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冰川地貌景色

2019-12-31 05:30

冰川侵蚀作用形成的谷地。又称冰川槽谷或U形谷。

冰川是准塑性体,冰川的运动包含内部的运动和底部的滑动两部分,是进行侵蚀、搬运、堆积并塑造各种冰川地貌的动力。但它不是塑造冰川地貌的唯一动力,是与寒冻、雪蚀、雪崩、流水等各种应力共同作用,才形成了冰川地区的地貌景观。

冰川谷在山岳冰川地区分布在雪线之下,源头和两侧被冰斗包围,主、支冰川汇合处易形成悬谷。两侧是陡坡壁,上方是谷肩,常见冰蚀三角面。谷底部纵剖面上常见冰阶或称岩槛和岩盆。岩盆积水为湖,与岩槛交替出现,呈串珠状湖。

广泛分布于欧洲、北美洲和中国西部高原山地。分现代冰川地貌和古代冰川地貌两种。前者仅限于约占陆地面积10%的现代冰川分布区;后者主要指第四纪古冰川(最大覆盖范围占陆地面积的32%)塑造的地貌。

实际测量资料证明,大多数冰川谷的横剖面呈抛物线形。冰川谷形态与冰川侵蚀和堆积作用的性状有关。冰川谷在山岳冰川地区分布在雪线之下,源头和两侧被冰斗包围,主、支冰川汇合处易形成悬谷。两侧是陡坡壁,上方是谷肩,常见冰蚀三角面。谷底部纵剖面上常见冰阶或称岩槛和岩盆。岩盆积水为湖,与岩槛交替出现,呈串珠状湖。高、大的岩槛往往形成冰瀑布。大陆冰盖与高原冰帽之下的槽谷上源没有粒雪盆,曾被称为冰岛型槽谷。冰川谷的形成是冰川下蚀和侧蚀展宽的结果。

冰川地貌是鉴别冰川作用范围和性质的标志,对研究古地理和古气候环境的变迁有重大意义。因冰碛物的工程地质特性不同于其它沉积物,故研究冰川沉积地貌有较大实践意义。

冰川是塑造地表形态的一种外力作用,在高山和高纬地区,这种作用尤为显著。我国虽地处中、低纬,但是在西部(大致东经102°线以西)却有巨大的高山和高原, 由于特殊的地势条件和气候条件,所以广泛发育了现代高山冰川。 据粗略计算,那里现代冰川总面积约为44000km2。北起阿尔泰山(雪线高度3000~3400m),南至喜马拉雅山(北坡雪线高度6000~6200 m,南坡为5000 m),西自帕米尔高原(雪线高度约5000 m),东到川滇横断山系(雪线高度4600~4700 m),分布着各种类型的现代高山冰川及其塑造的地貌。现代冰川是第四纪冰期古雪线较现代雪线要低数百米甚至千余米,那时 冰川规模超过现代冰川许多倍,冰川侵蚀和堆积地貌不仅遍及我国西部山区,甚至东部一 些山地也有第四纪冰川作用的遗迹。

我国西部高山区发育的现代冰川,按其活动情况可分为两种:大陆性冰川、海洋性冰川。大陆性冰川受干燥大陆性气候影响 ,冰温很低,冰舌表面以下的活动层温度为-1℃到-10℃,冰内与冰下消融较弱,融水量小,冰流速度低,冰川剥蚀和搬运能力较差。海洋性冰川发育地区降水丰富,冰舌处冰温接近0℃,冰内和冰下消融强烈,冰川流动速度大,冰川剥蚀和搬运能力强。根据冰川的形态则可分为:冰斗冰川、悬冰川、山谷冰川(包括土耳其斯坦型冰川、复式山谷冰川、树枝状山谷冰川、宽尾冰川)、平顶冰川和高原冰川等。

