冰川

冰川

極地或高山地區地表上多年存在並具有沿地面運動狀態的天然冰體。冰川多年積雪,經過壓實、重新結晶、再凍結等成冰作用而形成的。它具有一定的形態和層次,並有可塑性,在重力和壓力下,產生塑性流動和塊狀滑動,是地表重要的淡水資源。國際冰川編目規定:凡是面積超過0.1平方千米的多年性雪堆和冰體都應編入冰川目錄

  • 中文名稱
    冰竄·
  • 外文名稱
    glacier,ice river,ice stream
  • 冰川
    冰川或稱冰河是指大量冰塊堆積形成。

基本介紹

冰川英文是glacier,ice river,ice stream,俗稱冰河。由積雪形成並能運動的冰體。它一般可分為源頭的粒雪盆和流出的冰舌兩部分。冰川冰有一定的可塑性,受重力和壓力作用發生流動。在山區,冰川順山谷下流,其流速每年幾米至數百米不等。

冰川

冰川產生多種岩屑稱為冰積物。冰水冰積物是由稱為冰川融水的融冰中沉積下來的岩屑。有些冰積物含石塊和巨礫類似扁礫。冰積物也可能由冰川融水混入稱為冰礫泥的細礫沉積物。堆積冰磧土是融化時冰川頂部落下的岩屑。

冰川存在于極寒之地。地球上南極和北極是終年嚴寒的,在其它地區隻有高海拔的山上才能形成冰川。我們知道越往高處溫度越低,當海拔超過一定高度,溫度就會降到0℃以下,降落的固態降水才能常年存在。這一海拔高度冰川學家稱之為雪線

在南極和北極圈內的格陵蘭島上,冰川是發育在一片大陸上的,所以稱之為大陸冰川。而在其它地區冰川隻能發育在高山上,所以稱這種冰川為山岳冰川。在高山上,冰川能夠發育,除了要求有一定的海拔外,還要求高山不要過于陡峭。如果山峰過于陡峭,降落的雪就會順坡而下,形不成積雪

雪花一落到地上就會發生變化,隨著外界條件和時間的變化,經過一個消融季節未融化的雪會變成完全喪失晶體特征的圓球狀雪,稱之為粒雪,新雪的水分子從雪片的尖端和邊緣向凹處遷移,使晶體變圓的過程叫粒雪化。在這個過程中,雪逐步密實,經融化、再凍結、碰撞、壓實 ,使晶體合並 ,數量減少而體積增大,冰晶間的孔隙減少,發展成頸狀連線,稱為密實化。

積雪變成粒雪後,隨著時間的推移,粒雪的硬度和它們之間的緊密度不斷增加,大大小小的粒雪相互擠壓,緊密地鑲嵌在一起,其間的孔隙不斷縮小,以致消失,雪層的亮度和透明度逐漸減弱,一些空氣也被封閉在裏面,這樣就形成了冰川冰。粒雪化和密實化過程在接近融點的溫度下,進行很快;在負低溫下,進行緩慢。冰川冰最初形成時是乳白色的,經過漫長的歲月,冰川冰變得更加致密堅硬,裏面的氣泡也逐漸減少,慢慢地變成晶瑩透徹,帶有藍色的水晶一樣的老冰川冰。

冰川冰在重力作用下,沿著山坡慢慢流下(當然流的速度很慢),在流動的過程中,逐漸的凝固,最後就形成了冰川。當粒雪密度達到0.5~0.6克/釐米3時,粒雪化過程變得緩慢。在自重的作用下,粒雪進一步密實或由融水滲浸再凍結,晶粒改變其大小和形態,出現定向成長。當其密度達到0.84克/釐米3時,晶粒間失去透氣性和透水性,便成為冰川冰。粒雪轉化成冰川凍的時間從數年至數千年。

冰川分類

按照冰川的規模和形態, 冰川分為大陸冰蓋 ( 簡稱冰蓋)和山岳冰川(又稱山地冰川或高山冰川)。山岳冰川主要分布在地球的高緯和中緯山地區。其類型多樣,主要有懸冰川、冰鬥冰川、山谷冰川、平頂冰川。

冰川

大陸冰蓋

大陸冰蓋主要分布在南極和格陵蘭島。山岳冰川則分布在中緯、低緯的一些高山上。全世界冰川面積共有l500多萬平方公裏,其中南極和格陵蘭的大陸冰蓋就佔去1465萬平方公裏。面積超過14,000,000平方公裏的南極洲,差不多全部都被一個平均接近1,980厚的冰川覆蓋著,其東部冰層厚度可達4267米。格陵蘭冰蓋覆蓋的面積超過1,800,000平方公裏,實測最大厚度約3,350米。較小的大陸冰蓋常被稱作冰帽或冰原。地球上有兩大冰蓋,即南極冰蓋和格陵蘭冰蓋,它們佔世界冰川整體積的99%,其中南極冰蓋佔90%。格陵蘭約有83%的面積為冰川覆蓋。因此,山岳冰川與大陸冰蓋相比,規模極為懸殊。

