第7章-冰川地貌

地貌学黄华芳第七章冰川与冰缘地貌在高纬度和高山地区，气候寒冷，在年平均温度0°以下的地方，地表常被冰雪覆盖或埋藏着多年冻土。全世界冰川分布约占陆地的10%，多年冻土约占陆地的24%。我国的冰川、冰缘作用区面积估计225万平方公里，占全国总面积的23%以上。冰川冻融作用强烈塑造着地表形态，引起了一系列地质、地貌过程，产生了各种类型的冰川地貌。现代冰川是宝贵的自然资源，有“固体水库”的作用。是大陆淡水的重要来源之一。第一节冰川的形成与演化一、雪线与成冰作用（一）雪线常年积雪区的下界，叫做雪线。冰川形成于雪线之上的常年积雪区，在那里全年的积雪不会完全融化，而逐年得到积累，从而为冰川的发育创造了前提条件。雪线是固态降水的零平衡线。雪线处的年降雪量与消融量相等。雪线以上全年冰雪的补给大于消融；雪线以下情况相反。雪线分布的高度各地不同，主要取决于气候和地貌的综合作用。气候的影响表现在：a.温度越高，雪线越高；温度降低，雪线也降低(夏季高于冬季，低纬区高于高纬区）。b.雪线位置还与降水量有关，一般固体降水量越多，雪线越低；固体降水量越少，雪线越高（因此，全球最高的雪线不在赤道，而在亚热带高压带）。最有利于冰雪积累的是海洋性气候。因为它有丰富的降水量，可以获得足够的补给；夏季凉爽，不利于冰雪融化。反之，干燥大陆性气候就不利于冰雪的堆积。由于南半球气候的海洋性程度较北半球为强，所以雪线高度比相应纬度的北半球要低。地貌对雪线的影响主要表现为山势、坡向等方面。陡峻的山地不利于冰雪积累，雪线高；荫蔽的凹地或平缓的山势有利于冰雪的堆积，雪线较低。对于北半球而言，南坡和西坡日照强，冰雪消融量大，雪线高；东坡和北坡的雪线较低。但是，由于地形对雪线的影响主要是通过气候来作用的，因此，有时可以出现南坡雪线高于北坡的情况。如喜马拉雅山阻挡了湿润的印度西南季风，其南坡降水丰富，雪线高度就比北坡低。（二）成冰作用固态降水落到雪线以上的地区，在一定的条件下得到保存，形成雪盖。与此同时，在结构上会发生一系列的复杂变化过程，才能产生冰川冰。（1）新雪降落地表后，在升华再结晶作用下，雪花棱角很快消失、变圆，成为雪粒，并使粒雪层发生沉陷作用。（2）随着雪层加厚，下部粒雪层受压增大，密度增高，升华再结晶作用被重结晶作用取代，使各晶粒相互紧密结合，就形成了块状冰川冰。在寒冷的高纬度区，成冰过程缓慢，在中纬度高山区，夏季温度较高，冰雪融化再冻结，能够加速成冰作用。粒雪盆冰川冰是冰晶的聚合体。在低温条件下，冰晶间结合紧密，但当接近融点时，冰川冰就不稳定，呈现冰、水、汽三相并存局面，这也是冰川能够实现塑性变形的原因。冰川冰在适当的坡度条件下，在压力与重力的作用下，就会向雪线以下的地区缓慢流动，伸出冰舌，形成冰川。在冰川运动的过程中，又使冰川冰形成新的特征，原先的冰雪成层性逐渐消失，不断转化为块状透明的冰川冰，并可产生褶皱、断裂等构造变形，即由原来的沉积变质冰转化为动力变质冰。冰舌二、冰川的运动冰川能够运动，这是区别于其它自然界冰体的最主要特点。