第七章 冰川的地质作用.doc

第七章 冰川的地质作用教学目的要求：了解冰川的形成、运动和类型，掌握冰蚀地貌、冰碛地貌以及冰碛物的特征。了解冰水沉积物及其地貌，了解古代冰川活动及冰川作用的影响。教学重点及难点：重点是冰蚀地貌、冰碛地貌及冰碛物的特征。第一节冰川概述冰川是陆地上由积雪形成并以缓慢的速度移动的巨大冰体。一、冰川的形成（一）雪线常年积雪区的下部界线。 雪线以上年降雪量大于年消融量，形成终年积雪区，为冰川的积累区； 雪线以下年降雪量小于年消融量，只有季节性积雪，称为冰川的消融区。雪线高度各地不一，主要受下列因素影响：气温：雪线高度与气温成正比；降雪量：雪线高度与降雪量成反比；地形：雪线高度与坡度成正比。（二）成冰过程 太阳辐射压力、温度压力（重力）新鲜雪花粒雪冰体冰川重结晶反复融、冻流动二、冰川的运动不停地运动是冰川的重要特征，但其运动的速度却非常缓慢，多数观测点的年流速只有数米到数十米。肉眼往往难以觉察冰川的运动。冰川运动的速度是通过固定在冰川上的桩位的变化加以测定的。引起冰川运动的主要原因是重力和压力。三、冰川的基本类型按冰川的规模大小，外部形态特征分为，大陆冰川和山岳冰川：大陆冰川为大面积覆盖在陆地上，冰层厚度可达数千米的冰流。它的中央厚，向四周变薄，冰川作放射状流动，总的轮廓大致呈盾形，常称为冰盖。起运动不受地形的影响，主要由冰层的自重压力使冰体从积雪区的中央部分向四周流动，在边缘部分往往形成许多冰舌。山岳冰川分布在中低纬度的高山区。特点是规模小，冰层薄，它的形成和运动受地形和重力的影响。根据地形及形态不同可分为：冰斗冰川 发育在山坡或谷源呈围椅状洼地中的冰川。规模中等，大的面积可达10平方公里以上，小的不足1平方公里。轮廓近似于卵圆形，有时呈三角形。由冰斗内长期积雪而成。表面常呈凹形，向冰川出口处微倾，但无明显的冰舌，多分布在雪线附近，主要靠冰斗后壁发生的雪崩和冰崩补给。冰体很少向外流动。一旦积累多于消融，冰川便越过前缘流出而成漫出冰川。悬冰川 分布在雪线高度附近山坡上无明显粒雪盆或冰舌的小型冰川。山坡上的积雪，在适宜的条件下形成悬贴于山坡上的冰川而不下降到山麓。它的规模较小，是冰川发育的雏形，当气候进一步变冷和降雪增加时，可发展成峪冰川。山谷冰川 从粒雪盆流出或山坡雪崩补给而形成的有伸入谷地的长大冰舌的冰川。由降落在雪线以上的积雪在重力和压力下形成。具有明显的粒雪盆和冰舌两部分，补给和消融基本平衡。规模较大，长达几公里至几十公里，厚度可达几百米。运动速度较快，每年可达数十米乃至一、二百米。运动的性质和方向取决于谷底的坡度。形态多样，可分为单式山谷冰川、复式山谷冰川、树枝状山谷冰川和网状山谷冰川，还有一些特殊的类型。若干冰流汇合，常造成彼此并列或相互重叠的冰川组合。山谷冰川是山岳冰川成熟的标志，具有山岳冰川的各种特性，对周围环境有巨大影响，是冰川工作研究的重点。山麓冰川 若干条山谷冰川的宽大末端在山麓相互连接在一起的部分。往往由多条山谷冰川向山麓作扇形伸展，相互连接而成。为介于山岳冰川和大陆冰川之间的一种类型。如北美洲阿拉斯加的马拉斯庇那冰川。山麓冰川往往是几条山谷冰川从山地流出，在山麓地区扩展、相互连接而成一片宽阔的冰原，运动速度很慢，分布亦不受下伏地形限制。当山谷冰川从山地流出，在山麓带扩展或汇合成一片广阔的冰原，叫山麓冰川。阿拉斯加在太平洋沿岸就有许多山麓冰川，最著名的是马拉斯平冰川，马拉斯平冰川目前处于退缩阶段，冰面多冰碛，生长着云杉和白桦。山麓冰川是山岳冰川和大陆冰川之间过渡类型。平顶冰川 是在平坦的山脊或山平顶冰川顶面上发育的冰川。有的像白色的冰雪帽子盖在山顶上，规模较小的又称冰帽。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。大陆冰川和山岳冰川的主要特征大陆冰川山岳冰川（阿尔卑斯式冰山）规模大，主要分布在南极洲、格凌兰和冰岛等地，呈面状分布不受地形约束。厚度大。南极大陆冰盖面积达1300万Km2，平均厚2千米以上，最后达4800m。以年流动几十米的速度流入海洋。主要分布在中低纬度高山区，流动在山谷中。规模小，长度一般为数公里到数十公里，厚度从几百米到近千米。较大的山岳冰川可形成复式山岳冰川，可分为主冰川、支冰川。