巨大的大陸冰蓋上,漫無邊際的冰流把高山、深谷都掩蓋起來,隻有極少數高峰在冰面上冒了一個尖,遼闊的南極冰蓋,過去一直是個謎,深厚的冰層掩蓋了南極大陸的真面目。科學家們用地球物理勘探的方法發現,茫茫南極冰蓋下面有許多小湖泊,而且這些湖泊裏還有生命存在。

山岳冰川

我國的冰川都屬于山岳冰川。就是在第四紀冰川最盛的冰河時代,冰川規模大大擴大,也沒有發育為大陸冰蓋。以前有很多專家認為,青藏高原在第四紀的時候曾經被一個大的冰蓋所覆蓋,即使現在國外有些專家仍持這種觀點。但是經過考察和論證,我國的冰川學者基本上否定了這種觀點。

按照冰川的物理性質(如溫度狀況等)分為:①極地冰川,整個冰層全年溫度均低于融點;②亞極地冰川,表面可以在夏季融化外,冰層大部分低于融點;③溫冰川,除表層冬季冰結外,整個冰層處于壓力融點。極地冰川和亞極地冰川又合稱冷冰川,多分布南極和格陵蘭。溫冰川主要發育在歐洲的阿爾卑斯山、斯堪的納維亞半島、冰島,阿拉斯加和紐西蘭等降水豐富的海洋性氣候地區。

冰川

除了冰體內部的力學、熱學相互作用外,冰川作用還表現在它對地表的塑造過程,即冰川的侵蝕、搬運與堆積作用。 

形成原因

冰川是水的一種存在形式,是雪經過一系列變化轉變而來的。要形成冰川首先要有一定數量的固態降水,其中包括雪、霧、雹等。沒有足夠的固態降水作“原料”,就等于“無米之炊”,根本形不成冰川。

冰川

在高山上,冰川能夠發育,除了要求有一定的海拔外,還要求高山不要過于陡峭。如果山峰過于陡峭,降落的雪就會順坡而下,形不成積雪,也就談不上形成冰川。雪花一落到地上就會發生變化,隨著外界條件和時間的變化,雪花會變成完全喪失晶體特征的圓球狀雪,稱之為粒雪,這種雪就是冰川的“原料”。

積雪變成粒雪後,隨著時間的推移,粒雪的硬度和它們之間的緊密度不斷增加,大大小小的粒雪相互擠壓,緊密地鑲嵌在一起,其間的孔隙不斷縮小,以致消失,雪層的亮度和透明度逐漸減弱,一些空氣也被封閉在裏面,這樣就形成了冰川冰。冰川冰最初形成時是乳白色的,經過漫長的歲月,冰川冰變得更加致密堅硬,裏面的氣泡也逐漸減少,慢慢地變成晶瑩透徹,帶有藍色的水晶一樣的老冰川冰。冰川冰在重力作用下,沿著山坡慢慢流下(當然流的速度很慢),就形成了冰川。 

分布地區

冰川在世界兩極和兩極至赤道帶的高山均有分布,地球上陸地面積的1/10為冰川所覆蓋,而4/5的淡水資源就儲存于冰川(冰蓋)之中。

世界冰川

現代冰川在世界各地幾乎所有緯度上都有分布。地球上的冰川,大約有2900多萬平方公裏,覆蓋著大陸11%的面積。冰川冰儲水量雖然佔地球總水量的2%,儲藏著全球淡水量的3/4左右,但可以直接利用的很少。現代冰川面積的97%、冰量的99%為南極大陸和格陵蘭兩大冰蓋所佔有,特別是南極大陸冰蓋面積達到1398萬平方公裏(包括冰架),最大冰厚度超過4000米,冰從冰蓋中央向四周流動,最後流到海洋中崩解。

中國冰川

中國冰川面積分別佔世界和亞洲山地冰川總面積的14.5%和47.6%,是中低緯度冰川發育最多的國家。中國冰川分布在新疆、青海、甘肅、四川、雲南和西藏6省區。其中西藏的冰川數量多達22468條,面積達28645平方公裏。中國冰川自北向南依次分布在阿爾泰山、天山、帕米爾高原、喀喇昆侖山、昆侖山和喜馬拉雅山等14條山脈。這些山脈山體巨大,為冰川發育提供了廣闊的積累空間和有利于冰川發育的水熱條件。通過考察發現,中國冰川面積中大于100平方公裏的冰川達33條,其中完全在中國境內最大的山谷冰川是音蘇蓋提冰川,面積為392.4平方公裏,最大的冰原是普若崗日,面積達423平方公裏,最大的冰帽是崇測冰川,面積達163平方公裏。

