第七章冰川地质作用

地质学基础昆明理工大学第七章冰川的地质作用内容提要

概述冰川的剥蚀作用冰川的搬运作用冰川的沉积作用冰川的研究第一节概述本节重点讲述内容一、冰川的概念及其分布二、冰川的形成三、冰川的类型四、冰川的运动一、冰川的概念及其分布

（一）何谓冰川？

冰川:地表长期存在并能自行运动的天然冰体。它是由大气固体降水（降雪）经多年积累而成的。通常情况下，以雪线为界把冰川分为两部分，上部为粒雪盆（积累区），下部为冰舌区（消融区），它们构成一个完整的冰川系统。粒雪盆（积累区）冰舌区（消融区）云南白茫雪山冰川一、冰川的概念及其分布

（二）冰川的分布

冰川从两极到赤道地区的高山都有分布，总面积约达0.162325×108km2，覆盖地球陆地面积的11%。冰川储水总量达0.292×108km3，占世界总水量的2.07%，占全球淡水量的77.4%，是地表最重要的淡水资源。中国冰川面积共58651.08km2，冰储量5132.22km3。南极冰川云南丽江玉龙雪山冰川

二、冰川的形成（一）雪线

1、什么是雪线？雪线(snowline)是指终年积雪区的下部界限。雪线不是几何学上的“线”而是一个带。在这个带内，年平均固体降水量恰好等于年融化量和蒸发量。雪线以上年平均降水量超过年融化量和蒸发量，固体降水才能不断积累，形成终年积雪；雪线以下，正好相反，不能形成终年积雪。

云南白茫雪山雪线雪线富士山与雪线雪线2、影响雪线高度的因素（1）气温（2）降水量（3）地形条件雪线

（1）气温

雪线的高度与气温成正比，温度越高雪线也越高，温度低雪线也低。一般气温由赤道向两极降低，所以雪线的高度也从赤道向两极减低。如赤道非洲雪线为5700－6000m，阿尔卑斯山为2400-3200m，挪威在1500m左右，北极圈内则雪线已低达海平面附近。

（2）降雪量

雪线的高度与降雪量成反比，降雪量越多，雪线越低；降雪量越小，雪线越高。根据纬度因素，赤道附近雪线应是最高，事实上，雪线位置最高的地方，不在赤道附近，而在副热带高压带。这是因为副热带高压带降雪量比赤道附近少造成的。

地球上雪线的高度雪线

3、地形条件

雪线高度也受地形影响。其影响有二个方面：一是坡度影响，陡坡上固体降水不易积存，雪线较高；缓坡或平坦地区降雪容易积聚，雪线较低。二是坡向影响，北半球雪线在南坡比北坡高，西坡较东坡高，这是因为南坡和西坡日照较强，冰雪耗损较大，因而雪线较高。不过，有些高大的山地，对气流产生阻挡，而影响降水的变化，也影响雪线的高度，如喜马拉雅山南坡是向风坡，潮湿、降水量丰沛，雪线在4000m，而北坡干燥，雪线高达5800m以上。S、N坡积雪的差异

地形与积雪地形与坡向对雪线高度的影响二、冰川的形成（二）冰川的形成过程

冰川形成之前，雪花必须先转变成冰。这个转变过程叫做成冰作用。当降雪聚集到一定厚度时，下部雪层受到上部雪层的压力作用，形成粒雪。随着积雪增厚，融化的雪水渗透到粒雪之间的空隙中冻结，使冰晶长大，孔隙中的空气被排挤出来，粒雪便转变成粒状冰。粒状冰进一步重结晶、增粗、变致密就成为冰川冰。当冰体的厚度达到50米时，在自身重量的驱使下就可沿着斜坡流动，形成冰川。

冰川的形成：雪花→粒雪→粒状冰→冰川冰积雪压实→→三、冰川的类型

现代冰川由于发育条件和演化阶段的不同，因而规模相差很大，类型多种多样。根据冰川的形态、规模和发育条件，现代冰川可分为两种基本类型：山岳冰川和大陆冰川。在两者之间存在着一种过渡类型，即为高原冰川。其中，山岳冰川根据它的形态、发育阶段和地貌条件，又可进一步分为：悬冰川、冰斗冰川和山谷冰川。

