一、冰川的形成和冰川运动

(一)、雪线与成冰作用

在高纬度和高山地区，气候寒冷，年平均温度多处于0℃以下，地表常被冰雪覆盖或埋藏着多年冻土。

冰川：大陆上常年积雪地区，由积雪形成的能够运动的冰体。

冰雪地区的主要外力作用是冰川作用，由冰川作用所成的地貌称为冰川地貌。

雪线是年降雪量等于年消融量的分界线。

是某一个海拔高度，在这个高度上，每年降落的雪刚好在当年融化完。

雪线

冻土的主要外力作用是融冻作用，以融冻作用为主所形成的一系列地质、地貌现象总称为冻土地貌。

全世界现代冰川和冻土分布面积分别为1 623万平方千米及3 500万平方千米，各占陆地面积的11％和24％。

我国现代冰川面积约5．86万平方千米，冻土面积约有215万平方千米，它们的总面积占全国面积的23％。

在第四纪最大冰期时，世界上冰川、冻土作用区的面积更为广大。

因此，对冰川与冻土地貌的研究，具有重要的理论意义和实践价值。

一个地方的雪线位置不是固定不变的。

季节变化就能引起雪线的升降，这种临时现象叫做季节雪线。

只有夏天雪线位置比较稳定，每年都恢复到比较固定的高度，由于这个缘故，测定雪线高度都在夏天最热月进行。

就世界范围来说，雪线是由赤道向两极降低的。

雪线是冰川学上一个重要的标志，它控制着冰川的发育和分布。

只有山体高度超过该地的雪线，每年才会有多余的雪积累起来。

年深日久，才能成为永久积雪和冰川发育的地区。

雪线以上的区域，从天空降落的雪和从山坡上滑下的雪，容易在地形低洼的地方聚集起来。

由于低洼的地形一般都是状如盆地，所以冰川学上称其为粒雪盆。

粒雪盆

粒雪盆是冰川的摇篮。

聚积在粒雪盆里的雪，经过一系列的“变质”作用而形成冰川冰，这个过程称为成冰作用。

新降的雪呈片状、星状、针状、枝状、柱状、轮柱状和不规则状等，具骸晶形态。

雪花

当骸晶形态完全消失而成为大体圆球状雪粒，称之为粒雪。

雪与粒雪晶粒之间的孔隙，与大气相连通。

在变质成冰过程中，总的趋向是密度不断增大，孔隙率不断降低。

由雪成冰

由雪成冰

新雪的密度只有0.05-0.078g/cm3 ，而粒雪的密度已增至0.4-0.8g／cm3。

一旦孔隙完全封闭成气泡，与大气不相通，则认为粒雪变成了冰川冰。

此时，冰的密度达 0.83-0.918g／cm3。

(二)、冰川的运动

运动是冰川区别于其他自然界冰体的最主要特征。

冰川运动主要通过冰川内部的塑性变形和块体滑动来实现。

导致冰川运动的力源主要是重力和压力。

取决于底床坡度而流动叫重力流，多见于山岳冰川；取决于冰面坡度而流动叫压力流，多见于大陆冰盖。

冰川运动的速度取决于冰川的厚度，冰床或冰面坡度，两者成正比关系。

冰川的流动速度是非常缓慢的，肉眼不易觉察。

山岳冰川流速一般为每年几米到一百多米。

例如，天山冰川流速10-20米/年；珠穆朗玛峰北坡的绒布冰川，中游最大流速为117米/年。

世界上有些冰川在短期内出现爆发式的前进，如1953年3月21至6月11日不到三个月，喀喇昆仑山南坡的斯塔克河源的库西亚冰川前进了12千米，平均每天113米；西藏南迦巴瓦峰西坡的则隆弄冰川，在1950年8月15日(藏历七月初二)晚，冰川突然前 进，数小时内冰川末端由原来海拔3650米处前进至海拔2750米的雅鲁藏布江河谷，前进水平距离达4.8千米，形成数十米高的拦江冰坝，使江水断流。

冰川运动

冰川运动的速度在冰川各部分是不同的。

从冰川的纵剖面来看，中游流速大于下游；从横剖面来看，冰川中央流速大于两侧；从垂直剖面来看，冰舌部分以冰面最大，向下逐步减少，而在冰雪补给区则因下部受压大，故最大流速常位于下层离冰床一定距离的地方(在冰川最底部因为和冰床摩擦速度降低)。

