第12章 冰川及其地质作用

中 碛
终碛
冰川终碛 ─ 喀拉昆仑山的乔格里峰
第五节
冰水沉积物及其地貌
Section 5 Glacioflurial Deposit and Landform
1. 冰水沉积物:冰川融化后的水流如乌鲁木齐河经过搬运、堆积而成 的沉积物;固结成岩后则称冰水沉积岩。具有层理和分选性。 冰水沉积岩。 2.冰水扇 (outwash fan):指终碛前缘无固定河床的细小水流形成的扇 形沉积物。 3.季候泥:冰水入湖时形成的纹层状堆积物 (varve)。 ◆ 层理细而薄，一年一轮回，如同树木年龄,可计算沉积时间。 ◆ 夏季碎屑粗、氧化强、色浅；冬季碎屑细、氧化弱、色深。 4.蛇形丘(esker):在冰水作用下，冰川底部融化隧道中的冰碛物被冲 刷、搬运、堆积而成的砾石粗砂高地。发育在大陆冰川区。 其特点是两个坡对称、坡陡，呈狭长而曲折状延伸。 北美蛇形丘长达400km。
普通地质学 (Physical Geology)
第十二章 冰川及其地质作用
Chapter 12 Glacier and Its Geological Works
南京大学地球科学与工程学院 舒良树 制作
舒良树 摄
◆ 低于零度的固态水称冰(ice)，其结构与石英很相似(六面 体)。它和冰川冰有很大的区别。 ◆ 冰川冰：由积雪压实而成的冰体。分布于雪源区,是高纬 度区主要的外动力作用因素。 ◆ 封冻的河流称冰河；但它并不是冰川。 并不是冰川 ◆ 冰川在重力作用下可由雪源区向外长期缓慢运动。 冰川 ◆ 古冰川是研究地球演化、地壳运动的一把钥匙, 也是大陆 漂移与板块构造理论建立的支柱证据。 ◆ 研究我国冰川最有成果的是中科院兰州冻土研究所。我国 冰川研究的泰斗人物是南京地理所的施雅风资深院士。乌鲁 木齐市南80km的冰达坂为世界闻名的现代山岳冰川。
山谷冰川的主要特征及其沉积物
第三节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌
Section 3 Erosion of Glacier and Glacier landform
一、冰川的刨蚀 (exaration)
1. 挖掘作用(sapping)：冰的巨大压力把基岩压碎并掘起带走的作用。
裂隙发育更有利于挖掘；冰床基底突起易被挖掘。 2. 磨蚀作用(abrasion)：冻结在冰川底部的岩石碎块，在运动中与冰川
中国冰川分布图
（集中在我国西部>3000m高度的地区）
珠 峰 冰 洞
冰 洞
第一节
冰川的形成与运动
Section 1 Formation and Movement of Glacier 一、冰川的形成 (formation of glacier)
1.雪源区: 终年积雪区;每年积雪不会全部融化或升华的地区。 ◆ 终年积雪区的下部界限为雪线 (snow line)。 ◆ 雪线的分布与下列因素有关：
a.气温：雪线高度与气温呈正比。如在赤道非洲，5700～6000m；在阿尔 卑斯山，2400～3200m；在挪威，1540m。 b.降雪量：雪量大雪线低，易成冰川。 c.湿度：干燥寒冷区，雪线较高。 d.地形：平缓处和背阳处，积雪易保 存，雪线低。
东喜马拉雅山雪线
2.积雪成冰（不是水成冰！）
◆ 需经四个阶段：雪花(snow flakes)→在静压力下局部熔融,排掉部分 空气,重结晶→变为粒雪(firn,白色的压实冰晶0.5～5mm）→再压实, 重 结晶长大,进一步排去空气→变为乳白色粒状冰(firn ice)→重结晶，增 粗，变致密→变为蓝色冰川冰(glacial ice)（相对密度0.9）。
法国西部边境(Mont Blanch)山岳冰川
舒良树 摄， 1990
乌 鲁 木 齐 3 号 冰 川 冰 舌
一 九 七 七 年
乌 鲁 木 齐 3 号 冰 川 冰 舌
1977～2002年 共后退25m， 平均每年后退 1m。反映气 候变暖。
舒良树摄，2002年
鳍脊
乌鲁木齐3、4号冰川
舒良树摄，2002年
三、冰积地貌 (glacier geography)
