第6章 第四纪与冰川、冻土地貌

第六章第四纪与冰川、冻土地貌一、冰川运动与冰川地质作用二、山岳冰川剥蚀地貌三、冰川堆积物、冰水沉积物及其地貌四、冻土地貌五、第四纪冰川发育历史一、冰川运动与冰川地质作用1、冰川的类型2、冰川运动3、冰川地质作用1、冰川的类型(1)山岳冰川A、冰斗冰川及悬冰川B、山谷冰川C、山麓冰川(2)大陆冰川A、冰原B、冰帽C、冰盖（1）山岳冰川A、冰斗冰川及悬冰川冰斗冰川：雪线附近占据着圆形谷源洼地或谷边洼地的小型冰川。消融区和积累区不易分开。悬冰川：冰斗内积雪量大于消融量，冰从冰斗挤出，呈小型冰舌悬挂于冰斗口外的陡坎上。（1）山岳冰川B、山谷冰川：冰斗口外的悬冰川不断伸长达到山谷中，并沿山谷流动形成山谷冰川。C、山麓冰川：一条或几条巨大的山谷冰川从山地流出，在山麓扩展或汇合成广阔的冰川。（2）大陆冰川A、冰原在微弱切割的分水岭及高原上，发育面积较大，地面平坦或下凹的冰体。面积几百Km2。B、冰帽随着冰雪的积累，冰原表面由下凹转变为穹形上凸，称为冰帽。面积最大可达5万Km2。C、冰盖面积超过5万Km2的冰体称为冰盖。海洋性（暖型）冰川年均温度0℃左右,补给快，流动快，消融快，破坏性大，冰碛物发育。大陆性（冷型）冰川年均温度0℃，积累慢，消融慢，破坏性小于暖型冰川，发育在气温很低的极地和内陆高山区。（2）大陆冰川按照冰川的年均温度来分，可将冰川划分为海洋性（暖型）冰川、大陆性（冷型）冰川。2、冰川的运动•(1)滑动–冰川借助冰与床底岩石界面上融水的润滑和浮托作用，沿冰床向前滑动。–原因：冰自身强大的压力，降低冰的熔点。–冰川中含有砾石，对基岩产生破坏作用。•(2)塑性流动–由于冰川自身的压力（厚度30m）而导致的冰晶向前位错，产生冰川的定向蠕动。–发生在冰川内部，无地质学意义。2、冰川的运动冰川是否运动可以用AAR来衡量：AAR=ACZ/ABZAAR0.3:冰川强烈退缩AAR0.6:冰川持续前进3、冰川的地质作用（1）剥蚀作用（2）搬运作用（3）沉积作用冰川在流动过程中，以自身的动力及挟带的沙石对冰床岩石的破坏作用称为冰川的刨蚀作用。其方式有挖掘作用和磨蚀作用两种，无论哪种方式，都是一种机械破坏过程。（1）冰川的剥蚀（刨蚀）作用挖掘作用又称拔蚀作用，是指冰川在运动过程中，将冰床基岩破碎并拔起带走的作用。磨蚀作用又称锉蚀作用，是指冰川以冻结在其中的岩石碎屑为工具进行刮削、磨蚀冰床的过程。（1）冰川的剥蚀（刨蚀）作用（2）冰川的搬运作用•冰川主体、冰下、冰川末端均可搬运。•多种搬运的结果使冰川不可能形成单一的搬运结构。（1）冰川的剥蚀（刨蚀）作用（3）冰川的沉积作用产生于冰川的停顿、消融时期。搬运过程中的碎石不能叫冰碛物，只能叫岩屑，只有堆积下来后才能叫冰碛物。冰碛物形成后往往受到后期冰川作用的改造，越老的堆积物改造越显著，越新的原始结构保存越好。二、山岳冰川剥蚀地貌1、冰斗2、刃脊、角峰3、冰槽谷与悬谷4、羊背石1、冰斗定义：冰川在雪线附近塑造的椭圆型基岩洼地。