06冰川和冻土地貌及堆积物
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第一章复习题二、填空1、地貌的属性可以从物质构成、几何形态、及时空尺度等几个方面进行界定。
2、地貌变化发展受岩性和地质构造、时间、营力三个因素的影响。
3、第四纪沉积物岩性有:碎屑沉积物、化学沉积物、生物沉积物、火山沉积物和人工堆积物。
4、砾石的磨圆程度一般野外定性分五级,即:棱角、次棱、次圆、圆和极圆。
5、引起第四纪地球环境变化的主要动因是气候变化和地壳新运动,而人类活动加剧对现在和未来环境有重要影响。
三、论述1、第四纪地质历史的特点有哪些?(从气候、生物、沉积环境、构造运动等方面分析)(1)地质历史记录保留得比较完整(2)气候变化显著,有反复的温度降低和升高的过程。
(3)第四纪生物群的变化,主要表现在地理分布和组合方面,除此之外,也有一些种属灭绝,出现了新的种属。
在第四纪开放海和大洋中,海生生物群的变化很小。
在内陆海或封闭海盆中,例如黑海、波罗的海和地中海等,变化较为显著。
第四纪陆地生物群受到气候变化的影响比较显著,大多数都在冰期和间冰期的交替过程中发生迁移、重新组合、灭绝、新生、变异。
(4)第四纪沉积环境的基本特点大陆沉积环境:冰川环境、冰缘环境、非冰川环境(冷湿地区、干旱地区和湿热地区)海岸沉积环境:海滨及浅海堆积物和陆地堆积物互相交替海洋沉积环境:沉积记录往往是连续的且保存完整。
(5)第四纪构造活动剧烈,还伴有火山和地震活动。
与以前各纪比较,第四纪的地球表面的山岳是相对高大的。
(6)人类的出现和发展2、第四纪堆积物的基本特点(1)第四纪堆积物普遍覆盖于大陆地表,在大多数场合下,都与下伏地层呈不整合或假整合的关系。
在海洋和一些湖泊的底部,与下伏地层是连续的。
(2)由于第四纪时间短暂,第四纪堆积物所经受的剥蚀破坏和构造变形比较轻微,一般都保留了与地形密切相关的原始产状。
(3)第四纪堆积物的空间分布,与现代地形密切联系,在地势凹凸不平的山区,在水平方向上,第四纪堆积物是零散的,不连续的,或呈斑块状的。
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟冰川地貌及其堆积物的特征与成因(1)冰川侵蚀地貌冰蚀地形是由冰川的侵蚀作用所塑造的地形。
如:角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和悬谷。
1)冰斗冰斗是在冰川发展初期阶段,冰雪利用自然洼地,塑造的斗状地面形态。
由于冰斗冰川位于雪线以上,冰蚀作用以冰冻风化作用为主,冰斗围壁的基岩在冰劈作用下不断地后退,冰斗被不断地拓宽,而在冰斗的底部,则由于巨厚冰层的冰体运动所产生的磨蚀作用,把冰斗的底部不断地磨探,同时在冰斗的出口处形成陡峻的冰坎。
因此,冰斗的形态有三个明显部分:冰斗壁、盆底和冰坎。
2)刃脊、角峰在相邻两个冰斗或冰川谷的发育过程中,斗(谷)壁不断后退,结果使相邻两个冰斗或冰川谷之间的分水岭愈来愈窄,最后形成象鱼鳍一样的尖背山脊,称为刃脊。
由三个以上的冰斗发展所构成的尖锐山峰称为角峰。
3)冰川谷冰川谷,又称冰川槽谷、U 谷、幽谷等。
冰川谷一般起源于冰期前河流切割谷地或线性构造负地形。
4)悬谷在支冰川汇入主冰川人口处,有一明显的陡坎称为谷口台阶。
这是因为支冰川的侵蚀能力远远小于主冰川,因而支冰川谷底常高于主冰川谷底,当冰川退却后,支冰川谷悬挂在主冰川谷之上,称为悬谷。