但冰川运动速度缓慢，一般每年数十米到数百米。肉眼不易察觉。冰川运动是通过冰川内部的塑性变形和块体滑动来实现的。冰川塑变的力源来自于本身的重力。一般，大的冰川主要通过脆性破裂和塑性变形来运动，而小冰川的运动主要依靠基底滑动来实现。冰川运动方式还取决于温度变化，温度高，有利于塑性变形，但也增大了基底滑动作用；温度低，冰与冰床冻结好，滑动不利，多发生冰内剪切作用。冰褶皱冰裂缝消融区积累区冰后隙侵蚀区搬运区堆积区内碛表碛终碛消融碛雪线山谷冰川运动冰川运动的速度大小，主要取决于冰床或冰面坡度与冰川厚度。冰床或冰面坡度大，冰川运动速度也大。在雪线附近，一般冰川厚度最大，运动速度最快。向上游或下游，随着厚度减小，运动速度减慢。冰川运动速度还随时间而变化，一般夏天快、冬天慢，白天快、夜间慢，但变化幅度较小。冰川运动速度及末端的进退，往往反映冰川物质平衡的变化。当冰川积累量与消融量相等时，冰川稳定；当冰川积累量大于消融量时，冰川前进，雪线下降；当消融量大于积累量时，冰缘后退，雪线上升。三、冰川类型及其演化冰川形态、类型多样。按照冰川发育规律、运动性质及所处地貌条件，分为山岳冰川与大陆冰川。（一）山岳冰川主要分布于中、低纬高山地区。山岳冰川发育于雪线以上的常年积雪区，沿山坡或谷槽呈线状向下缓慢流动。根据冰川形态，发育阶段和地貌特征，山岳冰川可进一步分出：悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、山麓冰川、平顶冰川1.悬冰川一般仅呈斑点状悬挂依附在山坡上，冰川规模小，冰体厚度薄。悬冰川对气候变化反应灵敏，容易形成，也容易消亡。2.冰斗冰川广泛分布于各个冰川区。冰川规模不大。它的源头是一个形似围椅的洼地，其后壁陡峭，朝向山坡一面开口，常为冰坎所阻，冰体越过冰坎呈舌状溢出。冰斗底部的海拔高度与雪线的高度近于一致。3.山谷冰川冰川沿谷地呈线状分布。它规模比悬冰川、冰斗冰川大。以雪线为界，山谷冰川具有明显的冰雪积累区和消融区，分别表现为粒雪盆和长大冰舌。规模大者，可呈树枝状。4.山麓冰川由巨大的山谷冰川流出山口，在山麓地带冰舌扩展或汇合，形成宽广的冰体，叫山麓冰川。5.平顶冰川是一种过渡类型冰川，它分布于起伏和缓的高原或高山夷平面上，又称高原冰川或冰帽。规模差别大。冰面上有时又山峰出露，边缘常有冰舌伸出。冰川运动性质具有向大陆冰川过渡的特点。（二）大陆冰川分布于南极、格陵兰等地。大陆冰川规模最大，面积达106km2，冰川厚度超过千米，南极冰层最大厚度4267m。冰川外形凸起呈盾状或饼状覆盖，故又称冰盾或冰盖。大陆冰川的中央为冰雪积累区，边缘为消融区。大陆冰川运动主要依靠冰川自身巨大厚度产生的压力，自中心向四周运动，往往不受地貌的制约。南极大陆冰川南极冰河南极冰湖南极生命地衣与苔藓冰川发育规模主要取决于雪线以上积雪区的大小及固态降水量的多寡。气候变冷湿或地体上升时，雪线以上的常年积雪区不断扩大，在地势低洼的地方或沟谷区先后发育了悬冰川、冰斗冰川和山谷冰川。