冰川的类型山岳冰川大陆冰川（冰盖）悬冰川冰斗冰川山谷冰川

高原冰川三、冰川的类型（一）山岳冰川山岳冰川又称山地冰川。它是发育在中、低纬度的高山地区的冰川。其特点是：冰川面积小，厚度薄，受下伏地形限制，形状与冰床起伏相适应。根据它的形态、发育阶段和地貌条件，又可进一步分为：悬冰川、冰斗冰川和山谷冰川。

1、悬冰川它是山岳冰川中数量最多的一种。因短小的冰舌悬挂在山坡上而得名，常因下端崩落而产生冰崩。冰体厚度薄，规模小，面积一般不超过1km2。三、冰川的类型（一）山岳冰川

2、冰斗冰川

是中等规模的山岳冰川，因其原地为箕斗状的聚冰盆地而得名。冰斗的规模中等，面积大的可达10km2以上，小的不足1km2。冰斗口朝向山坡下方，冰体从冰斗口溢出，形成短小的冰舌。冰斗冰川冰舌三、冰川的类型（一）山岳冰川

3、山谷冰川是山岳冰川中规模最大的一种，有长大冰舌伸向山谷底部，沿山谷流动，像冰冻了的河流一样，这种冰川称为山谷冰川。厚度可达数百米，长度数公里至数十公里以上。有明显的积雪区和消融区，与之对应的是有粒雪盆和长大的冰舌。山谷冰川在流动过程中，沿途可有支冰川汇入。一条较大山谷冰川或多条山谷冰川流至山麓地带，汇合成一片宽广冰体，叫山麓冰川。

积雪区消融区山谷冰川垂直分带与冰川运动（据A.N.斯特拉勒）三、冰川的类型（二）高原冰川山地小冰帽－TheVignemaleGlacier

高原冰川是大陆冰川与山谷冰川之间的过渡类型，发育在起伏和缓的高地上，曾被称为冰帽。三、冰川的类型（三）大陆冰川（冰盖、冰盾）

大陆冰川是指高纬度极地地区大面积厚度逾千米的冰体。如发育在南极大陆和格陵兰岛的冰川。其特点是：规模大，表面中部凸起似盾似盖，故又称之为冰盖或冰盾。运动相对较快，分布不受地形影响。

南极冰盖平均厚2000m最厚达4000m三、冰川的类型（三）大陆冰川（冰盖、冰盾）冰岛某地冰川(制高点1666m)三、冰川的类型（三）大陆冰川格陵兰岛冰川及其厚度等值线图四、冰川的运动（一）冰川运动的机制1、塑性流动

冰川冰在常压下是一种脆性物体，但是冰川下部的冰川冰在上覆冰雪的压力作用下，使其融点降低而处于冰、水、气三相共存的物态，变成塑性体。在重力作用下冰晶可沿某些晶格面网滑动或使晶粒间发生位移，从而产生塑性流动（变形），形成冰褶皱。这种运动常见于干冷的冰川中，由于在地表冻结，使得经常能带走大量破碎的岩块。冰川的塑性流动冰褶皱四、冰川的运动2、基面滑动

基面滑动是因为气候潮湿产生的雪水使冰体与基岩之间较为润滑，能让冰体顺利通过。基面滑动是冰川产生侵蚀作用的根本原因。冰川的基面滑动四、冰川的运动（二）冰川运动的特点