5)冰川三角面、羊背石在冰川运动过程中,由于冰川所携带的岩石碎块不断地对槽谷两侧的岩壁进行锉磨、刨蚀、使两壁小山脊形成一系列的冰川三角面或冰溜面。
在这些面上则留下了冰川作用的痕迹冰川擦痕。
在槽谷的底部,由于冰川的磨蚀和挖掘,则使一些比较坚硬均一的岩石形成微微突起的一系列基岩小丘,称为羊背石。
羊背石平面形状为椭圆形,长轴方向与冰川运动方向平行,两边坡度不对称,朝向冰川上源面坡度平缓,表面光滑,另一面则呈陡坎,陡坎处岩石有压裂破碎的现象,因此羊背石可以指示冰川运动的方向。
(2)冰碛物及冰川堆积地貌冰川融化使冰川携带的碎屑物质堆积下来,形成冰碛物。
冰碛。
冰川在高纬和高山等气候寒冷地区,如果降雪的积累大于消融,积雪将逐年加厚。
在一系列物理过程下,积雪就变为冰川。
一、成冰作用成冰作用指积雪»粒雪»再经变质作用»冰川冰的过程。
雪是一种晶体,而任何晶体都具有使其内部包含的自由能趋向最小,以保持晶体稳定的性质,这就是最小自由能原则。
因此,在外界环境条件稳定时,雪晶力图向球形体转变。
这一过程称为自动圆化或粒雪化。
粒雪化过程可以分为冷型和暖型两类。
前者没有融化和在冻结现象,过程缓慢。
直径通常不足1m;暖型粒雪化过程进行的较快,雪粒直径比较大。
粒雪中含有贯通孔隙,当其进一步变化,全部孔隙被封闭后就变成冰川冰。
成冰作用也分为冷型和暖型。
冷型变质过程中,粒雪只能依靠其巨大厚度造成的压力加密而形成重结晶冰。
这种冰密度小,气泡多且气泡内的压力大。
冷型成冰过程历时很长。
暖型成冰作用有融水参与,并因融水数量不同而分别形成渗浸-重结晶冰、渗浸冰和渗浸-冻结冰。
当粒雪很薄而夏季气温较高时,粒雪可以完全融化,而后在冰川冷储作用下,在冰川表面重新冻结成冰。
重结晶、渗浸和冻结成冰,是成冰作用的三个基本类型。
渗浸重结晶及渗浸冻结作用则是两个过渡类型。
上述各种冰是成冰作用初期的原生沉积变质冰,它们仅仅分布于冰川表层。
冰川冰的绝大部分是沉积变质冰在运动中经受压力形成的动力变质冰。
其中最常见的是冰川塑性流动状态下形成的次生重结晶冰。
动力变质冰具有一般变质岩的特点,如片理、褶皱和冰晶的定向排列等。
冰川冰最初形成时是乳白色的,经过漫长的岁月,冰川冰变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻,带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。
二、冰川分类与分布按冰川发育的气候条件和冰川温度状况,分为海洋性冰川和大陆性冰川。
①海洋性冰川(暖冰川)发育在降水充沛的海洋性气候区,粒雪线在年降水2000-3000mm地区附近,冰川的形成以暖渗浸再结晶成冰过程为特征,冰川的温度接近压力熔点,液态水可以从冰川表面分布到底部。
冰川地貌与冻土地貌在高纬和高山等气候寒冷地区,如果降雪的积累大于消融,积雪将逐年加厚。
在一系列物理过程影响下,积雪就变为冰川。
冰川本身就是一种地貌,也是寒冷地区重要的地貌营力,可塑造一系列冰川地貌。
但在降水量少的条件下,地表不能积雪成冰川。
在这种地区土层的上部常发生周期性的冻融,下部则长期处于冻结状态,成为多年冻土。
多年冻土层中发生的冻融作用,可塑造一系列冻土地貌。
关于冰川作用和冰川类型、分布,在第五章第四节已有介绍。
这里只着重讨论冰川的地貌作用和冰川地貌的特点。
一、冰川作用冰川在运动时能对地表进行侵蚀。
