大学地理 地貌学 第五章 冰川地貌

1、第五章 冰川地貌,南极冰盖,第一节 冰川作用,一、冰川 冰川冰是多晶固体，具有塑性，受自身重力作用或冰层压力作用沿斜坡缓慢运动，就形成冰川(Glaciers)。,据中国冰川目录和World Glacier Inventory的最新统计，全球冰川面积15 865 756 km2，在各大洲分布极不平衡。96.6%分布在南极洲和格陵兰岛，其次为北美洲（1.7%），亚洲(1.2%)，欧洲(0.3%) ，南美洲(0.2%),按照冰川覆盖度，南极洲97.1%，格陵兰岛79.3%，北美洲1.3%，欧洲0.5%，亚洲0.4%，南美洲0.1%，非洲除乞力马扎罗山外，基本无冰川覆盖。,我国天山、喀喇昆仑山、昆仑山

2、、念青唐古拉山和喜马拉雅山共发育33784条冰川，总面积46 846 km2,冰储量4692km3。天山冰川条数最多，昆仑山冰川面积和冰储量最大，,冰川的特征,冰川的发育与存在有长期性。 冰川有运动性。这是冰川区别于其它自然冰体的最基本的特点。冰川运动是由于冰川冰的粘塑性决定的。 冰川冰主要是固体降水经一系列物理过程演变而成，是一种特殊的变质冰。 冰川是在大陆上形成，具有一定形态和规模的冰体。国际上通常把面积超过0.1km2 冰川才列入统计对象。,冰川的形成,冰川形成的外部条件： 较低的气温：使冰雪消融量减少或停止，增加固体降水在总降水量的比例 丰富的固体降水：形成冰川的物质基础 一定的地形条

3、件：非决定条件。对于山地冰川而言，地形影响冰川的形成、发育、形态、规模。 雪线海拔应高于雪线 坡度过大，积雪无法停积 以上山地为平缓山顶面，可形成平顶冰川或冰帽 高于雪线300至500m，可形成冰斗冰川或悬冰川 高于雪线千米以上，可形成大型山谷冰川,冰川的形成,内部因素 雪的变质（粒雪化）成冰过程,积雪(snow)变成冰川冰： 粒雪化： 雪花（snowflake）:孔隙大，密度小（0.01-0.1g/cm3）粒雪( firn or neve （nv）：雪花枝角的升华，凹窝处的凝华；大晶体合并小晶体,积雪(snow)变成冰川冰： 通过粒雪化，积雪的孔隙度变小，密度变大（0.4-0.6g/cm3）

4、，松散的雪粒变成固结雪粒或聚合雪粒,积雪(snow)变成冰川冰,粒雪( firn or neve （nv）:) 冰川冰（glacial ice)（ 0.8-0.9g/cm3 ） 冷型变质：低温燥条件下，无融水渗浸，而由于冰层压力，下部粒雪层重结晶是，空气排出，孔隙封闭。晶粒小，常不足1mm。 暖型变质：气温较高（约0）,冰雪消融，向内部渗浸，冻结成冰,雪线（snow line）,山区最热月积雪区的下限称雪线。雪线以上成为多年积雪区，雪线以下为季节积雪区。 平衡线：冰川积累区和消融区的分界线,A valley glacier as it would appear at the end of a

5、melt season. Below snow line, glacier ice and snow have been lost during the melting season. In the zone of accumulation above that line, firn is added to the glacier from the previous winter snowfall.,影响雪线的主要因素：温度、降水和地形。,1温度：温度越高，雪线越高；温度越低雪线越低。 2降水量：一般固态降水越多，雪线越低；固态降水越少，雪线越高。 3地形：地形地貌对雪线高度的影响主要表现在山