中國山岳冰川按成因分為大陸性冰川和海洋性冰川兩大類。總儲量約51300億立方米。前者佔冰川總面積的80%,後者主要分布在念青唐古拉山東段。按山脈統計,昆侖山、喜馬拉雅山、天山和念青唐古拉山的冰川面積都超過7000平方千米,四條山脈的冰川面積總計40300平方千米,約佔全國冰川總面積的70%,其餘30%的冰川面積分布與喀喇昆侖山、羌塘高原、帕米爾、唐古拉山、祁連山、岡底斯山、橫段山及阿爾泰山。

地貌特征

雪線

一個地方的雪線位置不是固定不變的。季節變化就能引起雪線的升降,這種臨時現象叫做季節雪線。隻有夏天雪線位置比較穩定,每年都回復到比較固定的高度,由于這個緣故,測定雪線高度都在夏天最熱月進行。就世界範圍來說,雪線是由赤道向兩極降低的。珠穆朗瑪峰北坡雪線高度在6000米左右,而在南北極,雪線就降低在海平面上。雪線是冰川學上一個重要的標志,它控製著冰川的發育和分布。隻有山體高度超過該地的雪線,每年才會有多餘的雪積累起來。年深日久,才能成為永久積雪和冰川發育的地區。

冰川

粒雪盆

雪線以上的區域,從天空降落的雪和從山坡上滑下的雪,容易在地形低窪的地方聚集起來。由于低窪的地形一般都是狀如盆地,所以在冰川學上稱其為粒雪盆。粒雪盆是冰川的搖籃。聚積在粒雪盆裏的雪,究竟是怎樣變成冰川凍的呢?雪花經過一系列變質作用,逐漸變成顆粒狀的粒雪。粒雪之間有很多氣道,這些氣道彼此相通,因此粒雪層仿佛海綿似的疏松。有些地方的冰川粒雪盆裏的粒雪很厚,底部的粒雪在上層的重壓下發生緩慢的沉降壓實和重結晶作用,粒雪相互聯結合並,減少空隙。同時表面的融水下滲,部份凍結起來,使粒雪的氣道逐漸封閉。被包圍在冰中的空氣就此成為氣泡。這種冰由于含氣泡較多,顏色發白,容重約為0.82~0.84克/立方釐米,也有人把它專門叫做粒雪冰。粒雪冰進一步受壓,排出氣泡,就變成淺藍色的冰川冰。巨厚的冰川冰在本身壓力和重力的聯合作用下發生塑性流動,越過粒雪盆出口,蜿蜒而下,形成長短不一的冰舌。長大的冰舌可以延伸到山谷低處以至谷口外。發育成熟的冰川一般都有粒雪盆和冰舌,雪線以上的粒雪盆是冰川的積累區,雪線以下的冰舌是冰川的消融區。二者好像天平的二端,共同控製著冰川的物質平衡,決定著冰川的活動。雪線正好相當于天平的支點。

冰鬥

在河谷上源接近山頂和分水嶺的地方,總是形成一個集水漏鬥的地形。當氣候變冷開始發育冰川的時候,這種靠近山頂的集水漏鬥,首先為冰雪所佔據。冰雪在集水漏鬥中積累到一定程度,發生流動而成冰川。冰川對谷底及其邊緣有巨大的刨蝕作用,它象木匠的刨子和銼刀那樣不斷地工作,原來的集水漏鬥逐漸被刨蝕成三面環山、宛如一張藤椅似的盆地形伏。這種地形叫做冰鬥。冰鬥大多發育在雪線附近的高程上。

一般山谷冰川,往往爬上冰坎,才能看到白雪茫茫的粒雪盆。當冰川消失之後,這樣的盆底就是一個冰鬥湖泊。高山上常常可以見到冰鬥湖,它們有規則地分布在某個高度上,代表著古冰川時代的雪線高度。