但冰川运动的速度缓慢,每年只有数十米至数百米不等。
冰川各个部分的运动速度并不一致,其中从粒雪盆(雪线以上的积雪盆地,即冰川的补给区)出口到冰舌上部这一段速度最快;在横剖面上则以冰川中部为最快。
实际观察还证明,冰川表面运动速度最快,且自冰面向底部递减。
冰川运动的速度有季节变化和日变化,一般是夏季快,冬季慢;白昼快,夜间慢。
在粒雪盆中冰川有向心运动和下沉运动,在冰舌部分有侧向运动和上升运动。
冰川运动是由可塑带的流动和底部的滑动组成的。
而冰川滑动则是产生侵蚀作用的根本原因。
冰川是一种巨大的侵蚀力量。
冰岛的冰源河流含沙量为非冰川河流的五倍,侵蚀力可能超过一般河流的10—20倍。
冰川主要是依靠冰内尤其是冰川底部所含的岩石碎块对地表进行侵蚀。
在冰川滑动过程中,它们不断锉磨冰川床,这种作用通常称为磨蚀(刨蚀)作用。
另外,冰川下面因节理发育而松动了的岩块和冰冻结在一起,冰川运动时岩块被拔起带走,这就是拔蚀(掘蚀)作用。
冰川的搬运能力是惊人的。
大陆冰川可以把大片基岩搬走;山岳冰川的搬运能力也不小。
喜马拉雅山中即有直径28米,重量超过万吨的大漂砾。
冰川通过磨蚀、拔蚀、雪崩和山坡上的块体运动获得大量碎屑物质。
这些碎屑被冰川携带而下,通称运动冰碛。
其中,出露于冰面的叫表碛;夹带在冰内的叫内碛;在冰川底部的叫底碛;位于冰川两侧的叫侧碛;两支冰川会合则形成中碛。
第6章冰川、冻土地貌与堆积物(2)主讲教师:林晓中国地质大学(武汉)地学院地貌学及第四纪地质学Geomorphology and Quaternary Geology四、冻土地貌冰缘(periglacial ):⏹狭义:冰川作用的外围地带,年均温度0 ℃左右,多年冻土层发育。
⏹广义:凡是年均温度在0 ℃左右的地区,具有多年冻土层发育的气候条件,并不一定在冰川的外缘。
冻土区:指广义的冰缘环境。
课程结构冻土与冻融作用冻土定义、分层、分类、冻融过程及研究简史1. 冻土与冻融作用⏹冻土:分为季节冻土(每年冬冻夏融)和多年冻土(多年不融),结构上分为活动层和多年冻土层。
⏹冻融作用:每年气温的周期变化,使含水土层反复冻结和融化、裂开、扰动、变形、破坏和流动的过程。
地表温度低于0˚C的土层或岩层寒土Geli sol冻土Frozen ground含冰不含冰多年冻土:2年以上季节冻土半月~数月短时冻土半月以内干寒土不含冰和重力水湿寒土含盐水、卤水等存在持续时间是否含水(1)冻土基本概念Geocryology冻土分层⏹①活动层(Active layer)位于多年冻土之上,夏季融化冬季被冻结的表层土层(S. Muller, 1947)⏹②多年冻土层(Permafrost)位于活动层之下,常年冰冻。
Freezing point温度年变化深度多年冻土上限多年冻土下限冻土分层⏹③零幕层(Zero curtain)位于多年冻土上限之上(活动层底部)特定厚度的土层。
这层土的温度在冻结过程中有相当长的时间为0ºC。
“零幕层”是由冻结过程中冰-水转化的冻结潜热释放所导致,活动层底部的含水量越大,“零幕层”越厚,持续时间越长。
-20-1010050100150200250300350 AT/ºC风火山-高寒草甸5月中9月中11月底10月初零幕层冻土下界⏹多年冻土下界(the lower limit of permafrost)高山多年冻土所能够分布的最低海拔高度。
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。