冰川的地质作用
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地质地貌第九章冰川的地质作用及其地貌特征冰川是地球表面上的重要地质现象之一,其地质作用及形成的地貌特征对地质学和地貌学的研究具有重要意义。
冰川的地质作用主要包括冰川侵蚀、运移和沉积,这些过程不仅塑造了地表的形态,也对地下的岩石和土壤有所作用。
冰川侵蚀是冰川地质作用中最重要的部分之一、冰川融水对冰川越过的地表进行侵蚀,形成了流水侵蚀造成的犁沟。
冰川犁沟通常呈V字形,由于冰川对地表的横向切割,导致侵蚀底和侧壁的不均匀磨蚀。
此外,冰川在融化和移动时会在岩石和地表上留下痕迹,形成冰川痕迹,如冰岛犁沟和冰岛湾。
冰川运移是冰川地质作用的另一重要方面。
冰川将其所经过的岩石和土壤带到其他地方,改变了原有的地貌格局。
冰川的运移作用形成了各种各样的地貌特征,如冰斯巴谷和冰川峡湾。
冰斯巴谷是由冰川侵蚀形成的U字形谷地。
冰川融化时,雪和冰形成的融水填满了谷地,形成冰斯巴湖,使得冰斯巴谷的底部变为平坦的湖底。
而冰川峡湾是由冰川侵蚀形成的峡湾,具有窄而陡峭的峡谷和深邃的海湾。
冰川沉积是冰川地质作用的最后一个方面。
冰川融化时,冰川携带的冰碛物被释放出来并沉积在地表上,形成冰川沉积物。
这些沉积物可以是粉状的,如冰碛泥或砂,也可以是较大的块状物,如冰川石。
冰川沉积物的特点是具有不同粒度和形态的混合物,称为冰碛。
冰川沉积在地貌学中具有重要意义。
不同粒度的冰碛物形成了不同的地貌特征,如冰碛丘和冰碛平原。
冰碛丘是在冰川前缘形成的丘陵地貌,由冰川沉积物的堆积和风化形成。
冰碛平原则是冰川后退或融化时留下的平坦地表,通常有大量冰碛沉积物和湖泊。
总体而言,冰川的地质作用及其地貌特征在地质学和地貌学研究中具有重要意义。
研究这些过程和特征可以帮助我们更好地理解地球表面的演化以及全球环境的变化。
第十二章冰川的地质作用冰川是陆地上终年缓慢流动着的巨大冰体。
它广泛分布于高纬度地区和中、低纬度的高山(海拔5km以上)地区。
积雪层-压力-冰川冰-。
冰川冰在其自身的压力和重力作用下,沿斜坡或一定的谷道缓慢地流动,就形成了冰川。
现代冰川覆盖着陆地面积的10%,-南极洲大陆和北极附近的格陵兰几乎全部被冰川覆盖。
-位于加拿大不列颠哥伦比亚省海岸山脉南部的海尔特斯库克(Heiltskuk,也写作Ha-Iltzuk)冰原覆盖面积约为3600平方公里。
这张详尽的太空图片是由国际空间站宇航员拍摄的,显示了该冰原里的山脉上层多被冰雪覆盖,有两个主要的河谷冰川也从这里向外延伸。
河谷冰川由大块缓慢移动的冰块和冰川碎屑组成,冰川在向下移动的过程中形成了U字型宽谷。
纵使冰雪全部融化,冰川侵蚀而成的山谷也会长期存在。
事实上,科学家正是凭借此类山谷的地质特征,来发现曾经被冰川覆盖、如今冰川已经消失的地质区域。
图中显示的是Silverthrone冰川和Klinaklini冰川,在照片上部两座冰川汇合在一起。
海尔特斯库克冰原冰川前端像锯一样的突出部分就是南极洲埃里斯伯(Erebus)冰舌。
埃里斯伯冰舌长达7英里(11.2公里),高33英尺(10米)。
南极洲埃里斯伯冰川从埃里斯伯山上快速滑落进麦克默多湾(McMurdoSound)。
在夏季,麦克默多湾其余海冰融化,而冰舌却依然不化,漂浮在海面上,形成了这一奇特的景观。
这是根据美国宇航局Terra卫星的先进星载热辐射与反射辐射计ASTER所捕捉到的数据制作成的假色地貌图,是将不同波段的数据合成而来的。
南极洲埃里斯伯(Erebus)冰舌显示的是几个小冰川滑落进格陵兰岛西部一个非常干燥的山谷。
过去的冰川运动导致山石在山谷底部堆积,使得谷底冰川融化形成的湖泊呈现出绿松石颜色。
格陵兰岛本身也是过去冰川作用形成的,如今格陵兰岛上仍覆盖着厚厚的冰盖。
格陵兰岛的大陆冰川(或称冰盖)的面积达180万平方公里,其冰层平均厚度达到2300米,与南极大陆冰盖的平均厚度差不多。