1、运动方向：大陆冰川主要受侧向压力的作用使其从冰层厚的地方(中心部位)向冰层薄的地方(边缘部分)流动；山岳冰川受重力作用从冰床高处向低处流动。

2、运动速度：受冰层厚度、地形坡度和底部冰融水水量等因素影响。①冰川运动很缓慢（每年几十米至几百米），肉眼难以观察到；（旅游时，你怎样认识现代冰川正处在运动中？）②夏快冬慢，昼快夜慢；③冰川不同部位运动速度不一样。一般的情况下，其底部和两侧因基岩的磨擦而流动慢，上部和中部流动快，这种差异导致冰川表层发生冰裂隙。冰裂隙四、冰川的运动（三）冰川运动的证据冰裂隙冰溜面冰阶步冰擦痕冰阶步冰擦痕第二节冰川的剥蚀作用本节重点讲述的内容一、何谓冰川的剥蚀作用二、冰川剥蚀作用的方式三、冰蚀地貌

冰川的剥蚀作用：冰川在运动过程中，施加于冰床上的强大压力和剪切力，对冰床产生的巨大破坏作用。这种作用称为冰川的剥蚀作用。又称为刨蚀作用。一、何谓冰川的剥蚀作用？二、冰川剥蚀作用的方式

冰川的剥蚀作用是一种机械作用，破坏力十分巨大，其作用的方式有两种：

（一）拔蚀作用

（二）磨蚀作用拔蚀作用磨蚀作用（一）拔蚀作用

1、概念：冰川挖出冰床基岩中粗大岩块的作用。

2、机理：冰床基岩（尤其是岩性软的基岩）在冰体的巨大压力作用下，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。

3、结果：类似于河流的下蚀作用的结果，加深冰床，增大冰床的纵比降。冰川的拔蚀作用（二）磨蚀作用冰擦痕冰溜面磨蚀作用：冻结在冰川底部或边部石块，在运动中象锉子一样,不断的研磨和刮削着谷底及两侧的基岩，使岩石破坏，同时本身也遭受磨蚀的过程。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，形成冰溜面。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。三、冰蚀地貌

冰川作用的地貌主要有两大类，即冰蚀地貌与冰积地貌。此外还有与冰川有关的冰水地貌。由于大陆冰川与山岳冰川的作用条件不同，所以生成的地貌类型也各异（下表）。

（一）冰斗、刃脊、角峰

冰斗：是山岳冰川上游的一种围椅状盆地。1、形态：围椅状、滕椅状；2、组成：①陡峭的冰斗壁；②凹陷的冰斗底部；③冰槛。3、发育位置：雪线附近；4、成因：初期的积雪洼地→经过反复融冻作用，洼地加深，积雪量增加，并发育成冰川，挖蚀作用加强→成为冰斗。

冰斗壁冰斗壁凹底凹底冰槛冰槛冰斗湖冰斗积水后形成的湖泊。冰斗、刃脊、角峰

如果山岭的二坡发育了冰斗，而且后壁互相靠拢时，山岭就变成十分尖锐的锯齿状山脊，称为刃脊。

云南白茫雪山角峰与刃脊冰斗、刃脊、角峰

当山峰四周(三面以上)发育了冰斗，其后壁也互相靠拢时，山峰就变得非常尖锐和突出，如金字塔状，这种由冰蚀而成的尖峰，称为角峰。

太阳当照和夕阳西下的梅里雪山卡瓦格博峰（角峰）冰斗、刃脊、角峰夕阳中的丽江玉龙雪山角峰（二）冰蚀（川）谷

冰蚀（川）谷：它是山岳冰川运动时侵蚀出来的谷地，横剖面呈槽形或“U”形，故又称槽谷或U谷。谷底宽平，两坡高陡，高度可达数十至数百米。云南白茫雪山“U”形冰蚀谷三江并流区红山“U”形冰蚀谷冰蚀（川）谷白茫雪山冰蚀谷（左）与虎跳峡河谷（右）

冰蚀谷与河谷形态对比：①横剖面上，冰蚀谷多为“U”形谷，河谷在不同地段可呈现不同的形态，中上游呈“V”形谷，下游呈“U”形或碟形谷；②纵向上，冰蚀谷中上游宽，下游窄，河谷则与冰蚀谷相反。冰蚀谷-悬谷

