06冰川和冻土地貌及堆积物

第六章冰川和冻土地貌及堆积物第一节冰川地貌及堆积物第二节冻土地貌及堆积物〔了解〕第一节冰川地貌及堆积物

一、冰川的形成、运动及类型冰川---陆地外表大规模的冰体。现代冰川

1、冰川的形成雪线雪线是年降雪量等于年消融量的界限。雪线以上年降雪量大于年消融量，所以常年积雪，在雪线以上的常年积雪，经一系列的变化而形成冰川冰。当冰川冰积累到一定厚度，只要冰层外表或地面具有一定坡度，冰川冰就要运动。这种运动的冰川冰就是冰川。2．冰川的运动导致冰川运动的因素主要是重力和压力。冰川运动的速度取决于冰川的厚度，地形坡度或冰面坡度。冰川的厚度越大，其所产生的静压力也越大，冰川运动速度就大。地面坡度越大，或冰面坡度越大，冰川运动速度也越大。

冰川的流动速度是非常缓慢的。山岳冰川流速为每年几米到一百多米。冰川的运动速度在冰川各局部是不同的。从冰川的纵剖面来看，中游流速大于下游。从横剖面来看，冰川中央流速大于两侧。冰川不同部位的移动速度不同，底部和两侧因摩擦力大，流动较慢，上层因重量小，流速也不快，中部的流速最高。不同的流速加上地形阻碍，使冰面形成冰缝和褶皱，仿佛层层叠叠的浪花。冰川〔冰盖〕作用在第四纪地质历史中具有重要地位。它对大陆地貌形态，第四纪地层，古气候、生物进化及古人类进化都有深刻影响。所以，对现代冰川和古冰川研究，对恢复第四纪地质开展史具有重大的理论意义。3、冰川的类型按其形态、规模和所处地形条件，冰川可分为：A.山岳冰川B.平原冰川〔大陆冰川〕分布于中、低纬度高山地区的冰川,规模较小，受地形控制。发育在高纬度地区规模较大的冰川。平原冰川中央局部冰层较厚，向边缘变薄，又叫做冰楯和冰盖〔1〕山岳冰川冰斗冰川：发育在雪线附近积雪洼地中的冰川。规模不大，从一平方千米至数平方千米。悬冰川：冰斗中积雪越来越多时，冰斗冰川的量增加，局部从冰斗流出的冰川冰悬挂在冰斗口外的陡坎上，形成小的冰舌，即悬冰川。山谷冰川：沿着先前形成的谷底中运动的冰川，呈带状分布。长短不一，有的长达数十千米或上百千米。山麓冰川：当气候寒冷，降雪量丰富时，山谷中的冰川继续向前流动，流出谷地在山麓地带扩展形成。规模不等，多个山麓冰川连在一起形成冰原或冰帽。〔2〕大陆冰川冰原：在地形较平坦的分水岭及高原上，在高纬度地区，冰川的扩展和连接形成面积及厚度较大，外表平坦或下凹的冰体。冰帽：随着积雪的增加，冰原将进一步扩大，它的外表开始上凸开展成冰帽。冰盖〔冰盾〕：当冰川面积超过5万多平方千米，就是冰盖了。二、冰川剥蚀地貌1、冰川的剥蚀作用〔刨蚀作用〕概念：冰川在运动过程中，以自身的动力和冻结其中的砾石对冰床外表和两侧基岩所产生的破坏作用。挖掘作用〔拔蚀作用〕：通过冰川的压力、融化和冻结，将冰床中的岩石弄碎并随冰川拔起带走的过程。冰床加深凹凸不平磨蚀作用：冰川以冻结在其中的砾石为工具刮削冰床基岩的过程。