冰川地貌

冰川地貌

科技名詞定義中文名稱:冰川地貌,英文名稱:glacial landform 定義:由冰川作用形成的地表形態。所屬學科:地理學(一級學科);冰川學(二級學科)由冰川作用塑造的地貌。屬于氣候地貌範疇。地球陸地表面有11%的面積為現代冰川覆蓋,主要分布在極地、中低緯的高山和高原地區。第四紀冰期,歐、亞、北美的大陸冰蓋連綿分布,曾波及比今日更為寬廣的地域,給地表留下了大量冰川遺跡。

  • 中文名稱
    冰川地貌
  • 外文名稱
    glacial landform
  • 成因
    侵蝕地貌和堆積地貌
  • 所屬學科
    地理學(一級學科);冰川學(二級學科)

基本簡介

冰川是準塑性體,冰川的運動包含內部的運動和底部的滑動兩部分,是進行侵蝕、搬運、堆積並塑造各種冰川地貌的動力。但它不是塑造冰川地貌的唯一動力,是與寒凍、雪蝕、雪崩、流水等各種應力共同作用,才形成了冰川地區的地貌景觀。

冰川地貌 冰川冰川

廣泛分布于歐洲、北美洲和中國西部高原山地。分現代冰川地貌和古代冰川地貌兩種。前者僅限于約佔陸地面積10%的現代冰川分布區;後者主要指第四紀古冰川(最大覆蓋範圍佔陸地面積的32%)塑造的地貌。

冰川地貌是鑒別冰川作用範圍和性質的標志,對研究古地理和古氣候環境的變遷有重大意義。因冰磧物的工程地質特徵不同于其它沉積物,故研究冰川沉積地貌有較大實踐意義。

地貌景觀

大陸冰蓋很少受下伏基岩地形的控製,冰蓋形態單調,其塑造的地貌景觀也不甚復雜。從冰蓋中心到外圍,冰川地貌作有規律的帶狀分布:最內部是侵蝕區,出現大量的冰蝕湖泊,如芬蘭曾是第四紀時期冰蓋的中心,有“千湖之國”之稱;此帶之外鼓丘成群出現;鼓丘帶之外為散亂的冰磧丘陵和冰礫阜景觀,蛇形丘也分布其中;再外即為標志著古冰川邊界的終磧系列和宏偉的外沖冰水準原。山岳冰川地貌的規模不及大陸冰蓋地區,但更為復雜。因為還受山地地形以及冰緣雪蝕、雪崩和寒凍風化作用的影響。這裏由上到下可分幾個垂直帶:雪線以上是以冰鬥、刃脊和角峰為主的冰川和冰緣作用帶;雪線以下和終磧壠以上為冰川侵蝕-堆積地貌交錯帶;最下部為終磧和谷地冰水準原(階地)帶。

冰川分類

冰川地貌按成因分為侵蝕地貌和堆積地貌兩類。

現代冰川作用區的冰體部分按形態分為:

①大陸冰蓋。面積>50000公裏的陸地冰體,如南極冰蓋和格陵蘭冰蓋;

②冰帽。數千公裏至50000公裏的陸地冰體,規模巨大的山麓冰川和平頂冰川都可發育為冰帽;

③山地冰川。又分為冰鬥冰川、懸冰川、谷冰川、平頂冰川和山麓冰川等。冰川消融可形成冰面河流、冰塔林和表磧丘陵等冰川融蝕地貌。

形成機理圖1形成機理圖1

冰川侵蝕地貌一般分布于冰川上遊,即雪線以上位置,形態類型有角峰、刃脊、冰鬥、冰坎、冰川槽谷及羊背石、冰川刻槽等磨蝕地貌。冰川(包括冰水)沉積地貌分布于冰川下遊,形態類型包括終磧壠、側磧壠、冰磧丘陵、冰磧台地、底磧丘陵和底磧平原、鼓丘與漂礫扇,以及由冰水沉積物組成的冰礫阜、蛇形丘、冰水階地台地和冰水扇等。大陸冰蓋和山地冰川的地貌組合有較大差異。前者冰體從中心向四周流動,以冰蓋前緣廣泛發育冰磧(尤其是終磧)、冰水堆積地貌和大面積的冰蝕凹地為特征,沒有側磧壠,隻有在孤立的冰原島山地區才出現冰蝕地貌。

山地冰川受地形限製,與周圍基岩接觸面大,造成的冰蝕地貌類型眾多。此外,山地冰川地貌的分帶性也比大陸冰蓋和冰帽的地貌分帶性強,有明顯的垂直分帶和水準分帶。在冰川縱剖面上,從山體中心到冰川外圍,依次為角峰——冰鬥——冰坎——羊背石——磨光面——底磧平原或丘陵——終磧壠——冰水扇;在橫剖面上,從高到低依次為刃脊——槽谷肩——冰蝕崖——側磧壠——冰床(底磧平原或丘陵)。山地冰川地貌的發育程度與氣候條件、原始地形和新構造運動有關。在海洋性氣候條件下,山地新構造強烈,地形陡峻,則冰蝕作用強盛,冰蝕地貌和冰磧地貌較發育,但因冰期後流水作用較強,破壞較嚴重;在大陸性氣候條件下,地形較和緩,則冰蝕地貌和冰磧地貌發育較差,但後期流水侵蝕弱,冰川地貌易于儲存。