当支冰川流入主冰川时，由于支冰川的下蚀力小于主冰川，故谷底深度也比主冰川谷浅，成为悬挂在主冰川谷之上的谷地，称为悬谷。

主冰川支冰川悬谷（三）羊背石羊背石：在冰床的表面，由冰川侵蚀形成的一些形似羊背的石质小丘。平面呈椭圆形，长轴与冰流方向一致。纵剖面两坡不对称，迎冰面坡缓，以磨蚀作用为主，岩面上常有磨光面、刻槽或擦痕；背冰面挖蚀作用较强，坡度急陡，表面坎坷不平。羊背石与羊群背冰面迎冰面羊背石迎冰面背冰面（四）石盆地与冰蚀湖

冰川对其下部岩性较软、裂隙发育的基岩，进行强烈挖掘，而形成的洼地称石盆地。冰融水充填后成为冰蚀湖。

滇西北老君山上的石盆地与冰蚀湖滇西北老君山上的石盆地与冰蚀湖生长滇西北老君山上的植物、动物第三节冰川搬运及沉积作用本节重点讲述的内容：一、冰川搬运作用及其方式和特点（一）冰川的搬运作用及方式（二）冰川搬运作用的特点二、冰川的沉积作用（一）冰碛物的来源及类型（二）冰积地貌（三）冰水沉积及其地貌类型一、冰川的搬运作用（一）冰川的搬运作用及其方式

1、什么是冰川的搬运作用？冰川在运动过程中，将其磨蚀、拔蚀、雪崩和山坡上块体运动获得的大量碎屑物质机械的搬运到它处的过程，称为冰川的搬运作用。2、冰川搬运作用的方式冰川的搬运方式很特殊：有在冰床上被冰川推移的，有夹持在冰川内或叠置在冰面上随着冰川的运动而一起被搬运的。冰川是以纯机械的方式进行搬运，这种机械的搬运可分为：①推运（推移）；②载运（载移）两种方式。

正在搬运中的冰漂砾（二）冰川搬运作用的特点1、搬运力巨大；2、纯机械搬运；3、搬运过程不损失能量。二、冰川的沉积作用

随着冰川从高处向低处运动，周围环境的温度升高，冰川逐渐消融，它所搬运的碎屑也要沉积出来，形成冰碛物，堆积出各种冰碛地貌。其中巨大的砾石称为冰漂砾。冰碛物经过冰融水的再搬运和堆积形成各种冰水堆积地貌。（一）冰碛物1、冰碛物的来源

冰川通过刨蚀、拔蚀、雪崩、冰崩和山坡上的块体运动获得的大量碎屑物质。直接由冰川冰沉积的未受水体扰动的沉积物称为冰碛物（堆积冰碛），也叫冰碛。概括起来，冰碛物的来源有以下几个方面：（1）刨蚀冰床基岩；（2）冰床两壁及山谷岩块坍落；（3）冰川前端的堆积物（洪积、坡积、冲积）。

①出露在冰面上的冰碛物称为表碛；②由冰床二侧侵蚀的称为侧碛；③由二条冰川侧碛汇合而成称为中碛；④由冰床底部侵蚀的称为底碛；⑤由支冰川底碛汇入主冰川时，埋在冰内作横向分布的，或其它被埋藏的称为内碛；⑥位于冰川舌前端的称为终碛。2、冰碛物的类型冰碛物的类型按沉积作用发生的位置不同，划分为：冰碛物的分布表碛中碛中碛侧碛侧碛表碛、侧碛、中碛内碛底碛终碛冰川鼻内碛、底碛、终碛

冰川具有巨大的搬运能力，能将成千上万吨的岩块搬运到千里以外，如第四纪的斯勘的纳维亚冰盖把大量的冰碛物带到遥远的英国、德国、波兰和俄罗斯等地。

正在搬运中的冰漂砾古冰川搬运的冰漂砾冰漂砾（1）纯属机械堆积；（2）由漂砾、砾石、砂和粘土组成的混合堆积物。（3）无分选性：大小不一，砾、砂、泥混杂在一起；（4）磨圆度差：多呈棱角状；（5）无层理；（6）无砾石的定向排列；（7）冰碛石上可见冰川擦痕、刻槽及磨光面；（8）保存好的孢子花粉应是寒冷型的。3、冰碛物的特征冰碛砾石冰碛物具有以下特点：