年流速数米到数十米，进入消融区融化形成冰碛地貌。第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌一、冰川的剥蚀作用冰川剥蚀作用冰川在运动过程中对地面岩石的破坏作用。包括挖掘作用和磨蚀作用。1挖掘作用 冰川将冰床底部及两侧基岩破碎，并将破碎物掘起带走。 冰溜面 在冰川的流经的谷底和谷壁基岩上常见到光滑而据平行的细刻痕磨光面。冰溜面上的刻痕称为冰川擦痕，这种冰川擦痕形态像钉子，尖端指向冰川的运动方向。 2磨蚀作用 冻结在冰川底部或边部的岩块在运动中，象锉刀一样不断研磨和刮削着谷底及两侧的基岩，其本身也同时被磨损。二、冰蚀地貌冰斗、刃脊和角峰（根据冰斗形成于雪线附近的特点，所以古冰斗的高度就标志着古雪线的大致高度。喜马拉雅山区有一些古冰斗，它们的位置高踞于现代雪线之上，这显然是山体在近期仍处于强烈上升的证据。）冰川槽谷（“U”型谷）、冰蚀洼地、羊背石（可以指示冰川运动的方向）、悬谷。第三节 冰川的搬运与沉积作用一、冰川的搬运作用将剥蚀的产物及坠落冰面的风化物一起冻结于冰体中，像传送带一样将它们带到冰川下游和末端，称为冰川的搬运作用。冰川搬运的特点是：1.被搬运无与冰固结在一起搬运，搬运过程无分选，绝大部分无摩擦（无磨圆）。2.山岳冰川搬运距离不长，搬运能力很强，可将直径数十米的巨石运走（称为漂砾）。大陆冰川范围广，搬运距离长，冰山能将大量粗大碎层物带入深海沉积。3.被冰川搬运的碎层物统称为冰碛石，按其在冰体中的部位分为：表碛；底碛；侧碛；内碛；中碛；二、冰川的堆积作用与冰碛物由冰川搬运并堆积下来的物质称为冰碛物。冰碛物的主要特征是：全由碎屑物组成，绝大部分碎屑棱角分明。大小混杂，无分选性，砾石与粘土共存。有时含有寒冷型生物化石。有的冰碛砾石表面具有磨光面和擦痕，冰川擦痕常具平行的或交叉的钉头鼠尾形。具有擦痕的冰碛石称为条痕石。不具有层理构造。三、冰碛地貌冰碛物堆积的各种地形总称冰碛地貌。它是研究古冰川和恢复古地理环境的重要依据。主要的冰碛地貌有冰碛丘陵、侧碛堤、终碛堤、鼓丘等。冰碛丘陵 由于冰体融化，原来的表碛、内碛、中碛都沉落在底碛上，称为基碛，在地表形成波状起伏的冰碛丘陵。有些则沿谷地两侧形成中碛堤和侧碛堤。终碛堤 当冰川的补给和消融处于平衡时，即冰前位置稳定，大量冰碛物被送到冰川前端堆积构成的弧形高地。终碛堤的位置指示冰川前端所到的边界，可以推知古冰川活动的范围和运动特点。冰碛丘陵 是冰川消融后，原来的表碛、内碛、中碛都沉落到底碛之上，合称基碛。是大陆冰川地区分布最广的冰碛，多成片分布，低洼处沉积较厚，高地很薄，呈波状起伏，相对高度数十米到数百米，洼地往往积水成湖，又称冰碛湖。鼓丘 是一种主要由冰碛物组成的流线形丘陵，通常高数十米、长数百米长轴与冰流方向平行，迎冰面陡而背冰面缓。四、冰水沉积物及地貌冰雪融化形成的水叫冰水，由冰水搬运和堆积的沉积物为冰水沉积物。冰水沉积物常构成下列特征性地貌：1.冰水扇在冰川外缘、终碛堤外侧形成的扇形堆积。2.纹泥（季侯泥）在冰川前缘洼地由冰水注入湖泊而形成的纹层状沉积。一般夏季较粗（浅色）、冬季教细（深色），两者构成一个年层，据此可推算冰川沉积的年代。3.蛇形丘是狭长而曲折的高地，两坡对称且较陡，蜿蜒如蛇形，由砾石和粗砂构成并具有一定的分选性和不规则的交错层理。它是在冰体下部的冰融隧道中由冰融水将冰碛物冲刷、搬运并再堆积而成。第四节 古代冰川现在地球上存在着的冰川，称为现代冰川。地质历史上的冰川，称为古代冰川。最早的冰川作用发生在距今约23亿年前的早元古代，随后出现过几次显著的冰期：南华纪大冰期（7亿年前）、石炭二叠纪大冰期（3亿年前）以及第四纪大冰期（200万年前）。第四纪以前的冰川活动形成的地貌形态早已被破坏殆尽，主要是根据冰川堆积物冰碛岩及寒冷生物化石的出现来判定。因此第四纪是研究古代冰川的主要对象。一、冰期和间冰期在第四纪，地球上出现了几次大的寒冷与温暖气候交替。冰期指气候变冷，地球上冰川面积扩大的时期。最大冰期时，冰川覆盖了陆地面积的32（现代冰川覆盖了陆地面积10），那时北美欧洲许多地面为冰流覆盖，就象南极大陆冰川一样。间冰期指气候转暖，冰川面积大大缩小的时期。二、我国第四纪