冰磧

水凍結成冰,體積要增加9%左右。當融化的冰雪水在晚上重新在岩石裂縫裏凍結時,對周圍岩體施展著強大的側壓力,壓力最大可達2噸/平方釐米。在這樣強大的凍脹力面前不少岩石都破裂了。寒凍風化作用不僅在山坡裸露的地方進行,在冰川底床也能進行。這是因為冰川底床有暫時的壓力融水,融水滲入谷底岩石裂縫裏,凍結時也產生強大的凍脹力。寒凍風化作用不停地在山坡上和冰川底床製造松散的岩塊碎屑,山坡上的碎屑在重力作用下滾落到冰川上,底床裏的碎屑更容易被冰川挾帶著一起流動。冰川挾帶的碎石岩塊通稱為冰磧。冰川表面的岩石碎塊稱為表磧,冰川內部的叫內磧,冰川底部的叫底磧,冰川兩側的是側磧。側磧靠近山坡,碎石岩塊的來源豐富,因而側磧又高又大,象左右二道夾峙著冰川的巍巍城牆。到冰舌前端,二條側磧大多交匯在一起,連成環形的終磧。終磧象高大的城堡,拱衛著冰川,攀登冰川的人,必須首先登臨終磧,才能接近冰川。我國西部不少終磧高達二百餘米。並不是所有冰川都有終磧的,前進迅速和後退迅速的冰川都沒有終磧,隻有冰川在一個地方長期停頓時,才能造成高大的終磧。兩條冰川匯合時,相鄰的兩條側磧合為一條中磧。樹枝狀山谷冰川表面中磧很多,整個冰川呈現黑白相間的條帶狀。冰磧是冰川搬運和堆積的主要物質,也是冰川改變地球面貌的證據之一。

冰川年輪

粒雪盆中的粒雪和冰層大致保持平整,層層迭置。每一年積累下來的冰層,在冰川學上叫做年層。冬季積雪經夏季消融後,形成一個消融面,消融面上污化物較多,所以也叫做污化面。污化面是劃分年層的天然標志。有了年層,冰層就能像樹輪一樣被測出年齡來。由于冰川在形成的時候封存了一些空氣和塵埃,冰川學家能夠從中提取氣泡和塵埃分析當時的氣候

冰面湖

冰面湖的形成主要有三種形式。一種是冰川上的冰下河道融蝕冰川,產生巨大的洞穴或隧道,洞穴頂部塌陷,便形成較深較大的長條形湖泊。一種是冰川低陷處積水,在夏季產生強烈的融蝕作用而形成的。另外,冰川周圍嶙峋的角峰,經常不斷地崩落下岩屑碎塊。如果較大體積的岩塊覆蓋在冰川上,引起差別消融,就能生長成大小不等的冰蘑菇。如果崩落的岩塊較小,在陽光下受熱增溫就會促進融化,結果岩塊陷人冰中,形成圓筒狀的冰杯。冰杯形成速度很快,在冰面上形成大大小小的積水潭,在夏天消融期間,冰面積水溫度較高,有時竟達到5℃。因此積水的融蝕作用強烈,能把蜂窩狀的冰杯逐漸融合一起,形成寬淺的冰面湖泊。冰面湖給冰川景色增添了更為絢麗多彩的風光。夏天,每當朝日初升或夕陽西下的時候,碧瓤瓤的湖面上霞光萬道,燦爛奪目。

冰洞

夏季,冰川經常處于消融狀態中。冰川的消融分為冰下消融、冰內消融和冰面消融三種。地殼經常不斷向冰川底部輸送熱量,從而引起冰下消融。不過冰下消融對于巨大的冰川體來說,是微不足道的。 當冰面融水沿著冰川裂縫流入冰川內部,就會產生冰內消融。冰內消融的結果,孕育出許多獨特的冰川岩溶現象,如冰漏鬥、冰井、冰隧道和冰洞等(我們知道雲南石林是由喀斯特地貌形成的,由冰內消融引起的冰川地貌很像喀斯特地貌,冰川學家稱這種冰川形態為喀斯特冰川)。

冰鍾乳

冰川上的融水,在流動過程中,往往形成樹枝狀的小河網,時而曲折蜿流,時而潛人冰內。在一些融水多面積大的冰川上,冰內河流特別發育。當冰內河流從冰舌末端流出時,往往沖蝕成幽深的冰洞。洞口好像一個或低或高的古城拱門。從冰洞裏流出來的水,因為帶有懸浮的泥距沙,象乳汁一樣濁白,冰川學上叫冰川乳。當冰川斷流的時候,走進冰洞,猶如進入一個水晶宮殿。有些冰川,通過冰洞裏的隧道,一直可以走到冰川底部去。冰洞有單式的,有樹枝狀的,洞內有洞。洞中冰柱林立,冰鍾乳懸連,洞璧的花紋十分美麗。有的冰洞出口高懸在冰崖上,形成十分壯觀的冰水瀑布。

冰塔

冰面差別消融產生許多壯麗的自然景象,如冰橋、冰芽、冰牆和冰塔等。尤其是冰塔林,吸引了不少人的註意。珠穆朗瑪峰和希夏邦馬峰地區的很多大冰川上,發育了世界上罕見的冰塔林。一座又一座數十米高的冰塔,仿佛用漢白玉雕塑出來似的,它們朝天聳立在冰川,千姿萬態。有的像西安大雁塔、小雁塔的塔尖,有的像埃及尼羅河畔的金字塔,有的像僵臥的駱駝,有的又像伸向蒼穹的利劍。