组成：峻峭的后壁、深凹的斗底、冰坎。与积水漏斗的区别：冰斗坎，具反向坡与雪蚀洼地的区别：平坦指数（F=a/2c）小研究意义：古雪线位置、古温度波动的重要标志。2、刃脊、角峰刃脊相邻的两个冰斗冰川或山谷冰川的后壁或侧壁发生节节后退，使两相邻冰斗或山谷之间的山脊变得越来越窄，形成两侧陡陵、顶部尖锐的山脊，又称鳍脊。角峰当3个或3个以上不同方向的冰斗，在冰川的刨蚀作用下，冰斗的后壁不断后退，它们之间的距离不断缩小，最终围成一个尖锐、似金字塔形的山峰。3、冰槽谷与悬谷（1）冰槽谷:山谷冰川塑造的线型谷地。A、纵剖面上：起伏较大，冰蚀湖盆，串珠状湖泊B、横剖面上：呈“U”型C、平面上：较平直D、谷壁：光滑，形成三角或冰溜面，其上发育擦痕或刻痕。（2）悬谷：支谷冰川谷底高悬于主冰槽谷的坡上，称为悬谷。青海巴颜喀拉山“U”型谷4、羊背石冰槽谷的底部和大陆冰川的冰床上，由于冰川的磨蚀作用与拔蚀作用形成的石质小丘。长轴方向与冰川运动方向平行，不对称，迎冰面平缓，带有擦痕、刻痕及新月形的磨光面；背面较陡，由阶状小陡坎及裂隙组成。4、羊背石三、冰川堆积物（一）冰碛物及冰碛地貌（二）冰水沉积物及冰水堆积地貌三、冰川堆积物由冰川直接形成的沉积物称为冰碛物。冰雪融化后形成的水流称为冰水，经冰水搬运后，沉积在冰川内部或附近的堆积物，称为冰水沉积物。（一）冰碛物及冰碛地貌1、冰碛的成因分类2、冰碛物的基本特征3、冰碛的形态类型及冰碛地貌1、冰碛的成因分类根据环境、作用力的不同来划分（1）滞碛：冰川前进时，冰下高压环境，通过滞卸作用形成的冰碛物。致密坚硬、定向构造。（2）流碛：冰川中融出的饱水岩屑或岩屑层在重力作用下，作粘滞性蠕动或流动，在低洼处堆积而形成的冰碛。常压下，因具有流动性，具有一定的分选、斜层理，下粗上细，砾石叠瓦似排列ab面平行流动面。1、冰碛的成因分类（3）融出碛：冰川在停顿过程中，冰消融，在表面或下面沉积下来的碎屑物质。常压下堆积而成无沉积构造。2、冰碛物的基本特征(1)岩性(2)粒度(3)结构构造(4)砾石磨圆度(5)砾石形状及表面特征(6)石英砂表面特征（1）岩性特征既有远源成分，又有近源成分，以近源为主。山岳冰川碎屑成分与冰川发育区的基岩成分基本一致，大陆冰川的冰碛物成分复杂，含不稳定矿物：花岗岩、石灰岩砾石；细粒碎屑中不稳定的成分较多，含有辉石、角闪石、长石。主支流成分不相混合。研究意义：确定运动方向、划分冰川地层和识别冰碛物。（2）粒度特征粒度差异悬殊：巨砾、角砾、砾石、砂、粉砂和粘土。分选差：标准差3,属于分选极差类。频率曲线特征：不服从一般的正态分布，多数冰碛物的粒度频率曲线呈双峰型（曲线图）双变量分析：标准差、平均值(画图)磨蚀指数：粉砂/砂，0.24~0.46(泥石流为（3）结构构造岩块和砾石无定向排列，杂乱无章，亦无层理。有时具有粗略的分层：下部为致密的滞碛，上部为松散的含较大砾石的消融碛。冰川的融水造成的透镜状层理、斜层理。