高原冰川

高原冰川与平顶冰川主要区别在于冰川边缘有明显的冰舌向四周伸出。这类冰川在斯堪的冰舌向四周伸出。这类冰川在斯堪的纳维亚冰川。航摄像片86、图69反映的冰川是介于平顶冰川与高原冰川之间的过渡类型(有人认为我国西部高山、高原上发育平顶冰川,也属高原冰川的性质)。冰川中央有基岩出露的山峰,但高度不大。除此以外,冰川表面向四周倾斜,无明显起伏。航片上冰川表面色调差别显示下伏地区的起伏情况,反映了冰川厚度不大的特点。

平顶冰川

平顶冰川又称帽状川或冰帽。一般发育在高山山体上部夷平面上。平顶冰川形如薄饼,又象白色的冰雪帽子覆盖在山顶上。边缘轮廓平滑整齐,有的则从边缘伸出短小的冰川舌。平顶冰川位于高山上部,因此几乎完全没有表碛,整个冰川表面也没有角峰巉崖。冰川上层是粒雪,下层是冰川冰,一般厚度不大。分布数量少面积也较小。

悬冰川

悬冰川是现代高山冰川类型中最小的一种。面积很小,很少超过一平方公里。冰川厚度一般仅一、二十米左右,斜贴在山坡上,平面形状如盾形。

冰斗冰川

冰斗冰川是分布在高山上部洼地中的冰川。储存冰雪的洼地称为冰斗。在冰川发育前,大部分洼地是集水盆地或地势平缓的地形。当气候转冷开始发育冰川时,这里首先积累了大量的冰雪,达到一定厚度后,在自身的压力和重力作用下发生运动成冰川。图示为我国珠穆朗玛峰地区典型的冰斗冰川。

冰斗冰川的轮廓近似卵圆形或三角形,表面微凹,向粒雪盆(雪线以上积累冰雪的洼地)出口方向缓缓倾斜,而其它三个方向都由陡峭山坡环绕。冰斗冰川没有或仅有短小的冰川舌,冰舌面积小于粒雪盆面积。有长大的冰舌沿谷地延伸的冰川,称为山谷冰种。介于冰斗冰川和山谷冰川之间的类型,称为冰斗-山谷冰斗。冰斗冰川可分为两种:一种是发育在谷地两侧山坡盆地中的,称谷坡冰斗冰川;一种是发育在主谷的源头,称谷源冰斗冰川。相邻的三个以上谷源冰斗冰川包围着一个尖锐的角锥头山峰,称为角峰,平面图形呈放射状。

冰蚀地貌

冰蚀地貌是指第四纪冰川作用所遗留下来的地貌。第四纪冰种形成的地貌分为侵蚀地貌和堆积地貌。这些地貌主要有冰斗、角峰、刃脊,冰川谷等。

分类

冰川地貌按成因分为侵蚀地貌和堆积地貌两类。

现代冰川作用区的冰体部分按形态分为:

①大陆冰盖。面积>50000公里的陆地冰体,如南极冰盖和格陵兰冰盖;

②冰帽。数千公里至50000公里的陆地冰体,规模巨大的山麓冰川和平顶冰川都可发育为冰帽;

③山地冰川。又分为冰斗冰川、悬冰川、谷冰川、平顶冰川和山麓冰川等。冰川消融可形成冰面河流、冰塔林和表碛丘陵等冰川融蚀地貌。

冰川侵蚀地貌一般分布于冰川上游,即雪线以上位置,形态类型有角峰、刃脊、冰斗、冰坎、冰川槽谷及羊背石、冰川刻槽等磨蚀地貌。冰川沉积地貌分布于冰川下游,形态类型包括终碛垅、侧碛垅、冰碛丘陵、冰碛台地、底碛丘陵和底碛平原、鼓丘与漂砾扇,以及由冰水沉积物组成的冰砾阜、蛇形丘、冰水阶地台地和冰水扇等。大陆冰盖和山地冰川的地貌组合有较大差异。前者冰体从中心向四周流动,以冰盖前缘广泛发育冰碛、冰水堆积地貌和大面积的冰蚀凹地为特征,没有侧碛垅,只有在孤立的冰原岛山地区才出现冰蚀地貌。