第十二章冰川的地质作用
§1.概念
一、冰川——陆地上终年缓慢移动的巨大冰体。
现代地表陆地面积约有1/10被冰川覆盖,主要分布在两极及中低纬的高山地区。
全球冰川若融化,可成为24000000km3的淡水,占全球总淡水资源的)85%,如注入海洋可使海面上升65米。
因此,研究现代冰川,利用冰雪融化可直接为人类提供水源,古冰川的研究则可子解古气候及古地理的变化情况。
二、冰川的形成
积雪冰川冰冰川
1.终年积雪区——年降雪量>年融化量的地区,地面雪终年不化,并逐年积累,形成终年积雪区。
主要分布在两极及中、低纬的高山地区,这里气温<0°C,大量的降雪则终年积雪,气温是随着高度增加而降低的,这里山坡上某个高度年降雪=年消融理,这个高度月雪线。
2.雪线——终年积雪区的下界。
终年积雪
雪线
影响雪线高度的因素
(1)气温:成比,一般赤道两极高度降低。
非洲赤道附近雪线海拔5700——6000米北冰洋0米
(2)降水量:雪线最高的地方不在赤道,而在纬度20°-25°地带。
(3)地形:陡-雪线高;缓—雪线低
东南坡(阳面)高
西北坡(阴面)低
3、冰川冰的形成
三、冰川的类型
按冰川发生的形态规模及所处的地球条件分:
1.大陆冰川(冰盖、冰盾——分布在两极)
特点:
1°面积大,可达几百万km2280万km2 最厚3200m
2°冰层厚,中部上千米,中原四周薄,呈盾形。
南极125/cm2>3000m
3°运动不受地形影响,由于压力使中心向四周缓慢运动。
2.山岳冰川——高山地区各咱形态的冰川。
特点:
1°规模小
2°冰层薄
3°形成和运动主要受地形影响和限制。
冰斗冰川——积雪盆地象转椅,只有一个缺口,其余都是陡峭的后壁,后壁冰冻风化强烈。
壁崩塌,造成雪崩,冰斗扩大积雪增加,形成冰斗冰川。
山谷冰川——顺山谷流动的狭隘长冰体,是山岳冰川的主要形式。
常常在冰斗冰川的缺口处连接至山谷,使冰斗冰川成为山谷冰川的补给来源。
发育成熟者分:补给区,流动区、冰舌、冰前,山谷冰川也可向河流一样由几个支冰汇集为主冰川。
悬冰川——山坡洼地,小沟槽中的冰体
四、冰川的运动特点---------固体流
1.运动原因:
(1)重力:山岳冰川在重力作用下,由高向低流动。
(2)压力:大陆冰川,中部原压力大,向四周压力小方向流动。
运动速度缓慢:通常肉眼难以观察冰川的运动,现冰川通过打桩来观察桩位的变化。
1959-1960 珠峰北坡V=M-129m/y
南极的大陆冰川V=25M/y
冰体从南极大陆的中部运移到海岸需10万年。
2.冰裂隙:由于冰体与冰库之间的磨擦阻力,使得各冰层的地运动速度有差异,两侧速度慢,中部速度快。
由冰川是固体流,在表面产生许多冰裂隙,气温暖时,具冰裂隙的冰体发生差异融化,裂隙处融化快,形成冰塔、冰牙、冰磨等奇特现象,随气温进步转暖则消失。
§2.冰川的剥蚀作用
一、.冰蚀的方式
(一)挖掘作用
冰川以冰床基岩中挖出粗大岩块的作用。
机理:冰床基岩(尤其是岩性软的基岩)在冰体的巨大压力下,产生许多裂
隙,强烈的冰冻风化作用使裂隙增大,冰体嵌入,当冰川运动时,带走岩块。
类似于河流的下蚀作用
结果:加深冰床,增大纵比降。
(二)锉磨作用
冻结在冰体内的石块,流动时对冰床基岩进行刻划锉磨,使岩石破坏,同时本身也遭受磨蚀的作用过程。
磨蚀可将岩石磨成粉未状,岩粉又可作为磨料,使其岩的磨蚀面变得很光滑——冰溜面。
冰川流经的基岩表面,常保存有长短不一,粗细不匀的擦痕,称冰川擦痕。
冰川擦痕和冰溜面是鉴别古冰川的重要依据。
二、冰蚀地貌
冰蚀谷:直而宽、深而陡的“U”形。
挖掘、磨蚀作用使冰床加深加宽,锉磨使冰床突起的基岩 磨平,横剖面“U”形。
悬谷——支冰川汇入主冰川时,由于产冰川蚀蚀能力强,谷底深支冰川饱
蚀能力弱,使支冰川的谷底高于主冰川的谷底。
悬谷中冰川融化后可形成壮观的瀑布。
刃脊和角峰
刃脊—两个相邻冰川不断扩大,中间形成陡峭山脊(类似于河 流分水岭)。