由于冰川表面各点运动速度的差异，因而冰面上常产生各种裂隙。

冰裂隙

冰川的运动速度及末端的进退，往往反映了冰川物质平衡的变化。

当冰川的积累量与消融量处于平衡时，冰川停滞稳定。

随着气候的变化，若降雪增多，冰川积累量加大，就会导致冰川流速变快，并以动力波的方式向下传播，冰舌末端向前推进；反之，若冰川补给量减少或消融量增加，则冰川流速相应减小，冰川后退。

二、冰川的分类

按照冰川的形态和规模，地球上的冰川基本上分为两大类，即大陆冰川和山岳冰川。

(一)、大陆冰川

是不受地形约束而发育的冰川。

大陆冰川又叫大陆冰盖，也称极地冰盖，简称冰盖，国际上习惯把超过50000平方千米面积的冰川才当作冰盖。

目前，世界上主要是南极和格陵兰两大冰盖。

地球上两个最大的大陆冰川

南极冰盾

南极冰盾:

–1390万 km2

–最厚处达 4.2 公里

–地球上冰川冰总量的85%

–地球上淡水总量的65%

格陵兰冰盾

格陵兰冰盾:

–174万 km2

– 厚3.4 公里

– 地球上冰川冰总量的10%

南极冰盖最为巨大，包括边缘分布着的冰架在内，总面积达1380万平方千米，平均厚度为720—2200米，最大厚度达4267米。

整个南极大陆几乎都被永久冰雪所覆盖，只有极少数山峰突出于冰面之上，称为冰原石山。

冰盖边缘有一些没有脱离冰盖的大冰流伸向海中，并漂浮于海上，有的可延伸几百千米，虽然冰体是运动着的，但其范围基本是稳定的，这叫冰架，或称冰棚。

在冰盖边缘的其他地方也常有一些冰舌伸人海上，这就是流动速度较快的溢出冰川。

冰架和溢出冰川都是陆缘冰，它们的前端由于消融而崩解，使大小不等的冰块在海上漂流，称为冰山。

(二)、山岳冰川

它是完全受地形约束而发育的冰川。

主要分布于地球的中低纬高山地带，其中，亚洲山区最发达。

山岳冰川发育于雪线以上的常年积雪区，沿山坡或槽谷呈线状向下游缓慢流动。

根据冰川形态、发育阶段和地貌特征的差异，山岳冰川进一步分为多种类型。

山岳冰川-美国Denali国家公园

(1)、悬冰川和冰斗冰川

分布在雪线附近、呈围椅状的半圆形凹地。

这是山岳冰川中数量最多但体积最小的冰川，成群见于雪线高度附近的山坡上，像盾牌似的悬挂在陡坡上，其前端冰体稍厚，没有明显的粒雪盆与冰舌的分化，厚度一般只有一二十米，面积不超过1平方千米。

