第七章 冰川地貌及其堆积物

1、第七章 冰川地貌及其堆积物冰期：气候寒冷，大规模冰川发生的时期。间冰期：两个冰期之间的温暖时期。一、几个基本概念冰川（glacier）：陆地上具有一定规模、长期存在的冰体。现代冰川1600万km3，覆盖10%的陆地，主要在高纬度地区，南极、格陵兰岛，其次在中、低纬度的高山地区，喜玛拉雅、天山、祁连山等。冰川是全球淡水资源的主体。水圈组成 淡水体积比（%）冰盖和冰川 84.945地下水 14.158湖水和水库水 0.549土壤水汽 0.294大气水 0.049河流水 0.004地质文献中，将冰川分为山岳冰川和平原冰川。山岳冰川：出现在山岳地区，是由冰川上源和两岸山坡上的冰雪补给，多沿山岳地区冰川

2、发生以前的河谷流动，故又叫山谷冰川或河谷冰川。平原冰川：分布两极和中纬度地区，是由直接冰川表面的雪补给的。这种冰川的规模很大，可以覆盖整片大陆，南极和格陵兰的冰川，故又叫大陆冰川。平原冰川中央部分的冰层厚度较大，向边缘陆续变薄，形成一种向上凸的形状，故又叫冰楯和冰盖。二、山岳冰川地貌及其堆积物山岳冰川：发育于山岳雪线以上的山顶和斜坡。主要分布在中、低纬度高山区。雪线：常年积雪的下限，在这附近冰雪的消融量和降雪量大致是相等的。山岳冰川特征：雪线高，规模相对较小。如滇西北玉龙雪山的现代冰川。 雪线以上的积雪，由于本身的压力，其上层部分融解的雪水向下渗透和再冻结，使其渐渐转化为冰。冰沿着山岳的斜坡和

3、冰川发生以前的河谷向下运动。山岳冰川的运动如同流水，受重力作用沿斜坡向下运动，坡度越陡速度越大。但比流水速度小得多。在冰川运动过程中，对谷底和两侧的岩层，特别是对冰川发生以前的松散堆积物，进行强烈的磨削、碾平、挖掘、拔取和粉碎作用。冰川所特有的拔取作用是一种在冰川前进过程中推动岩石凸起部分，并粘连了这种凸起部分底部岩石一起被拔动的作用。冰川对岩石的这种破坏作用，统称冰蚀作用。冰蚀作用形成各种冰蚀地形。形成的各种碎屑物质和冰川以前就已存在的其它类型的松散堆积物，被冰川所搬运并在冰川融化时沉积下来的作用，叫冰积作用。冰积作用形成了冰积地形和冰积物。 冰斗冰川 山岳冰川 悬谷冰川(据形态和发生部位)

4、 山谷冰川冰斗冰川：位于雪线附近或雪线以上规模较小的冰川，冰体集中于山坡的凹陷中，有一个短小的冰舌从三面为陡壁、形似围椅的冰斗中流出，无明显的积累区和消融区。冰斗内常发生雪崩。悬谷冰川：发育在陡坡上的一种短小冰川或当冰斗冰川的补给量增大，冰雪开始向冰斗以外的山坡溢出，形成短小的冰舌悬挂在山坡上，称悬谷冰川。山谷冰川：当有大量冰雪补给时，冰斗冰川迅速扩大，大量冰体从冰斗溢出，进入山谷形成缓慢流动的冰河。山谷冰川长可达数十千米，厚可达数百米。（一） 山岳冰川的冰蚀地形 冰斗、刃脊和角峰冰蚀地貌 （雪线以上及附近） 冰川谷、羊背石（冰川谷内） （雪线以下）1冰斗：冰川源头围椅状的洼地。位于雪线附近，

5、靠山一侧三面是陡峭的岩壁，向下坡有一个门槛式的开口 。由于冰斗冰的挖掘，致使冰斗底低于冰斗出口的岩槛。 冰斗的直径通常都在1公里以下，深数十米到数百米，底部一般都不同程度的被冰积物覆盖，较为平展。 如冰蚀作用非常强烈，冰斗底部很少有冰积物，而且还具有冰蚀基岩形成的凹凸面。在凸凹面上常出现磨痕（冰体中较松软的岩石对坚硬岩石表面摩擦产生的）和擦痕（冰体中夹带的较坚硬岩石对冰斗底部较松软岩石的摩擦产生）。2悬冰斗：冰体消融后积水成为冰斗湖或沼泽湿地，有的发育泥炭。较小的冰斗则大多数孤立于主谷两岸的山坡上，造成悬冰斗。3冰蚀山：密集的冰斗和冰谷剧烈的改造山岳的形态，造成尖峭突兀的山。4刃脊及角峰：两条