各冰川不断增长，山谷冰川将逐步延伸扩展，运动至山麓地带形成山麓冰川。同时，源头冰体继续扩大，溢出分水岭，各类冰川逐步结合，形成大冰帽（平顶冰川）,继续发展，将向大陆冰川过渡。冰川的衰退，主要是由于气候变化使冰雪积累量减小而消融量增大造成。冰川退缩，大陆冰川向山岳冰川退化，相互结合的冰川系统开始分化为山谷冰川、冰斗冰川和悬冰川等等。继续退化可使冰川完全消失。第二节冰蚀作用与冰蚀地貌一、冰蚀作用冰川对地表具有很大的侵蚀破坏能力。从冰源河流与一般河流含沙量分析，冰川侵蚀力为河流的几倍到几十倍。冰川侵蚀包括挖蚀作用和磨蚀作用。它与冰川区其它自然因素结合，共同塑造了各种冰蚀地貌类型。冰川的挖蚀作用，主要因冰川自身的重量和冰体的运动，象推土机一样把松动的石块挖起，并与冰冻结在一起带走。它形成的冰碛物比较粗大。大陆冰川作用区的大量漂砾，一般是冰川挖蚀作用的产物。冰川的磨蚀作用是由冰川对冰床产生的巨大压力所引起的。通过冰川的运动，可促使底部石块的压破磨碎，再加有挖蚀作用产生的碎块，冻结于冰川底部，成为冰川磨蚀冰床的工具，从而形成了较细的冰碛物。在磨光面上可见冰川擦痕、磨蚀沟和新月形裂隙。冰流方向磨蚀带节理的基岩挖蚀加速减速冰冰川对基岩的磨蚀和挖蚀作用二、冰蚀地貌（一）冰斗、刃脊与角峰冰斗是分布较广的冰川地貌。它三面为陡壁所围，朝坡下有缺口，外形呈围椅状。由冰斗壁、盆地和冰斗出口处的冰坎所组成。冰斗进一步扩展，或谷地源头数个冰斗汇合时，冰坎往往不明显或消失，这种地貌叫围谷，或称冰窖。冰斗冰斗冰斗形成于雪线附近的积雪洼地。随着温度的变化，冻融作用反复进行，裂隙水的相态变化加速了岩石崩解破碎。这些碎屑物质通过融冻泥流缓慢向下运动，并导致凹地不断扩大，冰斗底部日趋平坦，其后壁开始形成。当凹地中冰雪堆积量增大形成冰川时，冰斗后壁的挖蚀作用将使斗壁后退、变陡，而底部由于冻融和磨蚀将被拓宽和加深。在其出口处形成冰坎。当冰川消退时，冰斗底部往往积水形成冰斗湖。由于冰斗底部高度与雪线近于一致，所以常用古冰斗推断古雪线高度。随着冰斗的进一步扩大，斗壁后退。朝向下坡的缺口增大，向冰蚀谷地演化；同时两个冰斗或谷地间的脊岭不断变窄，最后形成薄而陡峻、刀刃状的锯齿山脊，称为刀脊。当不同方向的数个冰斗后壁后退，发展成为棱角状的陡峻山峰，叫做角峰。珠峰的角峰与刀脊刀脊与角峰（二）冰川谷和峡湾冰川谷是冰川作用最明显的冰蚀地貌类型之一。它大部分承袭并强烈改造以前的河流谷地。冰川谷平直、宽阔，谷坡陡峻，谷底平缓，横剖面呈U形或槽形，故冰川谷又称U形谷或槽谷。冰川谷的源头往往不在冰斗的后壁，而是在冰斗冰坎的较低边缘处，呈一陡壁与谷底相连，叫做槽谷首壁。谷坡两侧一般具有明显的谷肩和冰蚀三角面。冰川谷槽谷首壁冰川谷谷肩冰蚀三角面冰川谷的宽度自上游向下游逐步变窄。冰川谷在纵剖面上常呈阶梯状下降。冰坎与冰盆在槽谷中交替出现。冰川消退时，留下一系列串珠状的湖泊。