对气候变化反应敏感，容易消退或扩展。

喜马拉雅山脉上典型的并列冰斗冰川

冰斗冰川 分布在河谷源头或谷地两侧围椅状的凹洼处，冰斗底部平坦，而壁龛陡峻。

冰体越过冰坎呈短小冰舌溢出冰斗，悬挂在斗口。

冰斗冰川面积一般在数平方千米左右。

(2)、山谷冰川

是山岳冰川中发育最成熟的类型，具有山岳冰川的全部作用功能。

山谷冰川具有明显而完整的粒雪盆和伸人谷地中的长大冰舌，冰川长度达到数千米至数十千米，冰川厚度为数百米。

绒布冰川-复式山谷冰川

以雪线为界，山谷冰川具有明显的冰雪积累区和消融区，分别表现为粒雪盆和长大冰舌。

它像河流那样顺谷而下，沿途还可接纳支冰川汇人，组合为规模更大的复式山谷冰川、树枝状山谷冰川。

(3)、平顶冰川

分布在高山地区，或高维度地区的高原处。

基本上呈面状，其规模比大陆冰川小得多。

新疆乔尔玛平顶冰川

平顶冰川（mountain ice cap）它的特点是没有表碛，没有露出冰面的角峰崖。

冰川上层是粒雪，下层是冰川冰，一般厚度不大，数量也极少。

在中国天山、祁连山、喜马拉雅山和青藏高原北部均有分布。

(4)、山麓冰川

山谷冰川流出山口到达山麓地带的冰川。

巨大的山谷冰川从山地流出，在山麓地带冰舌扩展或汇合成大片广阔的冰体，叫山麓冰川。

四川贡嘎山山麓冰川

现代山麓冰川只存在于极地或高纬地区，如阿拉斯加、冰岛等。

阿拉斯加的马拉斯平冰川是条著名的山麓冰川，它由12条冰川汇合而成，山麓部分的冰川面积达2 682平方千米，冰川最厚达615米。

三、冰蚀作用与冰蚀地貌

(一)冰蚀作用

冰川对地表具有很大的侵蚀破坏能力。

冰蚀作用包括挖蚀作用和磨蚀作用。

它与冰川作用其他自然因素的结合，塑造了多种多样的冰蚀地貌类型。

冰川的挖蚀作用:主要因冰川自身的重量和冰体的运动，致使底床基岩破碎，冰雪融水渗入节理裂隙，时冻时融，从而使裂隙扩大，岩体不断破碎，冰川就像铁犁铲土一样，把松动的石块挖起带走。

在基岩凸起的背流面和裂隙发育的地方，挖蚀作用表现明显。

它形成的冰碛物比较粗大，大陆冰川作用区的大量漂砾，一般是冰川挖蚀作用的产物。

冰川的磨蚀作用:是由冰川对冰床产生的巨大压力所引起的。

如冰川厚度为100米时，每平方米的冰床上将受到90吨左右的垂直静压力。

通过冰川的运动，就可促使底部石块压碎；压碎了的岩屑冻结于冰川的底部，成为冰川对冰床进行刮削、锉磨的工具，从而造成一些粒级较细的冰碛物，以粉砂、粘土为主。

当冰川运动受到阻碍或遇到冰阶时，磨蚀作用表现更为突出，产生了基岩或砾石表面的磨光面。

在磨光面上，常带有冰川擦痕。

冰川擦痕宽、深一般只有数毫米，长短不等，多呈钉头形，有时亦可弯曲或呈弧状。

冰川擦痕与冰川运动方向平行，基岩或砾石磨光面上的几组交切擦痕，表明了冰川流动方向的改变，或因被冰川挟带砾石方位的转动所致。

(二)、冰蚀地貌

冰蚀地貌最典型的有冰斗、冰川谷(U形谷)、羊背石等。

1．冰斗、刃脊和角峰

在冰川作用的山地中，冰斗是分布最普遍、明显的一种冰蚀地貌。

冰斗三面为陡壁所围，朝向坡下的一面有个开口，外形呈围椅状。

即冰斗是由冰斗壁、盆底和冰斗出口处的冰坎(冰斗槛)所组成。

当冰斗进一步扩展，或谷地源头数个冰头汇合时，冰坎往往不明显或消失，这种复式大冰斗叫围谷，或称冰窖。

当冰川消退后，冰斗底部往往积水产生冰斗湖。

昆仑山北坡冰舌冰斗

世界第二高峰-乔戈里峰

刃脊

由于冰斗多发育于雪线附近，因此冰斗具有指示雪线的意义，即可以根据古冰斗底部的高度来推断当时雪线的位置。

因而，古冰斗在冰川地貌学上就成了一种特殊的“化石”。

2．冰川谷

冰川谷的横剖面形似U形，故称U形谷，也称槽谷。

冰川谷

U形谷的两侧有明显的谷肩，谷肩以下的谷壁平直而陡立，冰川谷两侧山嘴被侵蚀削平形成冰蚀三角面。

3.悬谷

在主、支冰川汇流处，常因冰量不同而引起了侵蚀强度的差别。

冰雪唐古拉山-悬谷

主冰川比支冰川厚度大，侵蚀力强，槽谷深度也大，当冰川衰退后，支冰川槽谷就高挂在主冰川槽谷的谷坡上，形成悬谷。

它高出主冰川槽谷底数十米至数百米不等。

4．羊背石

羊背石是冰床上由冰蚀作用形成的石质小丘，常成群分布，远望犹如匍匐的羊群，故称羊背石。

羊背石平面上呈椭圆形，剖面形态两坡不对称，迎冰流面以磨蚀作用为主，坡度平缓作流线形，表面留下许多擦痕刻槽、磨光面等痕迹；背流面则在冻融风化和冰川挖蚀作用下，形成表面坎坷不平作锯齿状的陡坡。