1. 冰碛丘陵(hill)：冰融后，底、中、侧碛合并成一个丘陵状起伏堤 体，也称为基碛。 2.侧碛堤(lateral moraine dam)：冰川冰行进途中挖掘基岩形成的碎 屑，顺冰川流向分布在冰川的两侧，形成似河流阶地状的山谷冰川 侧碛，称之。 ◆ 它平行冰川流动方向。◆ 数条侧碛堤则表示冰川面下降数次。 3. 终碛堤(terminal moraine dam)：冰川碎屑物在冰川前缘堆积而成 的堤状体。◆ 为冰川补给与消融的平衡部位（交接带）；
研究冰雪可了解： ◆ 气候的变化历史(最老冰盖有100万年)。 ◆ 不同时期大气的气体成分、压实程度、干扰大气层的因素、大气 层的化学成分（主量、稀土、微量元素、同位素、温室气体 (greenhouse gases)、无机+有机物)和与大气化学过程。 ◆ 人类历史以来的火山活动及其特征(一次大火山爆发,火山灰一般 要1～3年、有时4～5年才能降落到南极冰雪上） ◆ 生物化学循环与生物进化过程。 ◆ 美苏核大国20世纪60年代频繁的核试验均被南极冰雪所记录。 ◆ 在南极研究冰川,一般在冰川流动很小的古山顶平台上钻孔取冰 心，辅以井槽探测。
冰斗、刃脊、角峰示意图
冰斗冰川（乌鲁木齐冰达坂）
舒良树摄，2003年
冰川“U ”形谷 （乌鲁木齐）
舒良树，2003年摄
冰蚀谷（乌鲁木齐）
新疆昭苏县南侧哈尔克山冰川谷
高俊摄供
角峰
冰斗 刃脊
珠 峰 上 角 峰 刃 脊 冰 斗 冰 川
冰斗 冰斗
冰川
乌 鲁 木 齐 望 峰 悬 冰 川 5 号 冰 川
一道对基岩与谷底进行刮削，其本身也被磨蚀。
二、冰蚀地貌
1. 冰斗(cirque) : 积雪的半圆形洼地。 ◆ 通过挖掘而加深；高度在雪线附近。 ◆ 冰川冰在底部流出,易产生雪崩,是登山的危险地带。 2. 鳍脊(kuife-edge crest)（刃脊）与角峰(horn peak) 前者是冰川的分水岭；三个以上冰斗的溯源侵蚀便形成角峰(如 珠穆朗玛峰)。 3. 冰蚀谷: “U”形谷 (U-type valley)。山谷冰川被挖掘、磨蚀形 成的谷地。冰川消失后才可以看到。谷底、谷坡可见冰川摩擦的 痕迹。 4. 冰悬谷(hanging valley):支流冰川侵蚀慢于主流冰川而形成。二 者会合后,支流冰川谷底高悬于主流冰川谷底之上。 5. 羊背石(sarsen stone): 流动的冰川冰磨蚀基岩，形成椭圆状的 小丘，貌似羊背，称之。其长轴平行冰川流向,冰川从缓坡向陡 坡流动。如庐山的羊背石。
乌 鲁 木 齐 冰 达 坂 冰 川
舒良树摄 2002年
乌 鲁 木 齐 冰 达 坂 冰 川
舒良树摄，2002年 打桩观察其相对地面的位移 内部可见变形褶皱,边部流速<中心流速
冰 褶 皱
冰体上中下各部差速运动产生冰裂隙 （四川海螺沟，海拔2850m）
珠 峰 冰 蘑 菇
第二节 冰川的类型
Section 2 Types of Glacier 一、大陆冰川 (continental glacier)
◆ 大陆冰川者高30～50m，长数百千米; ◆ 山谷冰川者高几十到几百米，长数百米。
4. 鼓丘(dune)：大陆冰川终碛堤内形成的椭圆形冰碛物高地。
◆ 可具基岩核心。 ◆ 迎冰面坡度缓，背冰面陡。
冰川砾石的磨光面与擦痕 Polish plane and striation
冰 川 地 貌
美 国 阿 拉 斯 加 冰 川 终 碛 与 中 碛
二、冰川沉积的原因与冰碛物特点
1.冰川沉积的原因：冰融 2.冰川沉积的产物：冰碛物 (moraine or till) 3. Байду номын сангаас碛岩：冰川融化后卸载堆积而成的岩石。
3.冰碛物的八特点: a.全是碎屑物质；b.无分选；c.碎屑排列杂乱； d.不成层；e.磨圆度差；f.碎屑表面有磨光面和钉子形擦痕；g.SEM (Scan Electric Microscope)下石英颗粒表面有碟形凹坑、贝壳断裂、 平行陡坎；h.内有寒冷型生物化石。
◆ 复式山谷冰川:具有多个粒雪盆的山谷冰川。