峡湾分布在高纬度沿海地区，冰期前为沿构造破碎或岩性软弱地带发育的河谷；冰期时，谷地被冰川所覆，其下游即使在海面以下，也能继续刷深、拓宽冰床；冰期后，受海侵影响，形成两侧平直、崖壁陡峭、谷底宽阔、深度很大的海湾，称为峡湾。（三）羊背石羊背石是由冰蚀作用形成的石质小丘，特别在大陆冰川作用区，石质小丘往往与石质洼地、湖盆相伴分布，犹如羊群伏于地面，故称羊背石。羊背石平面呈椭圆形，两坡不对称，迎冰面以磨蚀为主，坡度平缓，常倾向上游，表面许多擦痕；背冰面以冻融风化、挖蚀作用为主，形成表面参差不齐的陡坡。羊背石的长轴方向与冰川运动方向一致。冰川运动方向羊背石羊背石的发育砾石羊背石第三节冰川搬运、堆积作用与冰川堆积地貌一、冰川的搬运与堆积冰川不仅具有很大的侵蚀力，还具有强大的搬运能力。被冰川搬运的、不加分选的碎屑物质，统称为冰碛物。冰碛物中的巨大石块叫漂砾。运动中的冰碛物，根据它们在冰川中分布的位置不同，可有不同名称。出露在冰川表面的叫表碛，有向下游增多的趋势。位于冰川两侧的叫侧碛。当两条或数条冰川相互汇合时，相邻冰川的侧碛就合并，分布于冰川中部向下延伸，叫中碛。携带在冰川底部的冰碛叫底碛。包含在冰川内部的叫内碛或里碛。位于冰川边缘前端、冰舌末端的冰碛物叫前碛或终碛冰碛物底碛表碛冰碛物侧碛中碛冰碛物终碛内碛冰川具有强大的搬运能力，可搬运上万吨的巨大漂砾，并且具有逆坡搬运能力。随着冰川的消退，冰川搬运的各种冰碛物就发生堆积，即由运动冰碛物转化为消融堆积冰碛物，形成各种冰碛地貌。二、冰碛物的基本特征冰碛物是一种由砾、砂、粉砂和粘土组成的混杂堆积。①结构疏松，粒度差别悬殊，分选差；②砾石磨圆度差，颗粒多呈棱角、半棱角状。砾石表面常有磨光面、钉头擦痕、压坑或压裂等冰蚀作用痕迹；③冰碛物的矿物成分与冰川源头和冰床基岩一致；④冰碛物一般缺乏层理构造。三、冰碛地貌1.冰碛丘陵冰川消融后，原来随冰川运动的表碛、中碛和内碛物将坠落于底碛之上，形成高低起伏的冰碛丘陵。它们分布凌乱、大小不等。丘陵之间经常出现宽浅的湖沼洼地。在大陆冰川区分布广泛，高差较大，可大数十米至数百米；在山岳冰川区，规模较小，高差一般数米到数十米。冰碛丘陵冰碛丘陵2.侧碛堤随着冰川的消退，原来聚集于冰川两侧边缘的大量碎屑物质出露地表，形成了与冰川流向平行的长条状冰碛堤岗叫做侧碛堤。一般高度为数十米左右。其源头在雪线附近，下游与终碛相连。侧碛堤与谷坡之间经常为线状低地，有小型流水及其堆积。侧碛堤有时为多列式，反映了冰川衰退的阶段性。侧碛堤3.终碛垄它分布于冰川前缘地带，系由终碛物组成的弧形垄状地形。终碛垄两坡不对称，内坡缓，外坡陡，相对高度因地而异。大陆冰川的终碛垄长度大，高度一般数十米，有时被后期流水切割，形成一系列孤立小丘；山岳冰川的终碛垄长度小，但高度有时可达数百米以上。在其内侧低地，有时积水成湖。终碛垄4.鼓丘是主要由冰碛物组成的一种流线形残丘。平面上呈蛋形，长轴与冰流方向一致。一般高度数米至数十米，长度多为数百米。鼓丘内有时含有基岩核心，形如羊背石，它局部出露于迎冰坡，或完全被冰碛物覆