体却可能在数十年或数百年中发生。”格陵兰许多巨大的冰川正在加速运动，融化的速度比此前任何科学预期快得多，比任何应对气候变化的政治行动更果决。其拥有的冰足以将全球的海平面升高6米左右。如果这成为事实，世界主要港口城市和一些人口密集中心都将被淹没。2、山岳冰川山岳冰川是完全受地形约束而发育的冰川。主要分布于中低纬高山地带雪线以上的常年积雪区，在亚洲山区尤其发育，沿山坡或槽谷呈线状向下游缓慢流动。根据冰川形态、发育阶段和地貌特征的差异，山岳冰川可再分为：冰斗冰川（数km2）、悬冰川（＜1km2）、山谷冰川、山麓冰川、平顶冰川或冰帽、再生冰川以及山麓冰川。悬冰川从冰斗中伸出较长的冰舌，前端停滞在高悬的山坡上或支沟谷之中的冰川称悬冰川。它的特点是规模较小但前端的进退变化比较大，即对当地气候变化的反映比较灵敏。冰斗冰川分布在雪线附近或更高围椅状洼地(冰斗)中的冰体称冰斗冰川，规模大的可达数平方公里，小的不足1平方公里。山谷冰川在有多量冰雪补给情况下，一条冰斗冰川的冰舌或数条冰斗冰川汇合顺山谷伸延比较远的冰川称山谷冰川。平顶冰川：是山岳冰川与大陆冰盖的一种过渡类型，发育在起伏和缓的高地上，故又名高原冰川。冰川的周围伸出许多冰舌，如果冰川的规模很大，覆盖了整个山顶，或大部分地区，又称为冰帽。山麓冰川：指山谷冰川从山地流出，在山麓铺展或汇合而形成的扇形的宽展冰体。它是山岳冰川向大陆冰川转化的中间环节。山麓冰川再生冰川祁连山七一冰川天山一号冰川云南梅里雪山的明永冰川以上各种类型的冰川是可以相互转化的，当气候变冷，雪线降低，山岳冰川逐渐扩大并向山麓地带延伸，就成为山麓冰川；如果气候继续降低，变湿，山麓冰川就可以不断扩大称为大陆冰川；当气候变暖时，则向相反的方向发展。三、冰川作用（一）冰蚀作用：挖蚀（拔蚀或掘蚀）、磨蚀、碾磨压碎作用和冰下融水侵蚀作用；（二）搬运作用：（三）堆积作用：堆积杂乱，无层理，磨圆度极差。（一）冰川的侵蚀作用冰川冰运动速度很慢，但它对其覆盖下的地面有强烈的侵蚀作用。包括四种形式。挖蚀（拔蚀）作用:冰川运动时，一方面以自身的推力将冰床上的碎屑物挖起，另方面又把与冰川冻结在一起的冰床上的岩石拔起，带向下游。磨蚀（刨蚀）作用:冰川中所挟带的岩块，以巨大的动压力研磨冰床基岩的一种作用。冰川的重量很大，当冰川厚度为l00m时，冰床上每m2的静压力达到90t。冰川滑动时，不仅把岩石压碎，而且还挟带着这些岩块进一步挫磨冰床。碾磨压碎作用:因冰川自身重量和冰体的运动，使冰床基岩受到碾压破碎，冰川的重量很大，当冰川厚度为l00m时，冰床上每m2的静压力达到90t。冰川滑动时，可以把岩石压碎，而且还像推土机铲土一样，把松动的石块推挤带走。冰下融水侵蚀作用:一方面，冰下融水侵入到基岩的节理、裂隙，时冻时融，使裂隙扩大，岩块破碎，产生冻-融侵蚀。另一方面，是冰下河的侵蚀，冰下河水对冰床的侵蚀。冰川侵蚀地貌山地（岳）冰川侵蚀地貌•冰斗、刃脊和角峰•冰川谷（槽谷、U形谷）•羊背石、冰川磨光面、冰擦痕★冰斗冰斗是由冰斗壁、盆底和冰斗出口处的冰坎（冰斗槛）所组成。冰斗三面为陡壁所围，朝向坡下的一面有个开口，外形呈围椅状。