擦痕

特征：①具有两个不对称的斜坡；②羊背石的长轴方向与冰流运动方向一致；③分布在冰川侵蚀区范围内，由当地基岩组成；④可单独出现，也可成群排列。

四、冰川搬运、堆积与冰碛地貌

(一)、冰川的搬运和堆积作用

冰川在运动过程中，不仅具有强大的侵蚀力，而且还能携带冰蚀作用产生的许多岩屑物质，以及冰川谷两侧山坡上因融冻风化、雪崩等作用所造成的坠落堆积物。

它们不加分选地随冰川一起向下运动，这些大小不等的碎屑物质，统称为冰碛物(运动冰碛)。

冰碛物中的巨大石块，叫做漂砾。

冰川具有巨大的搬运能力，成千上万吨的巨大漂砾皆能随冰流而运移到很远的地方。

我国喜马拉雅山的山岳冰川可把直径28米、重达万吨的漂砾搬走；波罗的海南部的一块巨大岩块，体积4千×2千米×0.12千米，是由冰川从别处搬来的。

冰川还有逆坡搬运的能力，把冰碛物从低处搬到高处。

如我国西藏东南部一大型山谷冰川，曾把花岗岩漂砾抬升达200米高；在美国还有抬举1 500米的。

冰川侵蚀产生的大量松散岩屑和由山坡上崩落下来的碎屑，进入冰川体后，随冰川运动向下游搬运。

冰川消融以后,这些被搬运的岩屑堆积下来，叫冰碛物。

根据冰碛物在冰川体内的不同位置，可分为不同类型:

表碛　supraglacial moraine

侧碛　lateral moraine

中碛　medial moraine

底碛　subglacial moraine

内碛（里碛）englacial moraine

前碛（终碛）terminal moraine

冰碛物的特征：

(1)、缺乏分选(不等于没有分选)，在各种较细的基质中，常含有大小不等的岩屑(包括卵石)；

(2)、结构趋向于块体状，没有平整的纹理或均匀的层理；

(3)、组成的成分为各种矿物和岩石的混合物，其中有些曾经长途搬运而成多面体岩块，亦有未经长途搬运而成磨圆卵石(冰下冰碛物中)；

(4)、冰碛物中有擦痕石和具有微弱擦痕的颗粒；

(5)、长条形碎屑物可能有一个共同的方向；

(6)、由于沉积期间承受了巨大的压力，因此，可能比周围其他沉积物更为坚实；

(7)、由于搬运期间的频频破裂和局部磨蚀，岩屑形状以次棱角占优势；

(8)、冰碛层可能位于具有擦痕的基岩或沉积底床上。

(二)、冰碛地貌

1．冰碛丘陵

冰川消融后，原来的表碛、内碛和中碛都沉落到冰川谷底，和底碛一起统称基碛。

这些冰碛物受冰川谷底地形起伏的影响或受冰面和冰内冰碛物分布的影响，堆积后形成波状起伏的丘陵，称冰碛丘陵或基碛丘陵。

大陆冰川区的冰碛丘陵规模较大，高度可达数十米至数百米；山岳冰川也能形成冰碛丘陵，但规模要小得多。

２. 侧碛堤

侧碛堤是由侧碛和表碛在冰川退缩以后共同堆积而成。

它在冰川谷的两侧堆积成堤状，向下游方向常和冰舌前端的终碛堤相连，向上游方向可一直延伸到雪线附近。

南迦巴瓦峰和西坡则隆弄冰川下游侧碛垄

３. 终碛垄

又称尾碛垄、前碛堤。

w当冰川的补给和消融处于相对平衡状态时，冰川的末端较长时期地停留在某一位置，这时由冰川上游搬运来的物质，在冰川尾端堆积成弧形的堤，称终碛垄。

九寨沟冰川终碛堰塞湖

终碛垄成因和演化与冰川的进退有关。

当冰川处于平衡状态时，冰舌处的大量底碛和内碛沿冰体挤压剪切面被推举到表面形成表碛，另一部分内碛由于表面消融而出露为表碛。

w这些表碛如滚落到冰川末端边缘堆积下来，待冰川退缩后，就形成弧形的终碛垄。

这种成因的终碛垄称冰退终碛垄。

如果冰川的积累大于消融，冰川前进，除一部分冰碛沿冰体剪切面被推举到冰川表面再滚落到冰川末端边缘外，同时冰川以外的谷地中的砂砾或过去的冰碛层也被推挤向前移动，形成终碛垄，称推挤终碛垄。