堆積地貌

概述

冰川沉積包括3類:冰川冰沉積,冰川冰與冰水共同作用形成的冰川接觸沉積,以及冰河、冰湖或冰海形成的冰水沉積。這些沉積物在地貌上組成形形色色的終磧壟、側磧壟、冰磧丘陵、槽磧、鼓丘、蛇形丘、冰礫阜、冰水外沖平原和冰水階地等。

形成機理圖1形成機理圖1

終磧、側磧和冰磧丘陵

終磧和側磧是在冰川末端與邊沿堆積起來的冰磧壟,標志著古冰川曾達到的位置和規模。冰川前進時形成的終磧壟規模一般很大,高數十米至二、三百米,其組成物質常包括相當數量的冰期前河相或湖相沉積。它們是冰舌前進時被推擠集中起來的,剖面上常出現逆掩斷層、褶曲或焰式構造,故屬變形冰磧。以這種變形冰磧為基礎的終磧壟又被專門命名為推磧壟,屬前進型終磧。如果幾次冰進達到同一位置,終磧疊加變高形成錐形終磧。貢嘎山西坡(見彩圖)貢巴冰川前有一典型的錐形終磧。冰川後退時形成一系列規模較小的冰退終磧,一般比較低矮,不易出現包含變形冰磧的推磧壟。大陸冰蓋的終磧可連續延伸幾百公裏,曲率很小。山谷冰川的終磧曲率很大,向上遊過渡為冰舌兩側的側磧。側磧在山岳冰川地區是比終磧更易儲存的堆積形態。它們分布範圍廣,不易被冰水河流破壞。在谷坡上往往有高度不同的多列側磧。冰磧丘陵是冰川消失時由冰面、冰內和冰下碎屑降落到底磧之上,所形成的不規則丘陵地形。它指示冰川的停滯或迅速消亡,廣泛發育于大陸冰蓋地區,高數十或數百米。在山岳冰川區其規模較小,中國西藏波密地區古冰川谷底有冰磧丘陵,最高者為30~40米。冰川地貌

鼓丘和槽磧壟

鼓丘是由冰磧或部分冰水沉積組成的流線型冰川堆積地形。平面呈卵形,長軸與冰流方向平行,迎冰面陡而背冰面緩。鼓丘的縱剖面形狀頗似機翼,是流體中物體為減少阻力所能採取的最佳形態。在大陸冰蓋地區鼓丘常成千地密集出現,山岳冰川地區則偶然見到。槽磧壟是與鼓丘形成機製類似的長條壟狀冰川堆積地形,在鼓丘下遊因應力減低,由冰磧集中而成。中國天山烏魯木齊河上遊和博格多山四工河上遊現代冰川的前沿都曾發現近期形成的槽磧壟,高1米左右,伸延十餘米至數十米,清楚地指示冰川的流向。

冰鬥包圍的角峰冰鬥包圍的角峰

蛇形丘、冰礫阜和冰礫阜階地

這些是冰川接觸沉積形成的地貌。冰川接觸沉積是在冰川邊沿、表面和底部的冰川融水中所沉積的砂礫或粉砂層。沉積時,有冰川的支撐或包圍,冰川消亡後它們失去支撐而發生塌陷變形。蛇形丘是狹長、曲折如蛇的壠崗狀高地,兩坡對稱,丘脊狹窄。小的蛇形丘長數十米至數百米,大的可達數公裏至數十公裏,北美洲曾見有長達400公裏的蛇形丘。組成物質是分選很好的砂礫,含不少圓卵石,夾有少數冰磧透鏡體,表面一般有薄層冰磧覆蓋。冰礫阜是散布在冰川作用區的不規則分布的丘陵。與冰磧丘陵不同之處是其組成物質為有層次的砂礫層,是冰川接觸沉積。它們是冰面或冰內空穴所接納的冰水沉積物,在冰川消融時墜落地表堆積而成,由負地形變為正地形。冰礫阜階地由充填冰川兩側的冰水河道的砂礫在冰川消融時堆積形成。由冰水砂礫層組成,與河流階地不同之處是斷續分布,左右岸和上下遊階地面起伏變化大,前坡的砂礫層向谷地中心傾斜。

冰水準原和冰水階地

冰源河的流量有很大的日變化與季節變化,冰源河的泥沙負載量又很高,導致了冰川外圍地區強烈的加積,形成頂端厚、向外變薄的扇形冰水堆積體,稱為冰水扇。在大陸冰蓋外圍有許多冰水扇聯合成外沖冰水準原,在山谷冰川地區聯合成谷地冰水準原。谷地冰水準原在後期被切割則成冰水階地,冰水階地向下遊傾斜較急並逐漸尖滅,故是典型的氣候階地。由于水流很急,冰水準原的組成物質粗大而缺乏分選,砂礫層中常夾有大漂礫,並有許多鍋穴。