3. 平顶冰川(flat-top)(高原冰川):由山谷冰川向大陆冰川的过渡。 4. 山麓冰川(piedmont): 许多山谷冰川汇合成更广阔的冰川;由山谷冰 川向大陆冰川的过渡类型。我国拥有23000亿立方米冰川冰储量。
格 陵 兰 铁 山 大 陆 冰 川
二、冰川作用的影响
1.对地壳：冰压下陷,冰融回升,引起地壳的均衡调整； 2.对气候：引起海平面变化； 3.对地表：引起水系变化； 4.对生物：喜冷者存，喜暖喜热者亡。
三、冰川作用的原因
1. 天文说：强调外因。太阳强幅射时地球温度升高，冰川融化；反 之,降温成冰。 2. 大气成分变化说：强调内因。C02含量增高时大气升温,冰川融化； 反之,降温成冰。 3. 洋流变化说
二、冰川的运动特征 (kinematic features)
◆ 冰川与河冰等自然冰的主要区别：是否运动。 ◆ 冰床坡度大、冰的厚度大，冰川的运动速度就快。 ◆ 流速不匀: 冰川底部流速小于上部、两侧流速小于中间的。
◆ 可形成冰川构造：冰裂隙(fissure)、褶皱(fold)、断裂(fault)。 运动冰川的变形可用应力应变来分析。 ◆ 冰川所携带的岩石碎块称飘砾(drift boulder)； 被冰柱托着的大飘砾称冰蘑菇(ice mushroom)； 飘砾跌落，冰柱消融变细，成尖塔状，称为冰塔(ice serac)。 若见上述现象,则表明冰川已流到雪线以下。
◆ 范围广、厚度大、面形分布。 ◆ 向四周运动，可越过较大地形障碍运动。 ◆ 现代大陆冰川：格陵兰；南极。
二、山岳冰川 (mountain or alpine glacier)
分布在中低纬度高山地带的冰川;带状分布。 1. 冰斗冰川(cirque): 靠近雪线的圆环状凹地。 2. 山谷冰川(valley): 冰斗冰川扩大、溢出，顺着山谷流动。
层理、成分杂、磨光面、钉子形擦痕；可把巨大岩块搬运至深海沉积)；
(3)山岳冰川的地貌(冰斗、鳍脊(刃脊)、角峰、“U”形谷、羊背石)特征； (4)三大冰期的发生时间及其分布范围 （成冰纪，全球分布；石炭-二叠纪，冈瓦纳；第四纪，阿尔卑斯）
冰 水 河 流 地 貌 （ 乌 鲁 木 齐 河 ）
（舒良树摄,2002年）
第六节
冰川作用及其原因
Section 6 Glaciation and Its Origin 一、地球上大规模的三大冰期 (glacial period)
1.成冰纪大冰川：距今6亿～7亿年。全球分布，“雪球地球”。 2.石炭-二叠纪大冰川： 距今2.5亿～3亿年。主要分布在冈瓦纳地区. 3.第四纪大冰川：距今175万年。阿尔卑斯很典型。
中国南极长城站
中 国 南 极 中 山 站
南极: 阿德列企鹅
本章重点
1.概念：雪源区；冰川冰与河冰；大陆与山岳冰川；冰斗；角峰； 中碛与鳍脊；冰悬谷；冰川剥蚀（刨蚀、磨蚀）；羊背石；冰碛物； 羊背石；冰碛物 侧碛堤与终碛堤；冰碛岩与冰水沉积岩；季候泥 2.基本特征 (1)冰川的搬运方式（推运、载运）及其特征; (2)冰川沉积物的主要特征及其与冲积物的异同（无分选、磨圆差、无
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第四节 冰川的搬运作用与沉积作用
Section 4 Transportation and Deposition 一、冰川搬运作用
1.搬运形式: 推运、载运（冰山 搬运） 2.产物：底碛A、侧碛B、内碛C、 表碛E、中碛D 表碛是两侧山上崩塌落下的碎屑。 中碛是两个冰川汇合后相邻侧碛 的合并体,位于大冰川中间。 3.冰川搬运与流水搬运的区别 (1)搬运物边角在搬运中难以被改 造；(2)大岩块(漂砾(drift boulder) 能被带到深海区沉积。
◆ 通常，积雪厚度达50m时，底部积雪就可转变为冰川冰； 冰川冰由高向低运动,就成为冰川。
◆ 以雪线为界划分为：冰川积累区(温带高山形成粒雪盆) 和冰川 消融区(温带高山形成冰舌)。
(1) 积累>消融蒸发：冰川冰量增加，扩展延长。 (2) 积累<消融蒸发：冰川冰量减少，冰川退缩。 (3) Accumulation=Ablation：冰川规模不变。 冰雪携带有大量古气候、古环境的信息!