經(jīng)典地質(zhì)圖集，徹底搞明白冰川地貌！

十五1515 2020-06-06

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對(duì)多數(shù)人來(lái)講，

冰川既是熟悉的，又是陌生的。

熟悉的是，地球上的海洋資源、

生態(tài)環(huán)境以及氣候變化都

與冰川的存在息息相關(guān)。

（圖源@Thomas Hornigold）

陌生的是，世界上

絕大多數(shù)冰川都分布在

人煙罕見(jiàn)之地。

常年的冰雪覆蓋和

高寒缺氧使我們難以

一覽冰川的全貌，

并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)有的科研調(diào)查。

（圖源@BBC）

冰川真貌究竟如何？

又在地球上扮演了怎樣的角色？

（圖源@NPS）

第

章

-冰川的形成-

冰川是極地或

高山地區(qū)地表上多年存在的，

并具有沿地面

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的密集天然冰體。

冰川形成的地方，

積雪的積累往往超過(guò)了數(shù)百年。

冰川在自身重量的作用下

會(huì)緩慢變形和流動(dòng)，

形成裂縫、鋸齒狀冰柱和

其他顯著特征。

冰川形成于陸地之上，

與在水體表面形成的

更薄的海冰和湖冰截然不同。

（圖源@Chris Larsen/UAF/NASA.）

全球冰川總面積

約達(dá)16227500平方公里，

即覆蓋了地球陸地面積的11％，

約占地球上淡水總量的69％。

現(xiàn)代冰川面積的97％、

冰量的99％為南極大陸和

格陵蘭兩大冰蓋所占有，

特別是南極大陸冰蓋面積

達(dá)到1398萬(wàn)平方公里

（包括冰架），

最大冰厚度超過(guò)4000米。

南極大陸（圖源@Dave Pape）

除此之外，世界上其他

陸地的山脈中也可能存在冰川。

例如，在北緯35度至

南緯35度之間，

喜馬拉雅山脈、安第斯山脈、

落基山脈以及東非、墨西哥等地的

部分高山上均有冰川分布。

喜馬拉雅山脈冰川（圖源@S. Bajracharya, ICIMOD）

冰川的冰是地球上

最大的淡水水庫(kù)。

許多位于溫帶、高山和

擁有季節(jié)性極地氣候的冰川

在較冷的季節(jié)

以冰的形式儲(chǔ)存水。

隨著夏季溫度的升高，

冰川融化，便形成了一種

對(duì)動(dòng)植物尤為重要的水源。

而在高海拔和南極環(huán)境中，

由于季節(jié)溫差較低，

這種融水現(xiàn)象很難出現(xiàn)。

（圖源@COURTESY OF ERIC RIGNOT）

由于冰川質(zhì)量受到

長(zhǎng)期氣候變化(如降水、

平均溫度等)的影響，

因此可將冰川質(zhì)量變化作為

氣候變化最敏感的指標(biāo)之一，

也是海平面發(fā)生變化的主要來(lái)源。

海平面觀測(cè)（1993-2018.11）（圖源@NASA）

寒冷的氣候和豐沛的

固態(tài)降水是形成冰川的兩大條件，

其中固態(tài)降水

主要包括雪、霧、雹等。

高山上冰川的發(fā)育，

除了要求有足夠的海拔高度外，

還要求山峰的坡度

不能過(guò)大。陡峭的山峰

無(wú)法保存足夠的積雪，

就無(wú)法形成冰川。

（圖源@John Scurlock）

隨著外界條件和時(shí)間的變化，

落雪會(huì)變成完全

喪失晶體特征的圓球狀雪，

稱之為粒雪，而這種雪

就是冰川的“原料”。

冰川的“原料”