角峰—三个以上的环围冰斗,同时扩展,中间形成陡峻的锥
刨蚀挖掘
状山峰。
石盆地、冰蚀湖
大陆冰川在其下部基岩岩性较软,裂隙发育的地方挖掘强烈,形成的洼地称石盆地,冰融水充填后成为洋蚀湖。
羊背石
冰床上突起的坚硬基岩,在冰川的刨蚀作用下形成的椭圆岩丘,形如倒卧的山羊。
故名羊背石。
羊背石长轴与流向一致辞,两坡不对称,返流面缓,光滑以磨蚀为主,背流面陡呈陡坎状,,挖掘为主,
利用羊背石判断冰川流向。
大面积分布的羊背石叫“卷毛岩”。
§3.冰川的搬运、沉积作用
一、冰川的搬运作用
冰运物——纯机械搬运。
1.冰运物来源
刨蚀冰床基岩,冻入冰体一月流动。
两壁坍落,山谷两壁岩石落到冰的体表面。
冰前前端的堆积物(洪积、坡积、冲积)。
2.搬运方式
推运—推移
载运—载运
3.冰运的特点
无溶解:碎屑固定在冰体内,不能转动。
无分选:位移,托运过程中难以改造。
无磨圆
4.冰漂砾
冰川是固体流,托载能力强,能够把巨大的石块地直径数十米(大到几百米上万吨的岩石)搬运的很远,甚至从陆地搬运致到海洋中。
冰漂砾——冰川搬运的>1m的岩块都称。
冰漂砾表面常见擦痕,沉积下来岩性一般与当地截然不同。
成为所谓“飞来石”——异地漂砾。
李四光对庐山冰期的确定,很重要的证据就是在庐山找到了一些大的异地漂砾。
二、冰川的沉积作用
气温转暖,冰体融化,冰运物堆积下来,冰川的沉积物——冰碛物。
(一)冰碛物的特点:
1.纯属机械堆积
2.无分选:大小不一,砾、砂、泥混杂在起。
3.磨圆差:多棱角状。
4.无层理。
5.无砾石的定向排列,河流砾石长轴与流向一致。
6.冰碛石上可看冰川擦痕。
7.保存好的孢子,花粉应是寒冷型的。
(二)冰碛地形
1.终碛堤——冰前堆积的碛,组成向冰前方向凸出的弧形堤垅冰川气候稳定时,冰前较固定,冰运物不断堆积下来,如果冰前间歇后退,形成一条条相间的终碛堤。
2.鼓丘——终碛堤仙侧由冰碛物堆积而成椭圆形小丘陵。
大陆冰川长崭平等于冰川流向,迎面陡,背流面缓(与羊背石相反)。
3.侧碛堤——山谷冰川冰体融化后,在谷两侧堆积的长垅状高地。
(三)冰水沉积
冰川内部,尤其底部常可形成冰下水流。
由冰流水发生的沉积作用称冰水沉积。
冰水扇:冰流水流出终碛堤后,水体分散发生沉积,呈扇状分布。
冰下河沉积的长堤,蜿蜒如蛇形(山谷冰川)。
由于季节性变化浅粗(夏季)与细深(冬季)交替沉积的微细层理。
§4.冰川的研究
一、古冰川和冰期
古冰川——现代以前的冰川(12000年前)称古冰川。
地史上曾发生过三次
大规模的冰川作用,称三次大冰期。
震旦纪大冰期(6-8亿年),全球性;
石炭 — 二选纪大冰期(2.5-3亿年),南半球分布; 第四纪大冰期(200万年),全球性
二、第四纪冰川 第四期冰川距今近研究的程度好
我国第四纪冰川研究的奠基人是李四光,他最早提出四个冰期的划分,并可与欧洲相对比。
三、冰川作用的影响
冰川作用引起一系列的地质作用
1. 海平面变化
2. 地壳均衡调整——地壳运动
3. 水系改道
欧洲
4. 大量冰蚀湖
5. 动、植物灭绝,猛犸象、剑齿虎、非洲羊、大地獭、海狸。
6. 全球环境变化
四、冰川的原因
1.天文说、日地距离说
(南)Milam Kovich 米兰柯维奇旋回
地球自转轴倾斜度及地球公转的轨道要素周期性变化表明地、日距离有周期性变化,天文计算表明大约每2万年——8万年地球所接受的太阳热达到最小值,发生冰期。
2.大气成分变化说
瑞典:阿仑纽斯(化学家)
冰期的出现与大气圈的二氧化碳含量的变化有关。
CO2含量高时:较多地捕获了从地面中幅射出的热量,出现温空室效应,使全球气温转暖。
CO2少时,大气散热快,气温低。
CO2含量与植物生长有很大关系,当植物大量生所繁殖时,吸收大气中的CO2,使CO2减少,气温降低(冰期),冰期的到来又阻碍了植物的生长,大量植物绝灭,CO2含量可回升。
如C-P冰期;C-P全球性植物繁盛。
1.气温降低
2.丰富降水量 各学派有不同的假说。