冰蘑菇

冰川周圍嶙峋的角峰,經常不斷地崩落下岩屑碎塊。如果崩落的岩塊較小,在陽光下受熱增溫就會促進融化,結果岩塊陷人冰中,形成圓筒狀的冰杯,進而形成冰面湖。如果較大體積的岩塊覆蓋在冰川上,引起差別消融,當周圍的冰全部融化了,而大石塊因為遮住了太陽輻射,其下的冰沒有融化,就能生長成大小不等的冰蘑菇。

冰川

龍膽

冰川融水涓涓細流,匯百川成滔滔江河,奔瀉千裏構成我國主要的水系,哺乳偉大的民族。萬裏長江的源頭就發育在唐古拉山格拉丹冬雪山。在我國西北地區,綠洲農田大部分依賴發源于高山冰雪帶的大小河流,因此人們常把冰川融水比喻成綠洲的命脈。

高山生物

在南極、北極有一大批生物在活躍著,如企鵝、北極熊等。同樣在山岳冰川上也有各種各樣的生物。攀登珠穆朗瑪峰的登山運動員,有一次就在6000多米雪線以上的地方和一隻凶猛的雪豹狹路相逢。雪豹很能適應高山冰雪環境,在山坡雪地和冰川上經常留下它們覓食的足跡和它們吃剩的動物屍骨。

雪雞也是冰川區特有的珍貴禽鳥,在我國許多冰川附近都有。雪雞不善飛,常棲息在冰川邊緣的冰磧上,食蝴蝶之類的昆蟲和雪蓮等植物為生。它的顏色和岩石差不多,是天然的保護色。雪雞生活的高度很驚人,在珠穆朗瑪峰北坡,6000米高度上還能見到它們。

善飛的高山禽鳥創造了許多飛翔高度記錄。登山運動員在珠穆朗瑪峰7000米左右的北拗上,見到過黃嘴山鴉。禿鷲在8000多米的高空中還泰然自若地飛翔。就連岩鴿本領也不小,有一次,登山隊員看到一隻岩鴿由南向北飛過了8300米高的山脊。

雪線附近的植物也不少。在珠穆朗瑪峰地區5600米以上的地方,鳳毛菊、墊狀蚤綴、高山毛莨和龍膽等生長很好。各種鮮艷顏色的地衣苔蘚在裸露的岩石和冰磧上更是斑斑點點,繁若星辰。在海洋性冰川地區,高山杜鵑種類繁多,接近冰川雪線生長。當春天萬物蘇醒時,各種顏色的杜鵑花迎風開放,另是一番壯麗景色。

雪蓮是冰川雪線附近的大型植物之一。天山、祁連山、唐古拉山和昆侖山,都有它們生長。特別是天山雪蓮,幼株遍身披毛,夏天盛開時花大如碗(照片27),是一種很好的葯用植物。《新疆中草葯手冊》把它列為珍貴葯材,治療風濕性關節炎很有成效,還有活血的功效。

相關作用

侵蝕作用

冰川有很強的侵蝕力,大部分為機械的侵蝕作用,其侵蝕方式可分為幾種:

(1)拔蝕作用:當冰床底部或冰鬥後背的基岩,沿節理反復凍融而松動,若這些松動的岩石和冰川凍結在一起,則當冰川運動時就把岩塊拔起帶走,這稱為拔蝕作用。經拔蝕作用後的冰川河谷其坡度曲線是崎嶇不平的,形成了梯形的坡度剖面曲線。

(2)磨蝕作用:當冰川運動時,凍結在冰川或冰層底部的岩石碎片,因受上面冰川的壓力,對冰川底床進行削磨和刻蝕,稱為磨蝕作用。磨蝕作用可在基岩上形成帶有擦痕的磨光面,而擦痕或刻槽是冰川作用的一種良好證據,其方向可以用來指示冰川行進的方向。

(3)冰楔作用:在岩石裂縫內所含的冰融水,經反復凍融作用,體積時漲時縮,而造成岩層破碎,成為碎塊,或從兩側山坡墜落到冰川中向前移動。

(4)其他:當融冰之水進入河流,其常夾有大體積之冰塊,會產生強大撞擊力破壞下遊的兩岸岩石。

冰川侵蝕力的強弱受到下列因素的影響:

(1)冰層的厚度和重量。重厚者侵蝕力強。

(2)冰層移動的速度。速度大者侵蝕力強。

(3)攜帶石塊的數量。攜帶數量越多越重者,侵蝕力越強。

(4)地面岩石之粗糙或光滑。粗糙地面較易受冰川之侵蝕。

(5)底岩的性質,底岩松軟者較易受侵蝕。

(6)岩層之傾斜方向與冰川移動方向一致者,易遭侵蝕。

因侵蝕作用而造成的冰蝕地貌

(1)冰鬥:為山谷冰川重要冰蝕地貌之一,形成于雪線附近,在平緩的山地或低窪處積雪最多,由于積雪的反復凍融,造成岩石的崩解,在重力和融雪水的共同作用下,將岩石侵蝕成半碗狀或馬蹄形的窪地,典型的冰鬥于是形成。冰鬥的三面是陡峭岩壁,向下坡有一口,若冰川消退後,窪地水成湖,即冰鬥湖。

(2)刃脊、角峰、冰啞: 若冰鬥因為挖蝕和凍裂的侵蝕作用而不斷的擴大,冰鬥壁後退,相鄰冰鬥間的山脊逐漸被削薄而形成刀刃狀,稱為刃脊。而幾個冰鬥所交匯的山峰,形狀很尖,則稱為角峰。在刃脊之間的低下鞍部處,則為冰啞。

(3)削斷山嘴、U型谷、石窪地:當山谷冰川自高地向低處移動,山嘴被削平成三角形,稱為削斷山嘴。又因為冰川谷的橫剖面形狀如U字形,故稱U型谷。U型谷兩側有明顯的谷肩,谷肩以下的谷壁較平直,底部寬而平,若是在冰川谷的底部,因冰川的挖蝕,而造成向下低凹的水坑,石地。

(4)峽灣:在高緯度地區,冰川常能伸入海洋,在岸邊侵蝕成一些很深的U型谷,當冰退以後,海水可以沿谷進入很遠,原來的冰谷便成峽灣。

(5)懸谷:懸谷的形成是來自于冰川侵蝕力的差異,主冰川因冰層厚、下蝕力強,故U型谷較深;而支冰川因為冰層薄、下蝕力弱,故U型谷較淺。因為在支冰川和主冰川的交匯之處,常有冰川底高低的懸殊,當支冰川的冰進入主冰川時必為懸掛下墜成瀑布狀,稱之為懸谷。

冰川

(6)羊背石:為冰川基床上的一種侵蝕地形,是由基岩組成的小丘,常成群分布,遠望如匍匐的羊群,故稱為羊背石。其平面為橢園型,長軸方向與冰流動方向一致,向冰川上遊方向的一坡由于冰川的磨蝕作用,坡面較平,坡度較緩,並有許多擦痕;而在另一側,受冰川的挖蝕作用,坡面坎坷不平,坡度也較陡。羊背石的形成,是由于岩層是軟硬相間的排列,當侵蝕、風化的作用查行時,軟的岩層會被侵蝕的較多較深;而硬的岩石抵抗侵蝕、風化的能力較強,所以在侵蝕、風化後,硬的岩層會較軟的岩層高,形隆起的橢園地形,一面受磨蝕、一面受挖蝕。

(7)冰川磨光面、冰川擦痕:在羊背石上或U型谷谷壁及在大漂礫上,常因冰川的作用而形成磨光面,當冰川搬運物是砂和粉砂時,在較致密的岩石上,磨光面更為發達;若冰川搬運物為礫石,則在谷壁上刻蝕成條痕或刻槽,稱之為冰川擦痕,擦痕的一端粗,另一端細,粗的一端指向上遊。

搬運作用

由于冰川的侵運作用所產生的大量松散岩屑和從山坡崩落得碎屑,會進入冰川系統,隨冰川一起運動,這些被搬運的岩屑稱為冰磧物,依據其在冰川內的不同位置,可分為不同的搬運類型:

(1)表磧:出露在冰川表面的冰磧物。

(2)內磧:夾在冰川內的冰磧物

(3)底磧:堆積在冰川谷底的冰磧物。

(4)側磧:在冰川兩側堆積的冰磧物。

(5)中磧:兩條冰川匯合後,其相鄰的側磧即合而為一,位于會合後冰川的中間稱為中磧。

(6)終磧(尾磧):隨冰川前進,而在冰川末端圍繞的冰磧物,稱為終磧。

(7)後退磧:由于冰川在後退的過程中,會發生局部的短暫停留,而每一次的停留就會造成一個後退磧。

(8)漂石:冰川的搬運作用,不僅能將冰磧物搬到很遠的地方,也能將巨大的岩石搬到很高的部分,這些被搬運的巨大岩塊即稱為漂石,其岩性和該地附近基岩完全不同。 冰川的搬運能力很強,但相對地,冰川的淘選能力很差。

