第七章冰川侵蚀与冰川堆积概述

第七章冰川侵蚀与冰川堆积概述冰川对地表的作用不同于流水、风等处营力。

冰川冰是粘塑性体，它的运动是靠滑动与蠕变，其对地表的侵蚀靠冰内、冰下和底床上的岩屑，有时还要通过一定的水—冰冻结融化过程来实现。

侵蚀过程中，形成微形态和大的侵蚀地貌。

许多被侵蚀的物质，经过冰川搬运而停积在不同部位，也形成各种堆积地形。

通过这些正、负地形可以进一步了解冰川的动态和过去的演变历史。

第一节冰川的侵蚀作用冰川的侵蚀作用是通过磨蚀和拔蚀两种方式进行的。

磨蚀是对地表的水平方向的破坏，拔蚀是对地表的垂直方向的破坏。

不同的侵蚀方式所塑造的冰川地形或微形态是不一样的。

有些则是两者共同塑造形成的。

一、冰川的磨蚀与拔蚀冰川的磨蚀是满载岩屑的冰川底层与岩床之间的侵蚀过程，包括对基岩河床和岩屑的磨光和磨平。

冰川运动时，富含岩屑的冰川底部与岩床及其上的岩块作相对运动，产生互相磨擦，磨削侵蚀，它一方面改造了岩屑的形态，另一方面也改造了河床形态。

被巨大冰体重力压碎的岩屑和细颗粒物质都具有尖锐的棱角，特别是这些细小颗粒往往是一些稳定矿物或重矿物，在磨蚀中起着重要作用，如石英颗粒等则是主要的磨蚀“工具”。

当冰川底层在滑动过程中遇到大障碍物（如漂砾岩块或凸起的岩床）时，在障碍物的迎冰坡面上因磨蚀而产生薄层水膜，当冰体流到背冰流坡面上时，由于压力减小，该水膜又冻结起来，使岩屑聚集起来，这就是一些文献中常说的复冰作用。

同时，在背冰面产生拔蚀和空腔（参见图50）。

冰川的拔蚀作用，是冰川底层松动和移动岩床上大岩块的破坏过程。

当冰体超过岩床上凸起部分或大障碍物时，在背冰面上因减压而产生卸载节理、膨胀节理，岩石发生破裂拔蚀，一些岩块或岩屑暂时停积在坡脚下，在冰体继续滑动时，这些岩块或岩屑又被“吸附”在冰川底层，成为磨蚀的“工具”。