①皆由碎屑物组成；

②大小混杂，缺乏分选性，经常是巨大的石块或细微的泥质物的混合物；

③碎屑物无定向排列，扁平或长条状石块可以呈直立状态；

④无成层现象；

⑤绝大部分棱角鲜明；

⑥有的角砾表面具有磨光面或冰擦痕，擦痕的长短不一，大的擦痕长数十厘米以上，小的擦线细似头发丝；冰擦痕形状多样，有的呈钉形，一端粗而深，一端细而浅，具有擦痕的冰碛砾石称为条痕石，有的砾石受冰川压力长期作用而弯曲，称为“猴子脸”；

⑦根据扫描电镜观察，冰碛物中的石英砂粒形态不规则，棱角尖锐，表面具有碟形凹坑，坑内有贝壳状断口及平行阶坎；

含有适应寒冷气候的生物化石，如寒冷型的植物孢子等。

⑧此外，沉积的巨大石块称为漂砾（driftboulder），它有时来自很远，其岩性和附近任何基岩显著不同。已固结的冰碛物称为冰碛岩。

洪积物（diluvium）具有如下特征：

①物质成分单一，不同冲沟洪积物岩性差别大；

②分选性差；

③磨圆度低，一般为次圆状及次棱角状；

④层理不发育；

⑤不具二元结构而呈多元结构。冲积物具有下列基本特征：

1、分选性较好：这是由于流水搬运能力的变化比较有规律。在一定强度的水动力状况下，只能有一定的碎屑物质沉积下来。如近河床主流线的沉积物粗，远离主流线沉积物细。然而，就某种特定条件下的沉积物本身来说，则是比较均一的。

2、磨圆度较好：较粗的碎屑物质，在搬运过程中相互之间以及碎屑物与河底之间不断摩擦，变圆滑。如河床中的卵石，常常是相当圆滑的。

3、成层性较清楚：这是由于河流的沉积作用具有规律性变化。如因河床侧向迁移，同一地点在不同时期所处的部位在变化，接受的沉积物的特征也就不一样。此外，就同一地点而言，洪水期沉积物粗而且数量多，枯水期的沉积物细而且数量少；夏季沉积物颜色较淡，冬季沉积物颜色较深，不同时期沉积物的成分也会有差别等等，因而在沉积物剖面上表现了成层现象。

4、韵律性特征：类似的两种或两种以上的沉积物在剖面上有规律的交替重复出现，称为韵律性或旋回性，每一次重复就形成一个韵律。河流沉积常具有韵律性。如一个完整的韵律可以包括下部的河床沉积、中部的河漫滩沉积及上部的牛轭湖沉积。这样一个韵律代表了河床在一次侧向摆动时逐次沉积的产物。如河床反复进行侧向摆动，就可以形成若干个韵律。

5、具有流水成因的沉积构造：河流沉积物中常见有特征性的波痕、砂丘以及交错层理等原生构造。（二）冰碛地貌由冰川沉积作用而形成的地貌称为冰碛地貌。冰碛地貌的类型冰碛丘陵侧碛堤终碛堤鼓丘

冰碛丘陵是冰川后退过程中，由于冰体的逐渐消融，原来的表碛、内碛、中碛都堆积在底碛之上形成的，表面丘陵起伏，洼地常常积水。冰碛丘陵以大陆冰川区分布最广，高度由数十米至百余米。大规模的山岳冰川区也能形成冰碛丘陵，分布在冰川谷底部，高度较小。1、冰碛丘陵侧碛堤：山谷冰川侧碛构成的条状岗地。侧碛堤(瑞士)2、侧碛堤