冰床降低光滑平坦2、冰川剥蚀地貌冰斗、冰窖刃脊、角峰冰蚀谷悬谷羊背石〔1〕冰斗：山岳冰川最典型的侵蚀地貌由于长期冰蚀作用、冰冻风化作用和冰崩作用，形成了一种三面界以陡壁、一面向冰谷下游方向开口的圈椅形的凹陷，叫做冰斗。冰斗的成因：位于雪线附近，由于是积累区和消融区的界线，冬季以积累为主，夏季以消融为主，造成该处的冰川不断地旋转，使一些自然洼地逐渐扩大，并掏蚀出陡状的洼地。特征：半圆形，三面环以陡峭的岩壁，开口处为一高起的岩坎，底部为洼地，大小几百米。〔2〕刃脊和角峰随着冰斗的不断扩大，斗壁后退，相邻冰斗间的岭脊逐渐地变成刀刃状或锯齿状，称为刃脊；几个冰斗所夹持的山峰变成锋利的金字塔形，称角峰。冰斗、刃脊和角峰的发育〔3〕冰蚀谷〔U形谷〕----冰斗侵蚀而成的谷地。冰蚀谷的特征：①抛物线或U型〔河流在山区多呈V型〕；②平直而又宽阔〔河谷多弯曲〕；③谷底自上游向下游变窄〔河谷正相反〕；④冰川槽谷两壁常发育大量的冰川擦痕或擦槽〔河谷无此现象〕；U型谷〔4〕悬谷支冰蚀谷高悬于主冰蚀谷的谷坡上。悬谷的形成是由于支谷冰川的刨蚀能力远小于主谷冰川的刨蚀能力。〔5〕羊背石〔图6-8〕----在U谷底部的一些基岩凸起的外表，常带有冰川擦痕、磨痕和碾平及磨光的痕迹。有时可见一些凸起的基岩，其外表常常被磨得很光滑，叫做羊背石。重要意义：可指示冰川的流动方向。对着冰川上游的一坡比较平缓，指向下游的一坡较陡峭，并常有冰碛物。三、冰川堆积物及堆积地貌1、冰川的搬运作用与沉积作用冰川的搬运作用：冰川在运动过程中，将冻结在冰川中的碎屑物质从一个地方搬运到另一个地方的过程。冰川的沉积作用：由于冰川的消融或载荷能力的降低，将携带的碎屑物质堆积下来的过程。形成的堆积物称为冰碛物。主要受冰川的厚度、运动速度、温度以及地形的影响。冰川侵蚀产生的大量松散岩屑和由山坡上崩落下来的碎屑，进入冰体后，随着冰川运动向下游搬运，这些被搬运的碎屑物称为冰碛物。2、冰碛物及其分类表碛：出露于冰川外表的冰碛物；据冰碛物的相对位置，冰碛物可进一步分为〔表6-1〕内碛：夹在冰川裂隙中的冰碛物；底碛：冰川底部的冰碛物；侧碛：冰川边缘的冰碛物；中碛：两支冰川集合后侧碛合并的冰碛物；终碛：冰川所搬运和夹带的内碛、底碛和表碛在冰川融解过程中在冰舌的前端堆积下来，形成终碛；岸碛：冰川完全消融，堆积在谷地两侧稳定下来的侧碛；基碛：冰川消融后，表碛、内碛降落到冰床上，与底碛共同覆盖在冰川谷地底部；冰川漂砾：散布在冰谷底部的一些巨大的孤立的石块。漂砾外表常有磨光面和擦痕。3、冰碛物的特征〔1〕成分特征主要为岩石碎屑，粉砂和粘土的含量低，易保存不稳定的矿物和岩石。与河流沉积物比较，冰碛物的成分相比照较简单，尤其在山岳冰川的冰碛物中表现更突出。〔2〕结构特征冰碛砾石的磨圆差，以棱角、次棱角状的砾石为主。表碛和内碛，在其搬运过程中砾石之间很少碰撞和磨蚀，由它们堆积形成的冰碛物磨圆差，砾石几乎没有磨圆；底碛砾石可能发生与冰床的摩擦，有时砾石的棱角具有一定的磨蚀。冰碛砾石外表可形成冰川擦痕、磨光面。〔3〕构造特征一般不具有层理构造，一般是杂乱堆积。