（4）砾石的磨圆度冰川中的碎屑颗粒彼此不相磨擦、碰撞，故冰碛物磨圆度极差，以棱角状、次棱角状为主，少数具有较好的磨圆。圆砾石产生的原因：主要是早期河床圆砾石或冰川中的冰水砾石进入冰川在沉积的结果。（5）砾石的形状及表面特征砾向：具有一定的定向，但要经过统计才能看出。A轴有一个极密区，AB面紊乱。与现代泥石流刚好相反。砾态：五角状、三角状、熨斗状擦痕：冰碛物表面常有磨光面或交错的钉头形擦痕，还可出现凹坑和裂隙。具冰川擦痕的砾石称为条痕石。（6）石英砂表面特征棱角状、壳状端面、圆形的刻蚀坑、槽或擦痕。由于冰川为固体，无分选作用，故冰碛物分选性极差，大至漂砾，小至粘土，混杂堆积在一起，形成“泥包砾”的现象。冰碛物内部化石稀少,常保存寒冷型的孢子花粉。3、冰碛的形态类型及冰碛地貌（1）底碛及底碛地形底碛丘陵、鼓丘（2）侧碛堤、中碛堤（3）终碛堤底碛：当气候转暖，冰运物随着冰前的后退广泛堆积在冰床上，这部分冰碛称为底碛。终碛堤：当气候条件稳定时，冰川将冰运物源源输送到冰前堆积，形成弧形的垅岗，称为终碛堤或终碛垅。侧碛堤：山谷冰川的两侧在冰川退缩时，可堆积成侧碛堤。中碛堤：在复式冰川中，两冰川侧面的复合部位可堆积成中碛堤。山岳冰川的底碛丘陵三、冰川堆积物（二）冰水沉积物及冰水堆积地貌冰雪融化后形成的水流称为冰水。经过冰水搬运，沉积在冰川内部或附近的堆积物，称为冰水堆积物。1、冰前沉积2、冰川接触沉积（二）冰水沉积物及冰水堆积地貌1、冰前沉积冰水流出冰川后，在冰川外围堆积起来的沉积物。冰前沉积形成的地貌特征与河流形成的地貌特征类似。主要地貌：冰水扇、冰水冲积平原、冰水阶地、冰湖沉积等。冰川堆积地貌组合图（二）冰水沉积物及冰水堆积地貌2、冰川接触沉积冰川区内或紧靠冰川而形成的冰水沉积物。特点：与冰碛物混杂、交叉、重叠，沉积后变形强烈。(1)冰阜阶地与冰砾阜(2)锅穴(3)蛇形丘2、冰川接触沉积(1)冰阜阶地与冰砾阜冰阜阶地：冰退时，冰融水在冰川谷两侧形成溪流，这种水流在谷壁与冰川之间堆积一定层次的冰水堆积物。当冰川全部融化后，堆积物的前缘因失去支撑而跨塌，形成陡坎，整个形态与河流阶地相似，所以称为冰阜阶地。冰砾阜：冰川消融后，冰面河流坠落谷底的产物。2、冰川接触沉积(2)锅穴当冰川后退时，在冰水沉积物中常遗留有大小不等的脱离冰川的死冰，当这些冰融化后，会引起上部沉积物的陷落，在地表形成凹坑。(3)蛇形丘冰下河在出水口处的冰水沉积物，随冰川后退而堆积增长。有明显的不均匀斜交层理。主要发育在大陆冰川区，是大陆冰川的重要遗迹。四、冻土地貌•冰缘（periglacial）：–狭义：冰川作用的外围地带，年均温度0℃左右，但地面上不结冰，永久冻土层发育。–广义：凡是年均温度0℃左右，永久冻土层发育的气候条件，并不一定在冰川的外外缘。•冻土区：指广义的冰缘环境四、冻土地貌（一）冻土与冻融作用–1、冻土–2、冻融作用（二）冻土地貌–1、冰楔–2、构造土–3、冻融褶皱–4、冻胀丘（一）冻土与冻融作用1、冻土气候寒冷但干燥，无冰川，形成地面冻结层。