6、山谷冰川间或两冰斗间的鱼鳍状山脊刃脊（arete)，三个以上冰斗所交汇的山峰，形成尖棱山尖角峰(horn)。 5冰川谷（U型谷）：在山区，当冰川占据以前河谷或山谷后，冰川截切山咀、磨蚀谷壁和刨蚀谷底，同时两岸山坡岩石经寒冻风化作用不断破碎，并崩落后退，使原来的谷地被改造成横剖面呈抛物线形状，这样更有效地排泄冰体。如四川海螺沟冰川U型谷。6羊背石：是冰床（如冰川谷底）上冰蚀残余的椭圆形岩突，常成群分布。羊背石长轴方向与冰流方向一致，迎冰面被强烈磨蚀而较平缓，磨蚀面上多细小的刻蚀槽沟，擦痕延伸方向与冰流方向一致；背冰面则被冰川挖蚀而坎坷不平，坡度也较陡，远望犹如匍匐的的羊群，故称羊背石。7冰擦面：

7、冰蚀磨光面。是冰川冰与冰川中的岩块在运动中对床面长期磨蚀的结果。当冰川搬运物以砂和粉砂为主时，在较致密岩石上，磨光面更为发育。它寄生于冰川谷的谷壁谷底、冰蚀三角面上和冰盖的下伏基岩面上，以及寄生于夹在冰川中运移的大漂砾岩块面上。（二） 山岳冰川堆积地形和堆积物1表碛和内碛：伴随着岩层的重力崩落以及夹带着岩块和碎屑物的雪崩和冰塌等作用，从山谷冰川的上游滚落到冰川表面的岩块和碎屑物质，叫表碛。大部分表碛随着冰川的融解而坠落在冰谷底部成为一种融碛。表碛也可以被冰川转运到冰川末端沉积下来，构成尾碛的一种成分。一部分表碛落于冰川的裂隙中形成了内碛。内碛在冰川运动过程中，也可以部分的沿裂隙坠落或被挤压到冰

8、川底部，称为底碛的一部分，但大部分内碛却是在冰川消失时落于冰川底部成为融碛，或被冰川转运到末端，沉积下来成为尾碛的一部分。2侧碛和中碛：由于冰川边部与冰川两岸谷壁之间的摩擦并且由于谷壁岩石的温度较冰川高，使得冰川边缘的融解量大，并可产生裂隙。冰川边缘的内碛、表碛和谷壁崩落下来的重力堆积物沉积下来，在谷底边缘形成侧碛。由侧碛构成的地形叫侧碛垅。如果两条冰川汇合成为一条冰川，或在支冰川汇入主冰川时，两条侧碛汇合成为一条形成中碛。中碛也构成垅状地形称中碛垅。3底碛：在冰川底部转运着的物质，在很大的冰川动压力以及与底部基岩间的摩擦力的作用下，受到剧烈改造。一部分冰碛，与冰川发生以前分布于谷底的冲积物和

9、其它堆积物，以及露出的或下浮于这些堆积物之下的基岩，被研磨或挤压而被破碎形成的一些岩块、岩屑和岩粉它们混杂在一起，形成盖在冰谷底部的堆积物，叫底碛，或泥砾。山岳冰川堆积物最重要的是底碛，底碛岩石矿物成分复杂。主要特征如下：没有层理与分选，粗、细物质混杂在一起；基本上无磨圆，但可以混有先成河流相的圆砾；堆积物中含异源的巨大漂砾；粗粒物质上保存有光面和“钉”字形擦痕；岩块和砾石中具有压弯、压坑（压痕）或压裂现象，这样的砾石叫做冰川变形砾石；一个完整的冰碛剖面上大致可以分为上下两层，上层颗粒粗，透水性好，下部细粒为主，透水性差；冰碛物中所含的孢粉和植物化石均为寒冷型的，由于形成在寒冷的气候条件，所以