6、势、坡向等方面。,Kilimanjaro,Alps,如赤道非洲雪线高度（乞力马扎罗山）为45705425m，阿尔卑斯山为24003200m.,陡峻的山地，不利于冰雪的积累与保存，雪线位置相对较高；阴蔽的凹地或平缓的地势，有利于冰雪的积累，雪线位置较低。北半球南坡雪线位置比北坡高，,二、冰川类型(type of glaciers),按照冰川发育的气候条件和冰川温度状况，分为海洋型冰川和大陆型冰川。 海洋型冰川称暖冰川(warm glaciers) 冰雪补给充分，平衡线附近年降水量大于1000mm； 冰川主体温度较高，10深处水温接近0； 运动速度快，年运动约100m以上； 平衡线分布低，冰雪消融

7、强度大，冰川进退变化幅度大，冰蚀作用明显。 我国喜山东段，念青唐古拉山东段，川滇横断山脉冰川。,按照冰川发育的气候条件和冰川温度状况，分为海洋型冰川和大陆型冰川。 大陆型冰川称冷冰川（cold glaciers）， 补给少，平衡线附过降水量不超过1000mm； 温度低，平衡线附近年平均气温低于-8，冰温恒为负温； 平衡线高，比海洋型冰川可高出1000m； 消融弱，尾端进退幅度较小； 运动速度缓慢，一般年运动约3050m，侵蚀作用较弱 我国天山、祁连山中部和东部，昆仑山、青藏高原内部山地，喜山中段北坡和西段均为大陆型冰川,二、冰川类型(type of glaciers),按照冰川的形态、规模及其

8、所处的地形条件可以把冰川分为四种主要类型。 山岳冰川(alpine glaciers, mountain glaciers) 冰斗冰川(cirque glaciers) 悬冰川(suspended glaciers) 山谷冰川（valley glaciers） 山麓冰川(piedmont glaciers) 大陆冰川(continental glaciers) 平顶冰川(mountain ice cap),悬冰川,山谷冰川,山麓冰川,Piedmont glaciers in southern Axel Heiberg Island. Canadian Arctic. Aerial photo

9、J. Alean, 1977.,大陆冰川(continental glaciers),主要发育在两极地区，由于面积广大和冰层巨厚，冰流不受下伏地形限制，由中央向四周作放射状流动。冰流下常掩埋规模宏大的山脉和低于海平面的盆地。如格陵兰和南极大陆冰盖(ice sheet)。,平顶平冰川，高原冰川，或冰帽（ice caps)。 是大陆冰川与山岳冰川的一种过渡类型,以上各种不同类型的冰川是可以互相转化的,三 冰川作用,1、冰川运动：冰川内部运动和冰川底部滑动,影响冰川运动速度的因素,冰床坡度：冰床坡度越大，速度越快 床面粗糙度：床面粗糙不平，摩擦阻力大，运动速度慢 冰量与冰川厚度：冰川厚度或冰量越大，

10、冰层压力越大,运动速度越快。巨大冰层压力下，冰的融点降低，底部冰融化，加快运动速度。 温度：温度高，运动速度快，暖冰川比冷冰川速度快,冰川横剖面运动速度,中部运动速度最快，接近边缘时由于冰川床底和两侧岩壁摩擦力大，流速急剧减小。 同一时间内，中部冰质点行程比两侧大，同一横部面上中部冰要比两侧相对年青 在接近冰舌部分，速度方向呈放射状发散,冰川垂直方向的运动速度,表面速度快，向底部逐渐减小,冰川纵剖面的运动速度,一般山谷冰川两端速度小，从源头向下游增大，至粒雪线稍下达到最大值，然后向冰川末端减小。 纵剖面上，由于冰床坡度变化，冰川运动速度也会发生一定的变化，在冰坎稍向下游一点，冰床坡度大而形成伸

11、张流，速度快。槽谷束窄外速度增大，展宽处减小,冰川速度在时间上的变化,白天速度快，夜间速度慢 夏季速度快，冬季速度慢 有时粒雪盆中冰运动速度冬季增大，可能是由于冬季降雪积累积，压力增大的缘故。,应该强调指出的是不论冰川运动速度以及方向、冰川厚度、冰床坡度等因素在时间和空间的变化多复杂，由于冰川地貌和冰碛物主要分布在冰川的两侧、前端及底部，因此我们主要关于这些冰川边缘地区的运动情况。 这些地区冰体运动特点： 运动速度慢 边界限制，推挤力强 冰体两侧及前缘受外界影响大，易融化、易冻结，受压力小 冰体底部受外界影响小，因自身重力常处于塑性状态，受压力大。,2、冰川作用,冰川侵蚀作用(Glacial