终（前）碛堤：是位于冰川末端，呈弧形，常与侧碛堤相连。

终碛堤是冰川补给与消融处于相对平衡时，冰舌末端位置变动不大，大量冰碛物在此堆积而形成的。如果冰川后退是断续进行的，则可形成数道终碛堤。故根据终碛堤的分布及条数，可以确定与此相应的冰川作用范围及冰川退缩的阶段性和冰期的次数。3、终（前）碛堤终碛堤终碛堤的形成过程

终碛堤

鼓丘为冰床上高数十米，长几百米的流线型丘陵。鼓丘平面上呈蛋形，长轴方向与冰流方向平行。迎冰面（后坡）陡，背冰面（前坡）缓，大部分鼓丘完全由冰碛物组成，有的则有一个基岩核心。鼓丘成群分布在大陆冰川终碛堤不远的地方。山岳冰川区则少见。

4、鼓丘冰流方向鼓丘迎冰面背冰面（三）冰水堆积地貌

冰水堆积是冰碛物经过冰融水的再搬运和堆积而成。因此，它除了保留有冰碛特点之外，更多的是具有流水作用的特征。按冰水堆积的位置不同，分为冰下冰水堆积（蛇形丘

）和冰外冰水堆积（冰水扇和冰水平原

）二种。

冰水地貌后退冰川蛇形丘鼓丘终碛冰砾阜锅形湖底碛冰水沉积平原

（1）蛇形丘的概念：主要分布于大陆冰川之下的冰水堆积地貌，为形态狭长而又弯曲的一种低丘陵。因它蜿蜒如蛇形，有的在平地，有的匍匐于高地上，故得名。1、蛇形丘蛇形丘（2）蛇形丘的形态：高度一般为10-30m，丘顶狭窄，宽仅数米，长数公里至数十公里。延伸方向大致与冰流方向一致。（3）蛇形丘的特点：组成蛇形丘的物质较粗，主要是砂砾质，透水性强，具有流水的分选性和沉积层理，如水平层理、斜层理和交错层理等。表面常覆盖一层冰碛物。

（4）、蛇形丘的成因：

一是冰下隧洞沉积说：在冰川消融期，冰水沿着冰裂隙下透，形成冰下隧道，由冰水带来的冰碛物不断将隧道填充，甚至堵塞，当冰川全部消融时，堆积物便露出地面，成为蛇形丘。

二是冰水三角洲沉积说：由此造成的蛇形丘宽窄相间，宽段为隧道口外的陆上三角洲沉积，组成物质较细；窄段为冰下隧道的沉积，组成物质较粗。随着冰川节节后退，隧道口也逐步后移，从而出现了这种绳结状蛇形丘。

蛇形丘冰下河2、冰砾阜

冰川两侧靠岩壁因吸热融化而冰面比较低，汇集冰融水而成为冰面边侧的河，并汇集部分冰碛物，在冰川融化后沉落于冰川谷底的边侧成为冰砾阜阶地。如由冰面上的小湖小河中的沉积物，冰川融化后沉落于冰川谷中称冰砾阜。后退冰川蛇形丘鼓丘终碛冰砾阜锅形湖底碛冰水沉积平原3、冰水扇和冰水冲积平原

冰下冰融水携出碎屑物质在终碛堤外堆积形成的扇形体称冰水扇；几个冰水扇联合成为外冲平原，或叫冰水冲积平原。

后退冰川蛇形丘鼓丘终碛冰砾阜锅形湖底碛冰水沉积平原第四节冰川的研究本节简要介绍如下内容一、古冰川、冰期和间冰期二、第四纪冰川

三、冰川的成因

四、冰川遗迹的确定五、冰川作用的影响一、古冰川、冰期和间冰期

古冰川：现代以前（12000年前）的冰川称古冰川。地史上曾发生过三次大规模的冰川作用，称三次大冰期。

1、震旦纪大冰期（6-8亿年），全球性；

2、石炭-二选纪大冰期（2.5-3亿年），南半球分布；

3、第四纪大冰期（200万年），全球性。大冰期冰期：地球上显著变冷，引起全球性的冰川广泛

发育时期。间冰期：两个冰期间的温暖时期。二、第四纪冰川

欧洲玉本—大理