所以，拔蚀比磨蚀的破坏性大，是冰川侵蚀的主要方式。

二、冰川侵蚀的微形态冰川的磨蚀与拔蚀过程可以产生许多微小的形态，也可以产生若干大的侵蚀形态。

这些形态有时也是冰流方向的指示物。

表现在基岩面上的微形态有磨光面、擦痕、颤痕、新月形裂口等，表现在岩块或岩屑上的有擦面、磨光面和擦痕等。

1.磨光面：主要是磨蚀作用的结果，对基岩的磨光是以磨底为主，磨光面多分布在冰槽谷壁或基岩河床的突起部位。

而对岩块的磨光则以磨顶为主。

磨光面的形成可以是起伏不平的光滑表面，不一定为一个光滑的平面，其上常有大量互相平行的条带状擦痕。

磨光面亦称冰溜面。

2.擦面：主要产生于岩块或岩屑上的光滑平面。

当岩块附着冻结在冰川底层时，其底面被磨成一个光滑的平面。

一块岩屑最初的磨蚀就是在一个方位上形成擦面，它和流水侵蚀的岩屑不同，流水侵蚀岩屑主要是磨圆，而冰川侵蚀的岩屑是磨平。

所以，在堆积地层中若发现擦面石，则可以肯定是冰川成因的。

典型的擦面石多见于海洋型冰川作用地区，如念青唐古拉山东段及波密南山、雀儿山等都有很完好的冰川磨光面或擦面。

冰碛石在几个面上都有擦面的就叫“熨斗石”。

3.擦痕：是岩屑间或岩屑与基岩间的磨蚀结果。

常见于带有磨光面、擦面的基岩或岩块上，它是一组大致方向一致和基本平等的擦痕束，有时也可以出现两组或两组以上的不同方向的擦痕束，但仍以某组为其冰川主流方向。

每条擦痕的形态可以是两端尖细，中间粗宽，也可以是整条粗细基本一致，亦或是一端尖细，另一端粗宽。

过去一些书中用“钉字头”型，“鼠尾”型来形容冰川擦痕的形态是不确切的。

类似冰川擦痕形态的其他擦痕还有泥石流、滑坡、洪积、山崩等，所以，在鉴别擦痕成因时要多找其他旁证标志。

4.新月形裂口和颤痕：冰川的粘塑性流动使基岩还可以产生各种节理，从而生成凿口、裂口和近似同心圆的一条条孤形颤痕（亦称裂纹）。

如果说对某些擦痕的形态有冰川成因和非冰川成因的认识，那么对这些新月形破裂构造大概至今还没有人提出非冰川成因的解释。

它们在冰川的巨大推挤压力下，使基岩局部膨胀隆起，然后发生张力破裂，其走向与冰川流动方向垂直，尖端指向下游（图51）。

一般在比较致密的岩石上才容易形成细小的颤痕。

此外，属于微形态的冰川侵蚀作用的形成物还有断口、刻槽、岩沟等，这些在我国大多数冰川上相当少见。

三、羊背岩羊背岩是一种流线形侵蚀地形，常见者为高数米，长数米至十几米的巨石，单个或成群分布在冰川作用区的河床上。

它是由基岩被磨蚀和拔蚀双重侵蚀下生成的，因此，迎冰面坡度较缓，背冰面较陡，其长轴走向与冰流方向一致。

在迎冰坡上，主要是因为增压与磨蚀，坡面光滑而平缓。

一旦冰川越过突岩的顶部，流速增快，产生减压拔蚀和挖掘，岩石坡裂，所以背冰面粗糙而陡峭，并生成卸载节理和膨胀节理，为冰川继续侵蚀创造了条件。

我国许多冰川区的冰川末端以下数公里的范围内，可常见到大小不等的羊背岩，祁连山西段老虎沟源头西支沟脑的窄狭河床上所见的一个大理岩羊背岩，高1.5m，长轴约3—4m，宽约2m，迎冰面较平缓，顶部和背冰面多节理和断裂的岩块（末被移动），背冰面陡而破碎，因风化作用，羊背岩表面已不见光滑之表面，但仍具磨光面之观感。

其他地方如天山托克逊盆地以西的阿拉沟上游谷地，博格达峰北坡等都已发现了羊背岩。

四、冰斗长期以来，人们把冰斗地形认为是冰川侵蚀的典型形态。

它形如带楼厅的剧场，像一把安东椅，或如半个钵。

冰斗的典型形态要具备三点：一为陡峭的壁龛；二是较凹的封闭洼地（冰斗盆）；三为冰斗口的反向坡（岩坎）。

冰斗一般分布于河流的源头（称谷源冰斗）和高山山脊两侧（叫谷坡冰斗）。

可以单个存在，也可以成群发育，小者直径20—30m，大者数百米。

冰斗底部的分布高度往往代表某时期冰川作用的雪线高度，所以，是人们注意冰斗发育的原因之一。

如果山脊两侧都有冰斗侵蚀扩展，山脊逐渐变窄，最后形成锯齿状尖锐山脊称刃脊；几条刃脊交会于一处，形成尖锐的高身称角峰。

冰斗、刃脊和角峰是现代冰川区最常见的冰蚀地形。

我国阿尔泰山西南坡的冰川区附近的冰斗最发育，数量多，形态清晰而完好，而且具有明显的梯度分布，低级冰斗底部海拔2450—2550m，中级冰斗底部海拔2600—2700m，高级冰斗底部高2800—2900m。

有的冰斗内还有冰斗湖存在。

珠穆朗玛峰北坡绒布河谷的冰斗可分为4极，一是现代冰斗（如肖明冰斗），底部高5700—6500m。

二是海拔5700—6000m间的紧靠现代冰斗和粒雪盆附近的冰斗，冰斗底部冰碛内尚有“死冰”，表明冰川退出冰斗不久。

三是海拔5300—5700m 的冰斗可能属全新世气候最温暖时期冰川退出来的冰装置。

四是最老的、也是最低的古冰斗，海拔4600—5300m。

此外，这里还有一种“寄生”冰斗，即大冰斗内套小冰斗，而其底部高度呈阶梯状，反映了气候的波动性。

在天山乌鲁木齐河源1号冰川的东北侧有一空冰斗，斗底高3868m，宽近800m，长1.4km，具有明显的陡峭后壁、斗盆和反向坡，以及新冰期和小冰期的冰碛垅（图52）。

