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第十二章第十二章冰川及其地质作用冰川及其地质作用Chapter12GlacierandItsGeologicalWorksChapter12GlacierandItsGeologicalWorks南京大学地球科学与工程学院舒良树制作普通地质学(PhysicalGeology)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。◆◆冰川冰川在重力作用下可由雪源区向外长期缓慢运动。◆◆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。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Section1FormationandMovementofGlacier一、冰川的形成(formationofglacier)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(snowline)。◆◆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(snowflakes)→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(firnice)→重结晶，增粗，变致密→变为蓝色冰川冰(glacialice)（相对密度0.9）。◆◆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!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(greenhousegases)、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。二、冰川的运动特征二、冰川的运动特征(kinematicfeatures)◆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(driftboulder)；被冰柱托着的大飘砾称冰蘑菇(icemushroom)；飘砾跌落，冰柱消融变细，成尖塔状，称为冰塔(iceserac)。若见上述现象,则表明冰川已流到雪线以下。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,边部流速中心流速舒良树摄，舒良树摄，20022002年年乌鲁木齐冰达坂冰川冰冰褶褶皱皱冰体上中下各部差速运动产生冰裂隙冰体上中下各部差速运动产生冰裂隙（四川海螺沟，海拔（四川海螺沟，海拔2850m2850m））珠峰冰蘑菇一、大陆冰川一、大陆冰川(continentalglacier)◆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、山岳冰川二、山岳冰川((mountainoralpineglacier)分布在中低纬度高山地带的冰川;带状分布。1.1.冰斗冰川冰斗冰川((cirque):靠近雪线的圆环状凹地。2.2.山谷冰川山谷冰川((valley):冰斗冰川扩大、溢出，顺着山谷流动。◆复式山谷冰川复式山谷冰川:具有多个粒雪盆的山谷冰川。3.3.平顶冰川平顶冰川((flat-top)(高原冰川):由山谷冰川向大陆冰川的过渡。4.4.山麓冰川山麓冰川((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。第二节第二节冰川的类型冰川的类型Section2Section2TypesofGlacier格陵兰铁山大陆冰川舒良树摄，1990法国西部边境(MontBlanch)山岳冰川一九七七年乌鲁木齐3号冰川冰舌乌鲁木齐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年乌鲁木齐3、4号冰川舒良树摄，2002年鳍脊山谷冰川的主要特征及其沉积物山谷冰川的主要特征及其沉积物一、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，在运动中与冰川一道对基岩与谷底进行刮削，其本身也被磨蚀。第三节冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌Section3ErosionofGlacierandGlacierlandform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-edgecrest)（刃脊）与角峰(hornpeak)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-typevalley)。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(hangingvalley):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(sarsenstone):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。冰斗、刃脊、角峰示意图冰斗冰川（乌鲁木齐冰达坂）冰川“U”形谷（乌鲁木齐）舒良树摄，2003年冰蚀谷（乌鲁木齐）舒良树，舒良树，20032003年摄年摄新疆昭苏县南侧哈尔克山冰川谷新疆昭苏县南侧哈尔克山冰川谷高俊摄供角峰刃脊冰斗冰川珠峰上角峰刃脊冰斗冰川冰斗冰斗乌鲁木齐望峰悬冰川-5号冰川第四节冰川的搬运作用与沉积作用Section4TransportationandDeposition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(driftboulder)能被带到深海区沉积。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(moraineortill)3.冰碛岩：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(ScanElectricMicroscope)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。三、冰积地貌(glaciergeography)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(lateralmorainedam)：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(terminalmorainedam)：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）；◆◆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冰川砾石的磨光面与擦痕PolishplaneandstriationPolishplaneandstriation冰川地貌美国阿拉斯加冰川终碛与中碛中碛终碛冰川终碛─喀拉昆仑山的乔格里峰第五节冰水沉积物及其地貌Section5GlacioflurialDepositandLandform1.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。冰水沉积岩。具有层理和分选性。2.冰水扇(outwashfan):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。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Section6GlaciationandItsOrigin一、地球上大规模的三大冰期(glacialperiod)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。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.洋流变化说中国南极长城站中国南极中山站南极南极::阿德列企鹅阿德列企鹅本本章章重重点点1.1.概念：概念：雪源区；冰川冰与河冰；大陆与山岳冰川；冰斗；角峰；雪源区；冰川冰与河冰；大陆与山岳冰川；冰斗；角峰；中中碛与鳍脊；冰冰悬谷；冰川剥蚀；冰川剥蚀（刨蚀、磨蚀）（刨蚀、磨蚀）；；羊背石；冰碛物羊背石；冰碛物；侧碛堤与终侧碛堤与终碛堤碛堤；冰碛岩与冰水沉积岩；季候泥；冰碛岩与冰水沉积岩；季候泥2.2.基本特征基本特征(1)(1)冰川的搬运方式（推运、载运）及其特征冰川的搬运方式（推运、载运）及其特征;;(2)(2)冰川沉积物的主要特征及其与冲积物的异同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)(3)山岳冰川的地貌山岳冰川的地貌((冰斗、鳍脊冰斗、鳍脊((刃脊刃脊))、角峰、、角峰、““UU””形谷、羊背石形谷、羊背石))特征特征；；(4)(4)三大冰期的发生时间及其分布范围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））