10、化学风化弱。4尾碛和终碛： 当冰川的融解量由上游对冰川的补给量接近平衡时冰川的末端停留在一个位置上，在这里，冰川搬运和夹带的内碛、底碛和表碛在冰川融解过程中堆积下来，形成尾碛。尾碛所构成的地形是一种大致垂直于冰川运动方向，并向冰川下游略微突出的垅，叫尾碛垅。冰川的末端是随气候的变化而变化的，当气候变冷时冰川规模扩大，末端向下游推进；气候转暖时末端向上游退缩。这样在冰川末端就形成多条尾碛垅。早期的尾碛垅总是被前进的冰川所破坏；只有冰川后退过程中形成的尾碛垅才能被保留下来。尾碛垅在一条冰川谷中可以出现许多条，反映冰川后退时停留的次数。最外面的一条尾碛垅，离冰川源头最远也就是规模最大的冰川的末端长期

11、停留时所形成的一条尾碛垅，叫终碛垅。组成终碛垅的冰碛物叫终碛。 终碛和尾碛，终碛垅和尾碛垅，除了终碛和终碛垅代表最大冰川边界外，没什么不同。 5冰川漂砾：散布在冰谷底部的一些巨大的孤立的石块。有的达到数千吨。（三） 山岳冰水地形和堆积物1 冰内冰水地形和堆积物：由于下游冰的融解量较大，冰内冰水地形和堆积物多分布在下游。（1）蛇丘：狭窄的两坡陡峭的沿冰川运动方向弯曲延长的垅状地形。有时长达数十公里，高度数米到二十米，宽十数米到百米外。（2）冰砾阜：地貌上呈圆形或不规则小丘，由具层理、分选的细粉砂组成。是冰面上小湖或小河的沉积物在冰川消融后沉落在底床堆积而成。常在冰砾阜上部有一层冰碛层。（3）冰砾

12、阜阶地：在冰湖两侧冰川融化快，形成冰侧河流，并带来大量冰水物质堆积在冰川谷的两侧，形成冰砾阜阶地。 2 冰川外围的冰水地形和沉积物：（1）冰水扇和冲（沉）积平原：冰融水从冰川两侧和底部流向冰川前端，汇成冰前河流。由于坡度变缓，河道分叉成辫状水流，所携带的砂砾不能被搬运而停积下来，在终碛垅外围形成扇状堆积，叫冰水扇。相邻冰水扇扩展相连形成冰水冲积平原。 （2）冰水湖：冰盖冰流刻蚀洼地，冰融后由冰融水积水成湖，有明显的季节变化。夏季沉积速度快，颗粒粗，颜色浅；冬季沉积速度慢，颗粒细，颜色深。这种季节变化构成的韵律，称纹泥。剖面上据韵律多少可推断冰湖沉积年龄。图 锅穴的形成A.砂砾中的死冰块，B.死

13、冰块融化后形成的锅穴（3）锅穴：冰水平原上的圆形洼地，是埋在砂砾中的死冰块融化引起的塌陷。深数米，直径十余米至数十米。三、大陆冰川及其堆积物大陆冰川分布于高纬度地区，规模比山岳冰川大得多，面积达数百平方千米，厚数百至数千千米。由于厚度大，冰川不受下伏地形影响。规模最大，表面起伏的巨大冰体叫冰盖，规模较小，表面中心凸起似盾形的叫做冰盾。巨大冰体在自重力作用下，向四周运动。在边缘的一些地形较低的地方，形成凸出的冰舌。而在近海的地方形成海冰。中央部分冰蚀作用强烈，边缘主要是冰积。冰水作用也主要是堆积，侵蚀比较弱。（一） 大陆冰川的冰蚀地形冰蚀地貌：为大陆冰川主体塑造的平缓地貌形态。平原内常见磨光面、