目前冰斗中央后壁已向北溯源侵蚀（小冰期的冰川侵蚀）并向西北偏转呈“Z”字型，这是冰斗次生变形的标志性特征。

这种变形冰斗常叫它为“长冰斗”，反映其侵蚀方式是以斗壁后退和转向为主。

而两侧不能同时拓宽。

在托克逊西面阿拉沟上游亦多此冰斗。

五、冰川槽谷冰川槽谷是位于雪线以下的冰蚀谷，是在冰川流动中侵蚀而成的，长度几公里至几十公里，横剖面呈“U”字形，又通称U形谷。

1.槽谷横剖面形态：典型的冰川槽谷横剖面形态应呈抛物线型或悬链状。

但是，由于冰蚀能力的强弱及岩性、构造等原因，多数槽谷受到变形或不对称。

而且不同类型的冰川塑造的槽谷形态也不一样，暖性冰川（或海洋型冰川）下蚀能力强，则形成深形槽谷，冷性冰川（或大陆型冰川）旁蚀能力大于下蚀能力，槽谷则宽浅。

前者如我国西藏东南部山地的冰川槽谷，后者如天山、祁连山和昆仑山等冰川槽谷。

乌鲁木齐河源的槽谷横断面形态均为不同形状的抛物线型（图53）。

主谷（如图中的6）与支谷有明显差别，主谷规模大，谷深壁陡，支谷显得宽展些。

这些槽谷横剖面形态与西藏的松勇冰川、天山琼台兰冰川槽谷形态亦相似。

2.槽谷纵剖面形态：槽谷横剖面还不能代表冰川侵蚀作用的全部特征，而其纵剖面却反映了冰川侵蚀的本质。

首先，典型的槽谷纵剖面并不是一条平滑下凹的曲线，而是由岩坎和岩盆交替分布的一条起伏不平的曲线。

从平面上看，基本上为一直线形谷地，不象河流谷地那么弯曲，这是为了更好地适应冰川流路侵蚀的结果。

这种岩坎与岩盆交替分布的纵剖面是如何形成的呢？从冰的粘塑性流的力学分析得出，由于槽谷纵剖面上存在着两组应力流带，即压缩流和伸张流的结果，在低凹处（如粒雪盆等）冰层受岩盆地形的限制，冰的厚度大，塑性强，磨蚀强烈，冰层作用压缩流运动。

在较突起处（如冰阶或冰坎处），冰层薄，冰流表现为拉伸作用，冰层作伸张流运动。

在这两种应力流的作用下，使槽谷横剖面逐渐形成具有阶梯状槽谷。

但是，由于冰退之后受岩性和风化等因素的影响和破坏，这种起伏形态的谷形并不多见，有时只见其大致起伏的轮廓。

当冰碛和冰水沉积物堆满槽谷时，其横剖面上的阶梯形态更难观察。

第二节冰川的堆积作用岩屑通过冰川运动而被搬运到冰川末端停积，形成各种类型的冰碛物和地形。

这里仅着重介绍冰川岩屑的运移，冰碛的概念与分类，致于冰川的各种沉积过程和沉积相等方面的知识只拟在相应部分简略提及。

一、冰川岩屑的运移冰川岩屑来自三个方面。

首先是冰川上部山坡寒冻风化的岩屑，通过块体运动、雪崩、冰崩、风的搬运（尘埃）进入粒雪盆表面，并随着冰层的运动进入冰内。

其次是从冰川边缘进入，即冰川下部和两侧的岩屑通过冰川旁蚀进入冰内。

第三是从冰下进入冰内，包括岩床的刨蚀和冰前期岩床上的岩屑。

这些岩屑落入或进入冰内后，其运移方式是随着冰层运移到冰川下部；剪切运移，即沿冰内或冰川底部的剪切面将岩屑搬运到冰面或前端；冰下运移，即通过冰下运河（天然的隧道）搬运部分岩屑；基底运移，即冰川底部与基岩河床介面上的岩屑搬运，其过程较多样，这是冰川搬运的主要方式。

二、冰碛的术语概念与定义1.冰碛的术语：由于世界各地冰川地质学研究的早晚和各地习惯用语的不同，冰碛一词的概念比较混乱，所以，在叙述冰碛定义之前，先弄清楚几个意思比较接近的述语概念。

欧美最早曾使用“Drift”一词来表达冰川沉积物，这是一个泛指的术语，它包括冰川沉积，冰海沉积，甚至冰水沉积，几乎包括所有与冰川有关的沉积物，在北美至今仍在广泛使用。

“Boulder”意为漂砾（相当于欧洲常用的“Erratic”），即冰川搬运的直径大于25cm的冰碛石，它不包括细颗粒冰碛物。

“Boulder clay”意为泥砾，由冰碛石和冰碛粘土组成的混合物，砂的成分很少，多见于大陆冰盖边缘的冰川堆积物，山岳冰川少见，特别是大陆型冰川则缺乏这种泥砾。

“Till”为专指冰碛物的通用术语，为许多国家广泛采用，它为无分选的冰川沉积物，所以它不包括冰水沉积和大漂砾。