堆積作用

冰川攜帶的砂石,常沿途拋出,故在冰川消融以後,不同形式搬運的物質,堆積下來便形成相應的各種冰磧物。所謂冰磧物,是指由冰川直接造成的不成層冰積物。而冰積物,就是指直接由冰川沉積的物質,或由于冰水作用的沉積物,及因為冰川作用而沉積在河流湖泊海洋中的物質。 冰積物可分為不成層的冰積物和成層的冰積物兩者:

(1)不成層的冰積物:此種冰積物是由冰川後退時所遺留的石礫所造成,因為冰融化而遺留于地面的堆積物大小不一,石塊為少帶有稜角、表面為被磨光或帶有擦痕,堆積後為不現層理,此種雜亂無層理的冰積物,常稱為冰礫土而由冰磧物所形成的冰磧地形有:

冰磧丘陵(基磧丘陵):冰川消融後,原有的表磧內磧中磧都沈到冰川谷底,和底磧合稱為基磧,這些冰磧物受到冰川谷底地形的影響,堆積成坡狀起伏的丘陵,稱為冰磧丘陵。大陸冰川區的冰磧丘陵規模較大,而山谷冰川所形成的冰磧丘陵,規模要小的多。

冰川

側磧堤:是由側磧和表磧在冰川後退處共同堆積而成的,位于冰川谷兩側,成堤狀向冰川上遊可一直延伸至雪線附近,而向下遊常可和終磧堤相連。

終磧堤:終磧堤所反應出的是冰川後退時的暫時停頓階段,若冰川的補給和消融處于平衡狀態,則冰川的末端可略作停留于某一位置,這時由冰川搬運來的物質,將可在冰川尾端堆積成弧狀的堤,稱為終磧堤。大陸冰川的終磧堤高度較小,長度可達幾百公裏,弧形曲率較小;反之,山谷冰川的終磧堤高度可達數百米,長度較小,弧形曲率較大。

鼓丘:鼓丘是由冰積物所組成的一種丘陵,約成橢圓形,長軸與水流方向一致,迎冰面是陡坡,背冰面是一緩坡,其縱剖面為不對稱的上凸形。一般認為鼓丘是由于冰川的搬運能力減弱,底磧遇到阻礙所堆積而成的。其主要分布在大陸冰川終磧堤以內的幾公裏到幾十公裏,常成群出現,造成鼓丘田;山谷冰川的鼓丘數量較少。

(2)成層的冰積物:此為冰川與融冰之水共同沉積的結果,冰川所攜帶的物質受到融化後的冰水沖刷及淘洗,會依照顆粒的大小,堆積成層,形成冰水堆積物,而在冰川邊緣由冰水堆積物所組成的各種地貌,稱為冰水堆積地貌。有下列幾種類型:

冰水沉積、冰水扇 、外沖平原:在冰川末端的冰融水所攜帶的大量砂礫,堆積在冰川前面的山谷或平原中,就形成冰水沉積;若是在大陸冰川的末端,這類的沉積物可綿延數公裏,在終磧堤的外圍堆積成扇形地,就叫冰水扇;數個冰水扇相連,就形成廣大的冰水沖積平原,又名外沖平原。在這些地形上,沉積物呈緩坡傾向下遊,顆粒度亦向下遊變小。

冰水湖、季候泥:冰水湖是由冰融水形成的,因為冰川後退時,前面的冰積物會阻塞冰川的通路,常可以積水成湖。冰水湖有明顯的季節變化,夏季的冰融水較多,大量物質進入湖泊,一些較粗的顆粒就快速沉積,而細的顆粒還懸浮在水中,顏色較淡;而冬季的冰融水減少,一些長期懸浮的細顆粒黏土才開始沉積,顏色較深。這樣一來,在湖泊中就造成了一粗一細很容易辨認的兩層沉積物,叫做季候泥。

冰礫埠:冰礫埠為有層理並經分選的細粉砂所組成的,形狀為圓形或不規則的小丘。冰礫埠上部通常有一層冰磧層,冰礫埠是由于冰面上的小湖小河或停滯冰川的穴隙中的沉積物,在冰川消融後沈落到底床堆積而成,其與鼓丘不同之處,在于冰埠的形狀很不規則,且為成層狀。在大陸冰川和山谷冰川都有發育冰礫埠。

冰礫埠階地:在冰川兩側,由于岩壁和側磧吸熱較多,且冰川兩側的冰面要比中間來的低,所以冰融水就匯集在這,形成冰側河流,並帶來冰水物質,等到冰水消後,這些物質就堆積在冰川谷兩側,形成冰礫埠階地,它隻發育在山谷冰川中。