12、erosion)冰川搬运作用（Glacial transportation） 冰川堆积作用（Glacial deposition）,冰川的侵蚀作用,冰的硬度小于大部分岩，纯冰的侵蚀力较弱； 冰川的侵蚀能力主要由于其中的岩屑，但并非所有的岩屑，都能成为冰川侵蚀的工具。,冰川的侵蚀作用,拔蚀作用(plucking/quarrying)和磨蚀作用(abration)。,冰川的搬运作用,冰川搬运的碎屑物叫冰碛物（glacial moraine）。侵蚀产生或由山坡上崩落 内碛（Inside/Englacial moranie） 表碛(Surface / Supraglacial moraine) 底碛(

13、Ground /Subglacial moraine) 侧碛(Lateral moraine) 中碛(Medial moraine) 终碛(End moraine),Supraglacial moraine falling down a crevasse and becoming englacial moraine,erratic boulders,冰川沉积作用,冰川沉积物的特点 以机械碎屑物为主，无分选、无层理、大小混杂，大至直径几米的石块，小到粘土物质；碎屑颗粒具棱角，有的砾石表面有磨光面或冰擦痕，有的表面有压坑等 冰碛物的判别 成因-环境原则 多指标综合原则,第二节 冰川地貌 (Glac

14、ial landforms),1、冰蚀地貌 冰斗、刃脊和角峰 U形谷或槽谷和峡湾 羊背石,Matterhorn,Swiss,Everest,冰川谷的横剖面形似U形，故称U形谷，谷肩明显，谷壁平直而陡立。 悬链式，是排泄冰最有效的几何形状,冰川谷,纵向上，U形谷上游相对较宽，下游较窄 由于下游冰川消融，冰量减少，侵蚀能力降低,冰川谷两侧山嘴被侵蚀削平形成冰蚀三角面(Truncated spurs),U shaped valley and hanging valley,U shaped valley and hanging valley,Milford Sound - New Zealand -

15、Mar 01 2003View of Milford Sound and the hanging valley of Stirling Falls,峡湾（Fjords),挪威布道石,前不久美国有线电视新闻网（CNN）旗下的旅游及生活网站CNNGO，评出全球50处最壮丽的自然景观，布道石名列首位 布道石地处挪威南部，靠近斯塔万格市的吕瑟峡湾中部，是一块天然形成的巨石，突兀地直立于峡湾深处的崇山峻岭中，垂直落差604米，顶部有大约25平方米的平台。从远处看去，非常壮观。而走到近处，站在布道石平台上，俯瞰峡谷中的吕瑟峡湾（Lysefjord），那样的风景，真的不仅仅是壮丽可以形容。,羊背石,鲸背石

16、whaleback rock,These ice sculpted rocks known as whalebacks show which direction the ice was flowing during the Pleistocene or Ice Age when large continental glaciers advanced and then retreated, in this case from left to right. Many mountains in the White Mountains have the same general shape.,A wh

17、aleback at Whitefish Falls, Ontario. Courtesy of Stacey Puckering,2、冰碛地貌,冰碛丘陵 侧碛堤 终碛堤 鼓丘,Hummocky moraine in Kazakhstan,Lateral moraine:Debris deposited along the side of a glacier, comprising both rockfall debris from above and debris ground up by ice-marginal processes.,An abandoned lateral morain

18、e left when the glacier retreated,In the photograph above, the lateral moraine ridge marks the edge of a past glacier of much greater proportions than the one existing today. The present glacier can be seen top left of the image, and is clearly much reduced in size.,Terminal moraine (or end moraine)