〔4〕石英砂外表形态特征具有棱角状的冰川石英砂，外表常见有贝壳状断口、平整破裂面或翻卷薄片；一组平行破裂面构成的一系列“阶梯〞；圆形的刻蚀“坑〞、“槽〞或“痕〞。4、冰川堆积地貌终碛堤：又称前碛堤，是在冰川的前缘〔冰舌〕由堆积形成的终碛构成的长垄形弧状地形。弧顶指向冰川运动方向。侧碛堤：分布在冰蚀谷底两侧由侧碛构成的堤状或垄状地貌。中碛堤：主要发育在山岳冰川作用区，两条支谷冰川集合进入主谷时，相邻的侧碛合并在一起形成主谷冰川的中碛。冰川融化，中碛坠落在谷地中间堆积下来并向上游延伸形成中碛堤。鼓丘：分布在终碛堤内侧，一般是由含粘土较高的底碛堆积而成的椭圆形或流线型岗丘。大陆冰川区常见。在平面上呈椭圆形，长轴与冰川运动方向一致。前后坡不对称，迎冰面〔前坡〕缓，是基岩；背冰面〔后坡〕陡，是冰碛物。〔图6-14〕

冰碛丘陵：冰川在消融过程中，冰川中的表碛、中碛和内碛等都坠落于底碛之上形成基碛，地形上形成上下起伏的小山丘。分布于大陆冰川作用区。四、冰水沉积物及冰水堆积地貌1、冰水沉积作用及冰水沉积物特征冰水沉积作用：经冰水搬运的物质，由于水动力的减弱而发生堆积的过程，与冰川的沉积作用明显不同，而与流水的沉积作用有些相似，形成的沉积物称为冰水沉积物。冰河沉积：冰川融水携带大量的碎屑物质在水动力条件减弱的地方沉积下来的过程。冰河沉积物主要由具有一定磨圆的砾石和砂构成，粘土含量较少，发育层理构造，一般不发育河流沉积的“二元结构〞。冰海沉积：漂浮于海洋边缘的冰舌、冰山、冰棚中所挟带的冰碛，当冰体融化后，它们沉积到海底的过程。据水环境特征：冰湖沉积：冰川融水携带一些细小物质流入冰前湖泊，在静水环境下发生缓慢的沉积过程，其沉积物称为冰湖沉积物。特征：有明显的季节变化。夏天冰融水增多，携大颗粒碎屑入湖沉积，主要沉积粗粒物质，颜色较淡；冬季冰融水剧减，长久悬浮湖水中的粘土胶粒开始沉淀，沉积物较细，颜色较深。在冰川前缘洼地由冰水注入湖泊所形成的纹层状沉积叫季候泥，也叫纹泥。象树轮一样，可以根据纹泥计算沉积物的年代。2、冰川接触沉积及堆积地貌〔1〕冰阜阶地和冰砾阜冰阜阶地分布在冰蚀谷两侧由冰水沉积物构成的台阶状地形。沉积物以砾石和砂为主，砾石具有一定的磨圆，发育斜层理，不具有二元结构。冰砾阜冰川消融后，冰面溪沉积物坠落冰床上形成的丘状地形。堆积物特点：具交错层理的砂和具有水平层理的细砂、粉砂甚至粘土，通常是细粒沉积物占优势。外表常覆盖一层冰碛物。成因：

冰砾阜是冰面上小湖或小河的沉积物，在冰川消融后沉落到底床堆积而成。在山谷冰川和大陆冰川中都发育冰砾阜。〔2〕锅穴冰川后退时，一些没有融化的冰块被埋藏在冰水沉积物中成为死冰。气温变暖，这些死冰完全融化，在冰水沉积物中出现空洞致使上面的沉积物发生塌陷，形成下凹的坑，称为锅穴。〔3〕蛇形丘是一种狭窄的两坡陡峭的沿冰川运动方向弯曲延长的垅状地形。特点：狭长曲折的高地，由砾石、粗砂构成，有一定分选性和交错层理。