类型：季节冻土（每年冬冻夏融）永久冻土（多年不融）（永久冻土又可分为连续多年冻土、岛状冻土）。结构：活动层、永冻层。2、冻融作用每年气温的周期变化，使含水土层反复冻结和融化、裂开、扰动、变形、破坏和流动的过程。（二）冻土地貌•1、冰楔•2、构造土（冰冻结构土）•3、冻融褶皱•4、冻胀丘1、冰楔•形成条件：–持续严寒，年均温-6℃~-9℃–裂隙发育，形成冰脉–逐年冻融，不断扩大规模•古冰楔：地层中的冰楔遗迹。•古冰楔野外鉴别标志：“V”形楔体、砾石定向、直立层理、围岩挤压变形，成群分布。•研究意义：研究古冰缘环境的定性、定量标志。2、构造土（冰冻结构土）•定义：•形成条件：水分充足、含砾石、反复冻融•形成机理：垂直分选作用、水平分选作用•种类：石多边形、石环、石圈•规模：直径一般1~2m。3、冻融褶皱•气候：形成的气候条件与冰楔近似。•动力：活动层冻结产生的下压力、永冻层产生的顶托力。•形态：极其复杂。4、冻胀丘（冰核丘）•冻胀丘：粒度和水分含量的不均匀，形成局部隆起。•冰核丘：土层中不断吸收冻结层间水或层下水，形成地下冰核使地面隆升形成冰核丘。五、第四纪冰川发育历史地区冰盖最大范围末次冰期面积现今面积南极洲冰盖13.2013.2012.65格陵兰冰盖2.162.161.80北美劳伦泰德冰盖13.7912.740.23斯堪的纳维亚冰盖6.674.090.06西伯利亚冰盖3.731.500.087（？）其他地区冰川7.596.610.143总计47.1440.3014.97第四纪冰期冰川覆盖面积（106km2）与现今冰川覆盖面积比较五、第四纪冰川发育历史（一）中国1、李四光1934-1937年研究庐山冰川，《冰期之庐山》，认为中国第四纪时期存在冰川活动。2、划分为几个冰期：鄱阳冰期、大姑冰期、庐山冰期。（后人在庐山冰期之上增加了大理冰期）3、证据：大坳冰斗、王家坡“U”形谷、漂砾。庐山冰期(Q3):分布于山上，黄色泥砾，砾石擦痕少，近源，冰蚀地形保存完好。大姑冰期(Q2):山上、山下均有，红色泥砾，冰蚀、冰碛地形均有保存。鄱阳冰期(Q1):分布于山下，山麓冰川，绛紫色泥砾，冰碛物坚硬。中国第四纪冰期与间冰期划分与对比时代东部地区青藏高原天山全新世冰后期冰后期冰后期大理冰期绒布寺冰期望峰冰期庐山－大理间冰期末次间冰期诺什卡间冰期庐山冰期基龙寺冰期台兰冰期大姑－庐山间冰期大姑冰期鄱阳－大姑间冰期加布拉间冰期柯克台不爽～台兰间冰期聂拉木冰期柯克台不爽冰期帕里间冰期间冰期鄱阳冰期希夏邦马冰期阿合布龙冰期间冰期红崖冰期？间冰期间冰期惊仙冰期？西域冰期早更新世中更新世晚更新世五、第四纪冰川发育历史（二）欧洲地区冰期与间冰期贡兹冰期（Günz，简写为G，下同）民德冰期（Minddle，M）里斯冰期（Riss，R）雨木冰期（有人译成武木冰期，Würm，W）雨木冰期之后为冰后期（postgalcialperiod）后来的研究者在贡兹冰期之前有发现