山地冰川受地形限制,与周围基岩接触面大,造成的冰蚀地貌类型众多。此外,山地冰川地貌的分带性也比大陆冰盖和冰帽的地貌分带性强,有明显的垂直分带和水平分带。在冰川纵剖面上,从山体中心到冰川外围,依次为角峰——冰斗——冰坎——羊背石——磨光面——底碛平原或丘陵——终碛垅——冰水扇;在横剖面上,从高到低依次为刃脊——槽谷肩——冰蚀崖——侧碛垅——冰床。山地冰川地貌的发育程度与气候条件、原始地形和新构造运动有关。在海洋性气候条件下,山地新构造强烈,地形陡峻,则冰蚀作用强盛,冰蚀地貌和冰碛地貌较发育,但因冰期后流水作用较强,破坏较严重;在大陆性气候条件下,地形较和缓,则冰蚀地貌和冰碛地貌发育较差,但后期流水侵蚀弱,冰川地貌易于保存。

分布特点

中国东经120°以西,北起阿尔泰山、天山、帕米尔,南至青藏高原、横断山区,巨大的高原高山上,现代冰川和古代冰川都很发育,冰川及其雕塑的冰川地貌广泛分布。粗略估计,现代冰川面积总计4.4万km2,其中约五分之一分布在天山冰川区。现代雪线大体自北而南、自边缘山地向青藏高原内部升高,阿尔泰山现代雪线为海拔3000-3400m,天山3600-4200m,祁连山4300-5200m(西高东低、南高北低),昆仑山西端5500-5700m,喀喇昆仑山5000m,珠穆朗玛峰地区5000-6000m。第四纪冰期古雪线比现代雪线低数百至千余米,当时的冰川规模比现代冰川大许多倍,但由于内陆干旱气候限制,其分布地域仍很有限,所以古冰川和现代冰川刨蚀或堆积地貌范围都不大,冰川刨蚀力弱,故冰川和槽谷均较宽浅,只是冰水堆积作用影响所至,可达河西走廊及一些内陆盆地。

地貌景观

大陆冰盖很少受下伏基岩地形的控制,冰盖形态单调,其塑造的地貌景观也不甚复杂。从冰盖中心到外围,冰川地貌作有规律的带状分布:最内部是侵蚀区,出现大量的冰蚀湖泊,如芬兰曾是第四纪时期冰盖的中心,有“千湖之国”之称;此带之外鼓丘成群出现;鼓丘带之外为散乱的冰碛丘陵和冰砾阜景观,蛇形丘也分布其中;再外即为标志着古冰川边界的终碛系列和宏伟的外冲冰水平原。

山岳冰川地貌的规模不及大陆冰盖地区,但更为复杂。因为还受山地地形以及冰缘雪蚀、雪崩和寒冻风化作用的影响。这里由上到下可分几个垂直带:雪线以上是以冰斗、刃脊和角峰为主的冰川和冰缘作用带;雪线以下和终碛垅以上为冰川侵蚀-堆积地貌交错带;最下部为终碛和谷地冰水平原带。

堆积地貌

类型

冰川沉积包括3类:冰川冰沉积,冰川冰与冰水共同作用形成的冰川接触沉积,以及冰河、冰湖或冰海形成的冰水沉积。这些沉积物在地貌上组成形形色色的终碛垄、侧碛垄、 冰碛丘陵、 槽碛、鼓丘、蛇形丘、冰砾阜、冰水外冲平原和冰水阶地等。