14、冰蚀凹陷（石盆）和丘陵、羊背石等微地貌。冰蚀凹陷在冰后期常积水成湖。槽谷（峡湾）：深入海洋的大陆冰川，在海岸边侵蚀一些深的槽谷，冰退后，海水侵入，形成峡湾。这种地貌在阿拉斯加较为常见。（二）鼓丘：冰水砾石组成的小丘，平面呈椭圆形，长轴与冰流方向一致，纵剖面呈不对称的上凸形，迎冰面坡缓，背冰面坡陡，高度可达数十米。长度1-2公里以下，这种地形往往成群出现。（三）大陆冰川外围的堆积地形： 1 大陆冰川尾碛垅和终碛垅的形态及其组成物质，与山岳冰川中的这些地形和组成物质是类似的，唯其规模大得多。两类冰川的底碛特点也类似，只不过由于大陆冰川规模大物质来源广，所以成分复杂一些。冰水堆积：冰水堆积可分为两组

15、：冰川内的冰水沉积：是沿冰面或沿着冰内孔道或冰川底部“隧洞”流动的冰所形成的沉积物。冰水沉积物是由砾石、砂及粘土等组成，且有很好的选择性及层理，并造成特殊小地形，有冰湖堆积、冰砾阜和蛇形丘(esker)。前二者与山岳冰川相似，只是规模通常要大得多。蛇形丘是一种狭长且呈蛇曲形的垄岗地形。它长数千米至数十千米，高10-30m，有时可达70-80m，底宽几十至几百米，顶宽数米。从剖面看，顶圆缓，两侧坡度10-20°。蛇形丘的延伸方向与冰川流向基本一致。内部全由分选好的成层砂砾组成，偶见冰碛物透镜体。冰川外的冰川堆积：是冰川融化水流的堆积物。从冰川边缘流出，形成扇形的堆积平原。堆积物和一般河

16、流淤积物是一样的，所以要从沉积物本身来区分冰水沉积几乎是不可能的，只有根据冰川边缘堆积的存在，方能把附近堆积物称为冰水沉积。 2 大陆冰川的冰水堆积物与平原地区河流冲积物有许多类似的地方，二者的区别是困难的。（四）冰湖堆积物：是依靠冰的融化水供给的洼地中的堆积物。最典型的冰川湖沉积是纹 泥，其特点是粘土和砂子互成薄层，粗细颗粒有韵律的互相交替夏季冰川融化较多，搬运量大，堆积粗粒、浅色的砂子，冬季则细粒，堆积暗色的。四、冰缘、冻土地形及其堆积物（一）冰缘、冻土作用冰缘（periglacial）：狭义：冰川作用的外围地带，年均温度0 左右，但地面上不结冰，多年冻土层发育。 广义：凡是年均温度0 左

17、右，多年冻土层发育的气候条件，并不一定在冰川的外缘。 冻土：指温度小于等于0度且含有冰的土层。冻土区：指广义的冰缘环境。多年冻土：在气温极低的中高纬地区，当年均气温和地温都处于0以下时，一定深度下的土层长期处于冻结状态时形成。季节冻土：近地表土层随季节或昼夜变化而发生周期性融冻作用而形成。冻土分布在冰川发育区、冰缘区及远离冰川的广大寒冷区。它不仅形成于冰期，也可以形于间冰期或冰后期。多年冻土仅分布在高纬度及中低纬度高山区。我国主要分布于黑龙江北部和青藏高原等地；季节冻土主要分布在长江以北。汶川宝鸡天津以北冻土厚度大于或等于0.5m。在多年冻土区，地下具有一定厚度的冻土层，地表则发生周期性（季节

18、、昼夜）的融冻。（二）冻土地形及其堆积物 1 裂隙多角土： （1）粘土表面结冰形成的裂隙网多角土：裂隙中的冰冻结所产生的压力，使界于裂隙间的粘土产生向上的凸起。 （2）大裂隙网多角土：不同方向的裂隙，形成沟纹，将近地表冻结层切成块段，常为四角形。当气温明显下降时裂隙中的水或含有水的堆积物冻结成为冰楔，冰楔由于体积膨大而高凸。2 冻土丘和冻结丘： （1）小冻土丘：微型冻土鼓起，通常高达1米左右，直径数米，顶部平缓。由于近地表土层中部分地下水集中冻结的结果。形成小丘后由于产生冰裂隙或底部冰的融解而陷落形成凹陷，并向外围流出泥浆，叫泥冻丘。（2）大冻土丘高可达数十米，直径100米乃至数百米。由于冻土区内土