19、:A prominent ridge of glacial debris formed when a glacier reached its maximum limit during a sustained advance.,A massive terminal moraine marks the greatest advance of a glacier, during the last centuries, in Cordillera Huyhuash, Peru. A lake has formed between the terminal moraine and the glacier

20、 front. The tall peak is Nevado Yerupaja. Photo J. Alean 1979.,End Moraines,Drumlins: A streamlined hillock, commonly elongated parallel to the former ice flow direction, composed of glacial debris, and sometimes having a bedrock core.,There is still some debate about how drumlins are formed, but th

21、e most widely accepted idea is that they were formed when the ice became overloaded with sediment. When the competence of the glacier was reduced, material was deposited, in the same way that a river overloaded with sediment deposits the excess material. The glacier may have experienced a reduction

22、in its competence for several reasons, including melting of the ice and changes in velocity. If there is a small obstacle on the ground, this may act as a trigger point and till will build up around it.,Drumlins:They are elongated features that can reach a kilometer or more in length, 500m or so in

23、width and over 50m in height. One end is quite step, whilst the other end tapers away to ground level.,View of the hamlet situated on a drumlin Friedrichshafen Raderach,Elongate and forested drumlins south of Puerto Williams, Chile. Flow direction here was at time of formation from west to east (lef

24、t to right on picture).,It is common to find several drumlins grouped together. Areas with swarms of drumlins are sometimes referred to as basket of eggs topography because of the rounded bumps that remind people of a box containing eggs,三 冰水堆积地貌（Glaciofluvial landforms）,冰面河（ Supraglacial river）,A s

25、upraglacial river in Greenland Ice Sheet,冰面湖 （supraglacial lake）,冰川内部冰洞,冰下河 （subglacial river）,三 冰水堆积地貌（Glaciofluvial landforms）,冰水扇（outwash delta or fan )与外冲平原（outwash plain) 冰水湖（proglacial lake) 锅穴（kettle holes） 冰砾埠与冰砾埠阶地（Kame and kame terrace） 蛇形丘（esker） 冰水堆积物由于流水作用，常具有一定的分选、磨圆和层理,Outwash plain :

26、A relatively flat spread of debris deposited by meltwater streams emanating from a glacier,Outwash plain in front of Thompson Glacier, Axel Heiberg Island, Canadian Arctic. Photo J. Alean 1977.,Proglacial lake :A lake developed immediately in front of the glacier, commonly bordered by the mounds of

27、unconsolidated deposits that characterise the terminal zone of a glacier,Proglacial lake at Sheridan Glacier near Cordova, Alaska. Photo M. J. Hambrey,冰水湖的沉积纹泥（季候泥） 季节变化明显， 夏季冰融水多，入湖沉积物量大，颗粒粗，色浅；秋冬季相反。 这样，一年中不同季节在湖泊内就沉积了颜色深浅不同的粗细相间的两层沉积物。 可用于冰水沉积的年龄及古环境重建。,Kettle or kettle hole: A steep-sided depres

28、sion formed when a chunk of ice left behind by a receding glacier is covered by rocks and other debris previously pushed forward by the glacier. The ice melts and the rocks fall through, creating a kettle pot-shaped depression. Kettle lakes are water-filled kettle holes,Kame: ageologicalfeature, an

29、irregularly shapedhillormoundcomposed ofsand,gravelandtillthat accumulates in a depression on a retreatingglacier, and is then deposited on the land surface with further melting of the glacier. Kames are often associated withkettles, and this is referred to askame and kettletopography.,This kame was

30、 formed by a stagnant glacier, which deposited huge quantities of sand.,Kame terrace：Kame terraces are frequently found along the side of a glacialvalleyand are the deposits ofmelt waterstreams flowing between the ice and the adjacent valley side. These kame terraces tend to look like long flat benches, with a lot of pits on the surface made by kettles.,Esker： A long, commonly sinuous ridge of sand and gravel, deposited by a stream in a subglacial tunnel.,Esker (arrowed) exposed by the receding ma