冰碛垄和冰碛丘陵

终碛和侧碛是在冰川末端与边沿堆积起来的冰碛垄,标志着古冰川曾达到的位置和规模。冰川前进时形成的终碛垄规模一般很大,高数十米至二、三百米,其组成物质常包括相当数量的冰期前河相或湖相沉积。它们是冰舌前进时被推挤集中起来的,剖面上常出现逆掩断层、褶曲或焰式构造,故属变形冰碛。以这种变形冰碛为基础的终碛垄又被专门命名为推碛垄,属前进型终碛。如果几次冰进达到同一位置,终碛叠加变高形成锥形终碛。贡嘎山西坡贡巴冰川前有一典型的锥形终碛。冰川后退时形成一系列规模较小的冰退终碛,一般比较低矮,不易出现包含变形冰碛的推碛垄。大陆冰盖的终碛可连续延伸几百公里,曲率很小。山谷冰川的终碛曲率很大,向上游过渡为冰舌两侧的侧碛。侧碛在山岳冰川地区是比终碛更易保存的堆积形态。它们分布范围广,不易被冰水河流破坏。在谷坡上往往有高度不同的多列侧碛。冰碛丘陵是冰川消失时由冰面、冰内和冰下碎屑降落到底碛之上,所形成的不规则丘陵地形。它指示冰川的停滞或迅速消亡,广泛发育于大陆冰盖地区,高数十或数百米。在山岳冰川区其规模较小,中国西藏波密地区古冰川谷底有冰碛丘陵,最高者为30~40米。

鼓丘和槽碛垄

鼓丘是由冰碛或部分冰水沉积组成的流线型冰川堆积地形。平面呈卵形,长轴与冰流方向平行,迎冰面陡而背冰面缓。鼓丘的纵剖面形状颇似机翼,是流体中物体为减少阻力所能采取的最佳形态。在大陆冰盖地区鼓丘常成千地密集出现,山岳冰川地区则偶然见到。槽碛垄是与鼓丘形成机制类似的长条垄状冰川堆积地形,在鼓丘下游因应力减低,由冰碛集中而成。中国天山乌鲁木齐河上游和博格多山四工河上游现代冰川的前沿都曾发现近一期形成的槽碛垄,高1米左右,伸延十余米至数十米,清楚地指示冰川的流向。

蛇形丘、冰砾阜和冰砾阜阶地:

这些是冰川接触沉积形成的地貌。冰川接触沉积是在冰川边沿、表面和底部的冰川融水中所沉积的砂砾或粉砂层。沉积时,有冰川的支撑或包围,冰川消亡后它们失去支撑而发生塌陷变形。蛇形丘是狭长、曲折如蛇的垅岗状高地,两坡对称,丘脊狭窄。小的蛇形丘长数十米至数百米,大的可达数公里至数十公里,北美洲曾见有长达400公里的蛇形丘。组成物质是分选很好的砂砾,含不少圆卵石,夹有少数冰碛透镜体,表面一般有薄层冰碛覆盖。冰砾阜是散布在冰川作用区的不规则分布的丘陵。与冰碛丘陵不同之处是其组成物质为有层次的砂砾层,是冰川接触沉积。它们是冰面或冰内空穴所接纳的冰水沉积物,在冰川消融时坠落地表堆积而成,由负地形变为正地形。冰砾阜阶地由充填冰川两侧的冰水河道的砂砾在冰川消融时堆积形成。由冰水砂砾层组成,与河流阶地不同之处是断续分布,左右岸和上下游阶地面起伏变化大,前坡的砂砾层向谷地中心倾斜。

冰水平原和冰水阶地

冰源河的流量有很大的日变化与季节变化,冰源河的泥沙负载量又很高,导致了冰川外围地区强烈的加积,形成顶端厚、向外变薄的扇形冰水堆积体,称为冰水扇。在大陆冰盖外围有许多冰水扇联合成外冲冰水平原,在山谷冰川地区联合成谷地冰水平原。谷地冰水平原在后期被切割则成冰水阶地,冰水阶地向下游倾斜较急并逐渐尖灭,故是典型的气候阶地。由于水流很急,冰水平原的组成物质粗大而缺乏分选,砂砾层中常夹有大漂砾,并有许多锅穴。

侵蚀地貌

概述

纯粹的冰川冰是缺乏侵蚀力量的,因为它的强度很低。但是,冰川冰总是含有数量不等的岩屑,它们是冰川进行磨蚀和压碎作用的工具。另外,处于压力融点的冰川冰和冰床之间的应力时有变化,导致融冰水的再冻结和促进拔蚀作用。磨蚀和压碎作用形成以粉砂为主的细颗粒物质,拔蚀则产生巨大的岩块和漂砾。通过这些作用冰川塑造出小到擦痕、磨光面,大到冰斗、槽谷、岩盆等冰川侵蚀地貌。