4．鼓丘

它是主要由冰碛物组成的一种流线型丘陵。

平面上呈蛋形，长轴与冰流方向一致。

鼓丘两坡不对称，迎冰坡陡，背冰坡缓，一般高度数米至数十米，长度多为数百米左右。

鼓丘内有时含有基岩核心，形如羊背石，它局部出露于迎冰坡，或完全被冰碛物所埋藏。

鼓丘-美国威斯康星州

鼓丘分布在大陆冰川终碛堤以内的几公里到几十公里范围内，常成群分布。

山谷冰川终碛堤堤内也有鼓丘分布，但数量少。

n鼓丘的成因是冰川在接近末端，底碛翻越凸起的基岩时，搬运能力减弱，发生堆积而形成的。

(三)、冰水堆积地貌

冰水堆积按其形态、位置及成因等，分为蛇形丘、冰水扇和冰水平原等地貌。

1.蛇形丘

它是一种狭长、弯曲如蛇行的高地。

两坡对称，丘脊狭窄；一般高度15—30米，高者达70米；长度由几十米到几十千米，北美有长达400千米的。

蛇形丘

蛇形丘的组成物质主要是略具分选的沙砾堆积，夹有冰碛透镜体，具有交错层理和水平层理结构。

蛇形丘分布于冰川作用区内，它具有多种成因，常见的是冰下隧道堆积。

在冰川消融期间，冰融水很多，沿着冰裂隙渗入冰下，在冰川底部流动，形成冰下隧道。

在隧道中的冰融水流受到上游强大的静水压力，挟带着许多冰碛物不断搬运、堆积，并可逆坡运行，直至冰水堆积物堵塞隧道。

当冰体全部融化后，这种隧道堆积出露地表，成为蛇形丘。

因此，蛇形丘可有分支，亦能爬上高坡，匍匐于丘陵、高地之上，贯穿鼓丘群之间。

2.冰砾阜、冰砾阜阶地和锅穴

冰砾阜是一种圆形的或不规则的小丘，由一些初经分选、略具层理的粉沙、沙和细砾组成；其上常覆有薄层冰碛物。

它是由冰面或冰川边缘湖泊、河流中的冰水沉积物，在冰川消融后沉落到底床上堆积而成。

在山岳冰川和大陆冰川中都发育冰砾阜。

冰砺阜和锅穴

冰砾阜阶地只发育在山岳冰川谷中，由冰水沙砾层组成，形如河流阶地，呈长条状分布于冰川谷地的两侧。

它是由冰缘河流的沉积，在其与原冰川接触一侧，因冰体融化失去支撑而坍塌，从而形成了阶梯状陡坎，沿槽谷两壁伸展。

锅穴指分布于冰水平原上的一种圆形洼地，深数米，直径十余米至数十米。

锅穴是埋藏在沙砾中的死冰块融化引起塌陷而成。

3.冰水扇及冰水平原

冰川融水从冰川的两侧(冰上河)和冰川底部流出冰川前端或切过终碛堤后，地势展宽、变缓，形成冰前的辫状水流，冰水携带的大量碎屑物质就沉积下来，形成了顶端厚、向外变薄的扇形冰水堆积体，叫做冰水扇。

冰水平原

几个冰水扇相互连接就成为冰水平原，又名外冲平原。

冰水扇堆积物由分选中等的沙砾组成，含少量漂砾，向下游粒径明显变小，磨圆度显著变好，常有层理出现但极不规则。

五、冰川作用及其原因

（一）、冰川作用

1、全球冰期（冰期、间冰期）

2、第四纪冰期研究现状

地质历史时期的气候和气候带是变化的。

地质历史上曾出现三次大冰期（震旦纪、古生代末、第四纪），并影响全球气温的大幅度升降、古气候和气候带的变化。

（二）、冰川作用的影响

地壳均衡调整

海平面变化

水系和水文条件改造

生物变迁

（三）、冰川作用的原因

天文说（太阳辐射、地日距离）

大气成分变化

洋流变化

板块运动

……

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