冰斗地形图冰斗多发育于雪线附近，因此具有指示雪线的意义，可以根据古冰斗底部的高度来推断当时雪线的位置。古冰斗（太白山太白池）冰斗与刃脊（天山，8月）当山岭两坡发育了冰斗，随着冰斗的进一步扩大，斗壁后退，岭脊不断变窄，最后形成刀刃状的锯齿形山脊，称为刃脊。角峰当山峰四周(三面以上)发育了冰斗，其后壁也互相靠拢时，山峰就变得非常尖锐和突出，这种由冰蚀而成的尖峰，称为角峰。A角峰；B刃脊；C冰斗湖；角峰——冰川侵蚀作用冰斗、刃脊、角峰角峰与刃脊角峰（喜马拉雅山）冰川谷（槽谷）山岳冰川运动时侵蚀出来的谷地，横剖面呈“U”形，又称槽谷或U谷。谷底宽平，两坡高陡，高度可达数十至数百米。河谷与冰川谷的形态比较河谷的形态，一般上游为V形峡谷，中游为宽V形谷，下游为宽浅的U形谷；河床纵剖面大体为一上凹形曲线；因为河水的侵蚀力远比冰川弱，难以削平伸出的山嘴，故河谷在平面上多呈蜿蜒状延伸，而且上游窄、下游宽；河流的主、支流谷底高程相差不大。冰川谷横剖面呈深U形，纵剖面上常呈阶梯状下降；由于冰川前的山咀大多数被削平，故冰川谷十分顺直；冰川谷在平面图上是上游宽下游窄；在主、支冰川谷交汇处，支冰川谷常常高挂在主冰川槽谷的谷坡上，形成悬谷（高出主冰川槽谷数十米至数百米不等）。悬谷2新西兰悬谷1U形谷1U形谷2羊背石、冰川磨光面和冰擦痕羊背石：是由冰蚀作用形成的石质小丘，尤其在大陆冰川作用区，石质小丘往往成群分布，犹如羊群伏在地面，称这些小丘为羊背石。冰川磨光面和冰擦痕：冰川搬运物是砂和粉砂时，在比较致密的岩石上，磨光面比较发育；如果冰川搬运物多是碎石，则在谷壁上常刻蚀成条痕或刻槽，称为冰川擦痕。大陆冰盖侵蚀地貌鲸背石、槽谷和峡湾、羊背石群、槽沟、大片连续岩盆和冰原石山冰川侵蚀地貌鲸背石★峡湾1挪威分布在高纬度沿海地区，是冰川运动侵蚀出的深槽谷，冰融之后海水顺深槽入侵形成了两侧平直、崖壁峭拔、谷底宽阔、深度很大的海湾，称为峡湾。峡湾2挪威冰斗与峡湾澳洲羊背石群槽沟岩盆冰原石山（二）搬运作用冰川具有巨大的搬运能力，能将成千上万吨的岩块搬运到千里以外。如第四纪的斯勘的纳维亚冰盖把大量的冰碛物带到遥远的英国、德国、波兰和俄罗斯等地。庐山的漂砾（李四光）庐山金锭山冰川漂砾，与当地岩石毫不相同的巨砾。长轴达8米，来自庐山，搬运距离达10公里之遥。由冰川搬运和堆积的松散物质，叫冰碛物，也称冰碛。在冰川运动过程中被搬运的物质叫运动冰碛；经冰川搬运后堆积下来的物质叫堆积冰碛。被冰川搬运的巨大砾石称为漂砾。漂砾被喜马拉雅山冰川搬运的漂砾直径可达28m。此外冰川还可逆坡搬运，如西藏东南部的山谷冰川，把花岗岩漂砾抬高达200m运动中的冰碛物，按照他们在冰川中分布部位的差异，有不同的命名。冰碛物类型侧碛中碛侧碛底碛位于冰川两侧的叫侧碛分布在冰川低部的叫底碛内(中)碛终碛冰舌环绕在冰舌末端的叫终碛。表碛（细）明永冰川表碛（粗）明永冰川侧碛与终碛冰川融水与冰碛物（三）堆积作用当冰川消融时，搬运能力逐渐降低，各类冰碛物就会在相应的位置上坠落于地面，堆积出各种地貌。冰碛丘陵侧碛堤终碛堤（尾碛堤）中碛堤槽碛垄鼓丘冰川堆积地貌珠穆朗玛峰下的终碛垄——2005年9月U型谷终碛堤冰水堆积（沉积）地貌冰川融水具有一定的侵蚀