擦痕、磨光面和羊背岩冰川擦痕是古冰川地区基岩表面最常见的冰川侵蚀微形态。它们是底部冰中岩屑在基岩上刻划的结果,具有指示冰流方向的意义。擦痕形状多样、大小不一,有细到肉眼难辨的擦痕,也有延伸数米至数十米的冰川擦槽。同一基岩面上出现几组擦痕,说明冰流方向曾发生变化;相邻地方擦痕方向不同则表示冰川底部流向的局部变化。冰川磨光面是由细小岩屑在质地致密的基岩面上长期磨蚀形成,实际是由密集的擦痕组成的。羊背岩是冰川侵蚀岩床造成的石质小丘。它们大体顺冰川流向成群分布,长轴数米至数百米不等,有时大的羊背岩上叠加小的羊背岩。羊背岩反映冰川侵蚀的主要机制,它的迎冰面坡长而平缓光滑,是磨蚀作用造成的;背冰面陡峭、参差不齐,是冰川拔蚀作用的产物。如果羊背岩的迎冰面和背冰面都发育成流线型,便名鲸背岩。羊背岩地形主要出现在结晶岩地区。

冰斗、刃脊和角峰

这一组冰川侵蚀地形出现在山岳冰川区的上游,位于古雪线之上。冰斗是山岳冰川地区最常见的冰蚀地貌之一。按位置可分为谷源冰斗和谷坡冰斗两种。谷源冰斗规模一般大于谷坡冰斗,往往还有次一级的冰斗分布在周围,因而也叫围谷。典型的冰斗由岩盆、岩壁和岩槛3部分组成。底部为岩盆,平面上呈半圆形;三面环以陡峭的岩壁;出口处为一高起的岩槛,常有羊背岩位于其上。岩盆是一个封闭的洼地,冰川消退后积水成湖,叫冰斗湖。冰斗形成的主要动力是冰斗冰川的旋转滑动。因为冰斗冰川有很大的积累消融梯度,雪线以下夏天消融和雪线以上冬天积累,形成“头重脚轻”的状态,冰川为恢复平衡需作旋转滑动,因而在冰斗底部挖掘成深的岩盆。但是,并不是一切冰斗都能发育出典型的岩盆和岩槛的。20世纪60年代以来,有不少学者对世界各地的冰斗作了形态计量研究,说明典型冰斗多发育在冰川作用时间长并且是海洋性气候的地区。温冰川能利用底部滑动,故岩盆深而典型;大陆性冰川区冰斗则缺乏岩盆。刃脊为刃状山脊,由冰斗的不断扩大,斗壁后退,相邻冰斗间的岭脊变成。角峰为尖状金字塔形的山峰,由数个冰斗包围形成,其发育程度是冰川地形发育成熟与否的标志之一。

冰川谷和峡湾

冰川谷是冰川作用区最明显的冰蚀地貌类型之一。典型的形状是槽谷,故亦称冰川槽谷或U形谷。近几年来大量实测资料表明,大多数冰川谷的横剖面是抛物线型,U形的出现主要与谷底被冰碛和冰水沉积充填有关。槽谷在山岳冰川地区分布在雪线之下,源头和两侧被冰斗包围,主、支冰川汇合处易形成悬谷。槽谷两侧一般具有明显的槽谷肩和冰蚀三角面。槽谷底部常见冰阶与岩盆,两者交替出现,积水成为串珠状湖泊。大的冰阶形成冰瀑布,如贡嘎山海螺沟冰川有高达千米的冰瀑布。大陆冰盖或高原冰帽之下也有槽谷,这种槽谷上源没有粒雪盆,曾被称为冰岛型槽谷。中国川西高原也有这种槽谷。峡湾是一种特殊形式的槽谷,为海侵后被淹没的冰川槽谷。大陆冰盖或岛屿冰帽入海处常形成很深的峡湾,如挪威西海岸的峡湾十分发育,以风光漪丽闻名于世。

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