冰川是一动不动的大家伙?它是川流不息、运动不止的蓝白色童话世

作者:徐亚东(中国地质大学〔武汉〕)
冰川是一动不动的大家伙?它是川流不息、运动不止的蓝白色童话世
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电影《冰雪奇缘》里有晶莹剔透、泛着幽幽蓝光的冰川 , 《冰川时代》里也有凶猛奇异的史前巨兽生活的洁白冰雪世界 , 这些独特的冰雪景观 , 你想不想去一探究竟呢?
“从雪到冰”的童话世界
首先让我们看看 , 雪是怎么一步一步变成冰川冰的 。
冰川是一动不动的大家伙?它是川流不息、运动不止的蓝白色童话世
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雪和冰随时间的形态变化
雪花 , 是天空中的水汽经凝华(物质跳过液态直接从气态变为固态的现象)而成的小冰晶 , 多呈六角形 , 又名未央花和六出 。
受时间和地表辐射热力影响 , 积雪的尖端融化并逐渐固化成较大的粒雪;雪花和粒雪都具有较大的孔隙率(>50%) , 空气可以在雪粒之间自由流通 。
随着雪层加厚到20-50米 , 底层雪因承受上覆雪层的压力、融雪水的渗入和冻结 , 使粒雪凝结成白色粒状的冰晶 。
当冰晶的空气孔隙率逐渐下降到20%-30% , 经过十多年的长期压实 , 冰晶紧紧连接或发生重结晶作用 , 就会形成块状的冰川冰;其孔隙率小于20% , 空气无法流通 。
由雪转变成冰川冰 , 经历压实、冻结和重结晶等一系列过程 , 类似于把松散的雪花经压紧变成坚硬的冰雕 。 当它们“长大”到冰川冰时 , 就会产生塑性变形(不可自行恢复的变形) 。
冰川冰的可塑程度与冰层厚度有关 , 冰层越厚可塑程度越大 , 越容易发生冰层滑动和塑性蠕动 。 在上层冰雪的压力和重力作用下 , 冰层发生定向蠕动便成为冰川 。
因此 , 冰川是由冰和雪经过动静变化 , 构成的一个蓝白色的童话世界 。
冰川——“行走”的记录者
冰川看起来似乎很“高冷”(高海拔、高纬度和高寒) , 所以我们对冰川的误解是认为它永远都栖伏于原地 , 一动不动 。 事实上 , 冰川的名字中就隐含着冰雪川流不息、运动不止的意思 , 只不过其体积庞大 , 运动很缓慢 。 冰川地貌的变迁可以告诉我们这里的沧桑巨变 。
根据气候、地貌、规模和形态特征不同 , 冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大家族 。
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大陆冰川(冰盖)的形态特征(层理 , 物质沿垂直方向变化所产生的层状构造)
在高纬度的分水岭和极地的高原地带 , 雪线位置低、积雪面积广 , 冰层常厚达数千米 , 宽度可达10千米 , 形似盾牌形的盖子 , 即大陆冰川 , 也称冰盖 。 冰盖在重力作用下以挤压流的方式 , 由冰层较厚处向四周呈舌状流动 。 冰川的底冰与基岩发生基层滑动 , 造成基岩被侵蚀破坏而下凹 , 因此冰盖形态呈凸透镜状 , 向两侧的拉伸运动使得蓝白层理上厚下薄 。
冰川是一动不动的大家伙?它是川流不息、运动不止的蓝白色童话世
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山岳冰川地貌的形态特征
在中低纬高山地区 , 冰川的形态受山岳地形限制 , 雪线位置高、规模小、冰层薄 , 常呈线状分布 , 被称为山岳冰川 。 山岳冰川具有高瘦型的基因 。 中国的现代冰川均属山岳冰川 , 主要分布于青藏高原周边 。
在冰川发育之前 , 地貌主要为圆弧形的山峰和山脊 , 孕育的高山河谷多呈“V”字形 , 谷底平缓(如上图A) 。
到冰川发育期 , 冰川沿沟谷发生刨蚀作用 , 可使谷底加深、谷侧拓宽 , 山嘴部分因阻挡冰川流动而被刨蚀掉形成截切山嘴 , 冰蚀谷常较平直而宽阔 , 形成两壁陡立的“U”字形 , 称“U”形谷 。
由刨蚀作用造成的三面壁陡的半圆形洼地被称为冰斗 , 呈围椅状 。
冰斗常发育于雪线附近 , 且往往沿山坡走向排列 , 因而可以作为
冰川是一动不动的大家伙?它是川流不息、运动不止的蓝白色童话世】识别古代雪线位置的标志 。
相邻冰斗的谷壁因刨蚀作用发生后退 , 形成两坡陡峻、脊部尖薄的山脊称为刃脊(或鳍脊) , 似刀刃或鱼鳍状 。 被三个以上冰斗包围的、岩壁陡立的山峰 , 被称为角峰 , 呈金字塔状 , 著名的珠穆朗玛峰就是一个角峰 。 在冰川最前端(或称末端) , 常因中间部分流速较快、两侧与基岩摩擦流速较慢而形成突出的舌状 , 称为冰舌(如上图B) 。
到冰川消融期 , 洼地可以积聚冰融水而成冰蚀湖 , 多呈串珠状 , 有时冰斗还可聚积冰融水成为冰斗湖(如上图C) 。 在最前端的冰舌消失后 , 其裹挟的大量碎石会堆积成各类碛堤(冰川通道两侧的堆积物叫侧碛堤 , 冰川消失的位置是终碛堤)地貌 。