鍋穴(冰穴): 冰水準原上常有一種圓形窪地,稱為鍋穴。其形成是由于冰川耗損時,有些殘冰被孤立而埋入冰水沉積物中,等到冰融化後引起塌陷,而造成鍋穴。

蛇形丘: 蛇形丘是一種狹長曲折的地形,呈蛇形灣曲,兩壁陡直,丘頂狹窄,其延伸的方向大致與冰川的流向一致,主要分布在大陸冰川區。蛇形丘的成因主要為:

1.在冰川消融時,冰融水沿冰川裂隙滲入冰川下,在冰川底部流動,形成冰下隧道,待冰完全融解後,隧道中的砂礫就沉積而形成蛇形丘。

2.在夏季,冰融水增多,冰積物在冰川末端形成冰水三角洲,等到下一個夏季,冰川再次後退,再形成一個冰水三角洲,如此反復不斷,一個個冰水三角洲連起來,便形成串珠狀的蛇形丘了。

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冰川

美國國家地理網站和《每日郵報》報道,格陵蘭最大冰川之一2010年8月發生大規模崩裂現象,斷裂的浮冰面積相當于4個曼哈頓大小,可能是歷史上有記錄以來從冰川上崩離的最大一座浮冰島。據報道,科學家2010年8月6日宣布,一塊巨大的浮冰5日從格陵蘭彼得曼冰川上崩離,形成一座260平方公裏的巨大浮冰島,相當于4個曼哈頓大小,含水量可以滿足全美國120天的公共自來水需求。

彼得曼冰川是格陵蘭現存的兩座最大的冰川之一,距北極1000公裏。5日拍攝的衛星照片顯示,彼得曼冰川70公裏長的冰架損失了近1/4,可能是歷史上有記錄以來最大規模的一次冰川崩裂。上一次類似規模的冰川崩裂發生在1962年,由于記錄缺失,科學家無法確定當時形成的浮冰島的面積。

據悉,彼得曼冰川近兩年來一直處于不斷崩裂的狀態。專家稱冰架斷裂是一個正常的過程,隨時都在發生,但是像這一次的規模卻非常罕見,目前還無法確定這是否與人為造成的溫室效應有關,而2010年上半年的氣溫確實達到了歷史上的最高值。

融化冰川

凍的組成有三種:首先,冰處于水的融點時為冰水混合體,凍的體積和水的體積相互交融,這樣就不會影響水的體積;其次,水完全結為冰,但是水仍存在于凍的底部,一般結凍的湖面都有這種現象,這種水仍受到凍的壓力,體積不會被冰變化;最後,降水過程在陸地上形成冰川,這種冰是我們要接下來討論的,對于這種冰,水的體積的增量完全等于凍的融化量。

水的體積是不變化的。眾所周知,雲的多少是經常變化的,所以水的存在完全是用地表的平均體積來評價的。一般情況下,水的重量也是不變化的,而凍的形成使同體積的水分子質量下降。冰內微小的水分會影響整個冰塊的結構特徵。

CO2含量對地球的氣溫產生了不到1攝氏度的貢獻;其實,這個貢獻是個平均值。平均到什麽程度了呢?某地升溫10度,某地降溫10度,對地球來說,平均氣溫是“不變的”。地球的冷熱交替主要是海洋造成的,然而某些地方氣溫異常會導致水溫變化而使洋流中斷、漸弱或改變。冷的地方變熱,熱的地方就會變冷。不平均導致了冰川的大規模破損。

1億年以前,地球可能有過全部冰雪融化的情況。這種情況下,洋流作用變緩,有些地方異常幹燥而無降水。小行星並不是恐龍滅絕的主因,而是氣候變化,植被減少導致。

全球氣候的變化導致了冰川的加劇分解,冰一旦落于水面,不需要融化就使水的體積增大,這是阿基米德原理。全球海洋面積佔總表面積71%,如果這些面積上面放上從南、北極融化的水,會使水面增高60多米。

假設凍的融化後的體積為V,地球半徑為R,融化後地球半徑為r,已知球體積公式為4πr³/3,所以:

4πr³/3-4πR³/3=V => Δ=r-R=³√(3V/4π+R³)-R,①式

下面是資料:

北極(格陵蘭) 總面積2166086km²,冰佔總面積81%。已知冰川面積1755637km²,冰川整體積2850000km³。

南極 總面積 約14000000km²,冰佔總面積98%(平均厚1.6km)。冰川整體積21952000km³,佔世界淡水的90%。

綜上,南北極冰川體積為24802000km³。

地球赤道半徑6378.1km,兩極半徑6356.8km,這些資料代入①式得Δ≈48m。如果隻考慮海洋上部的體積,則為

4πr³/3·γ-4πR³/3·γ=V => Δ=r-R=³√(3V/4πγ+R³)-R,②式

其中γ=71%,求得Δ≈68m。

綜合①,②式結果,海水上升大概48-68米。

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