3、冰前沉积及堆积地貌〔1〕冰水扇和冰水冲积平原冰水扇-----冰川外围冰水沉积物所形成的扇状地形。多个冰水扇侧向连接形成冰水冲积平原。1、颗粒成分包括砾石、砂、粉砂和粘土，具有一定的层理、分选和磨圆度；2、可以分出夏季堆积和冬季堆积：夏季水量大，沉积粗粒物质层；冬季冰水量小，沉积细粒物质层3、砾石中常出现有擦痕或压痕。4、次生风化作用剧烈冰水扇堆积物的特点：〔2〕冰水阶地发育在冰前谷地中。气候寒冷时冰雪融化少，冰水量小，冰前河流侵蚀能力弱，重力崩塌下来和先前沉积在冰前谷中的物质不能被搬运走；气候转暖，冰雪融水增多，冰水量增加，侵蚀能力增强，河床下切，原来堆积在谷底中的物质相对抬高形成冰水阶地。冰水阶地沉积物分选性和磨圆度都比较差，发育一些沉积层理。第二节冻土地貌及堆积物〔了解〕一、冻土的一般特征1、冻土的概念冻土是指在气温寒冷的地区，含有冰的土层或岩层。据冻土在不同季节中的变化，分为多年冻土、季节冻土和瞬〔短〕时冻土冻土的形成受气候、岩性、地层、含水性、地形、植被、地下水运动等因素影响。2、冻土的结构与分布活动层：冬季冻结，夏季融化永冻层：终年不融化冻土分布具纬向性和垂向性，纬度和海拔越高冻土越发育；从低纬度到高纬度，从低海拔到高海拔冻土层增厚。3、冻融作用概念：在气温周期性变化的影响下，土层中的水反复冻结和融化，造成土层的膨胀、开裂、变形、扰动、流动等复杂变化，形成一系列的冻土地貌和次生构造的过程。过程：〔1〕土层中的水冻结而产生膨胀的挤压作用，使地表和地下土层发生变形；〔2〕冻土层融化过程。二、冻土地貌及堆积物1、石海、石河和岩屑坡分布在气候寒冷，植物生长线之上，雪线之下的基岩裸露地区。石海：雪线以下气温较低，物理风化强烈，形成大面积分布在基岩面上的碎石块群称为石海；地形平坦，高原面、平的山顶面石河：陡坡，风化形成的岩石碎屑在重力作用下向低洼沟谷移动聚集形成带状的岩屑堆积地貌。岩屑坡：缓坡上，物理风化作用形成的碎石缓慢下移堆积形成岩屑坡。岩石碎屑无分选性，无磨圆，成分为下伏基岩。2、冻融泥流阶地主要发育在多年冻土区的山坡上，在冻融泥流向下蠕动的过程中，当遇到了障碍或山坡变缓时，堆积形成的台阶状地形。形成冻融泥流阶地的山坡地表常有粘土、砂土或含砾砂土等细粒物质覆盖，坡度较缓，尤以2~30度最优。3、热融地形也称热融喀斯特，是指因地下冰融化而产生的地貌。沉陷漏斗、沉陷盆地、浅洼地、热融滑塌。形成原因：由于冻土层中局部温度升高，冻土融化或冰块融化，使地表下凹或沉陷，形成洼地。4、冻胀丘与冰核丘多年冻土区，冻土中的物质成分和水分的分布并不均匀，在含水多的细粒砂土中更容易形成分凝冰，随着分凝冰的长大和体积膨胀，使地表鼓起形成冻胀丘。如果中心完全被冰体占据就称为冰核丘。5、冻融构造高寒区，强烈的冻胀作用可使冻土层开裂，水向裂隙中渗入结冰，并不断生长挤压周围的土层使其变形形成特殊的冻融构造。冰楔冻融皱褶冰楔与古冰楔〔图6-26〕冻融皱褶也称冻囊、内卷构造、冻融扰动构造或冰卷泥。机理：当温度降低时活动层开始冻