侵蝕地貌

概述

純粹的冰川冰是缺乏侵蝕力量的,因為它的強度很低。但是,冰川冰總是含有數量不等的岩屑,它們是冰川進行磨蝕和壓碎作用的工具。另外,處于壓力融點的冰川冰和冰床之間的應力時有變化,導致融冰水的再凍結和促進拔蝕作用。磨蝕和壓碎作用形成以粉砂為主的細顆粒物質,拔蝕則產生巨大的岩塊和漂礫。通過這些作用冰川塑造出小到擦痕、磨光面,大到冰鬥、槽谷、岩盆等冰川侵蝕地貌。

擦痕、磨光面和羊背岩

冰川擦痕是古冰川地區基岩表面最常見的冰川侵蝕微形態。

它們是底部冰中岩屑在基岩上刻劃的結果,具有指示冰流方向的意義。

冰川槽谷和懸谷冰川槽谷和懸谷

擦痕形狀多樣、大小不一,有細到肉眼難辨的擦痕,也有延伸數米至數十米的冰川擦槽。同一基岩面上出現幾組擦痕,說明冰流方向曾發生變化;相鄰地方擦痕方向不同則表示冰川底部流向的局部變化。冰川磨光面是由細小岩屑(如砂和粉砂)在質地致密的基岩面上長期磨蝕形成,實際是由密集的擦痕組成的。羊背岩是冰川侵蝕岩床造成的石質小丘。它們大體順冰川流向成群分布,長軸數米至數百米不等,有時大的羊背岩上疊加小的羊背岩。羊背岩反映冰川侵蝕的主要機製,它的迎冰面坡長而平緩光滑,是磨蝕作用造成的;背冰面陡峭、參差不齊,是冰川拔蝕作用的產物。如果羊背岩的迎冰面和背冰面都發育成流線型,便名鯨背岩。羊背岩地形主要出現在結晶岩地區。

冰鬥、刃脊和角峰

這一組冰川侵蝕地形出現在山岳冰川區的上遊,位于古雪線之上。冰鬥是山岳冰川地區最常見的冰蝕地貌之一。按位置可分為谷源冰鬥和谷坡冰鬥兩種。谷源冰鬥規模一般大于谷坡冰鬥,往往還有次一級的冰鬥分布在周圍,因而也叫圍谷。典型的冰鬥由岩盆、岩壁和岩檻3部分組成。底部為岩盆,平面上呈半圓形;三面環以陡峭的岩壁;出口處為一高起的岩檻,常有羊背岩位于其上。岩盆是一個封閉的窪地,冰川消退後積水成湖,叫冰鬥湖。冰鬥形成的主要動力是冰鬥冰川的旋轉滑動。因為冰鬥冰川有很大的積累消融梯度,雪線以下夏天消融和雪線以上冬天積累,形成“頭重腳輕”的狀態,冰川為恢復平衡需作旋轉滑動,因而在冰鬥底部挖掘成深的岩盆。但是,並不是一切冰鬥都能發育出典型的岩盆和岩檻的。20世紀60年代以來,有不少學者對世界各地的冰鬥作了形態計量研究,說明典型冰鬥多發育在冰川作用時間長並且是海洋性氣候的地區。溫冰川能利用底部滑動,故岩盆深而典型;大陸性冰川區冰鬥則缺乏岩盆。刃脊為刃狀山脊,由冰鬥的不斷擴大,鬥壁後退,相鄰冰鬥間的嶺脊變成。角峰為尖狀金字塔形的山峰,由數個冰鬥包圍形成,其發育程度是冰川地形發育成熟與否的標志之一。

冰川谷和峽灣

冰川谷是冰川作用區最明顯的冰蝕地貌類型之一。

冰川地貌圖冰川地貌圖

典型的形狀是槽谷,故亦稱冰川槽谷或U形谷。近來大量實測資料表明,大多數冰川谷的橫剖面是拋物線型,U形的出現主要與谷底被冰磧和冰水沉積充填有關。槽谷在山岳冰川地區分布在雪線之下,源頭和兩側被冰鬥包圍,主、支冰川匯合處易形成懸谷。槽谷兩側一般具有明顯的槽谷肩和冰蝕三角面。槽谷底部常見冰階(岩檻)與岩盆,兩者交替出現,積水成為串珠狀湖泊。大的冰階形成冰瀑布,如貢嘎山海螺溝冰川有高達千米的冰瀑布。大陸冰蓋或高原冰帽之下也有槽谷,這種槽谷上源沒有粒雪盆,曾被稱為冰島型槽谷。中國川西高原也有這種槽谷。峽灣是一種特殊形式的槽谷,為海侵後被淹沒的冰川槽谷。大陸冰蓋或島嶼冰帽入海處常形成很深的峽灣,如挪威西海岸的峽灣十分發育,以風光漪麗聞名于世。

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