積雪變成粒雪后，

隨著時(shí)間的推移，

粒雪的硬度和它們之間

的緊密度不斷增加，

其間的孔隙不斷縮小直至消失，

雪層的亮度和透明度逐漸減弱，

一些空氣也被封閉在里面，

這樣就形成了冰川冰。

冰川冰初始時(shí)期為乳白色，

經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)歲月，冰川冰變得

更加致密堅(jiān)硬，內(nèi)部氣泡減少，

逐漸變成晶瑩透徹，

帶有藍(lán)色的如水晶般的老冰川冰。

第

章

-冰川的影響-

冰川存在于地球上

的歷史十分漫長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)了數(shù)百萬(wàn)年的演變，

它們改變了地表特征，

形成了許多特別的地貌。

冰斗（cirques）為

山谷冰川重要冰蝕地貌之一，

形成于雪線附近，

由于積雪的反復(fù)凍融，

造成巖石的崩解，

在重力和融雪水的共同作用下，

將巖石侵蝕成半碗狀或

馬蹄形的洼地，

典型的冰斗于是形成。

美國(guó)下柯蒂斯冰川冰斗（圖源@US Forest Service）

冰斗的三面是陡峭巖壁，

向下坡有一口，

若冰川消退后，

洼地水成湖，

即冰斗湖（tarn）。

冰斗湖的形成（圖源@DooFi）

u型谷（U-type valley）

又稱槽谷、冰蝕谷，

是經(jīng)山谷冰川刨蝕、

改造而形成的谷地。

兩側(cè)一般有平坦的谷肩，

橫剖面近似u型。

拉達(dá)克地區(qū)U型谷（圖源@DanHobley）

冰川沿由地面流水

侵蝕形成的溝谷或

其他負(fù)地形流動(dòng)，

在流動(dòng)過(guò)程中冰川的刨蝕作用

使原溝谷加深、加寬，

山嘴部分因阻擋

冰川流動(dòng)而被刨蝕掉。

因此，冰蝕谷常較平直而寬闊，

形成兩壁陡立的槽形谷。

U型谷的形成（圖源@Cecilia Bernal ）

羊背石（sheep back stone）

是冰川基床上的一種侵蝕地形，

它是由基巖組成的小丘，

常成群分布，

遠(yuǎn)望如匍匐的羊群，

故名羊背石。

蘇格蘭羊背石（圖源@Chris Upson）

它頂部渾圓，形似羊背，

具有卵形的基部，

迎冰坡一般較平緩和光滑，

背冰坡較陡峻和粗糙。

羊背石的形成

冰川擦痕（glacial scratches ）

是指冰川內(nèi)的砂粒或石塊的棱角，

在磨光面上摩擦刻劃成的

深淺粗細(xì)不等的條痕。

美國(guó)緬因州北部基巖上的冰川擦痕（圖源@Neil P Thompson）

擦痕多呈丁字形，

粗的一端指向上游，

細(xì)的一端指向下游，

長(zhǎng)度多為數(shù)厘米至1米，

深度一般位數(shù)毫米。

冰川磨蝕（Glaciar abrasion）

冰磧（Moraines）是指

在冰川堆積作用過(guò)程中，

所挾帶和搬運(yùn)的碎屑構(gòu)成的堆積物，

又稱冰川沉積物。

出露在冰川表面的叫表磧，

夾在冰川內(nèi)的叫內(nèi)磧，

分布在冰川底部的叫底磧，

分布在冰川邊緣的叫側(cè)磧，

兩條冰川匯合后，

側(cè)磧合并構(gòu)成中磧。

瑞士冰川側(cè)磧（圖源@Audriusa）

位于冰川邊緣前端的冰磧物，

叫做前磧；隨著冰川向前推進(jìn)

在冰川末端圍繞

冰舌的前端的冰磧物，

叫終磧(尾磧)。

冰磧分類

鼓丘（Drumlins）是

在冰川底部形成的流線形崗丘，

基底輪廓一般為橢圓形。

迎冰面陡，背冰面緩，

主要由富于粘土的冰磧物構(gòu)成，

有時(shí)有基巖核心。

美國(guó)威斯康星州鼓丘（圖源@Doc Searls）

一般認(rèn)為鼓丘是由于

冰川的搬運(yùn)能力減弱，

底磧遇到阻礙所堆積而成的。

其主要分布在大陸冰川終磧堤

以內(nèi)的幾公里到幾十公里，

常成群出現(xiàn)。

鼓丘

蛇形丘（esker）是一種

狹長(zhǎng)曲折的地形，

呈蛇形彎曲，兩壁陡直，

丘頂狹窄，其延伸的方向

大致與冰川的流向一致，

主要分布在大陸冰川區(qū)。

瑞典西部蛇形丘（圖源@Hanna Lokrantz）

蛇形丘主要由略具

分選的冰水砂礫堆積物組成，

夾有冰磧透鏡體。

蛇形丘

第

章

-冰川的危機(jī)-

利用衛(wèi)星傳感器的組合，

科學(xué)家們最近發(fā)現(xiàn)，

位于南極東部最大的冰川

——登曼冰川正在加速融化。

登曼冰川（圖源@NASA）

根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局

噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和

加州大學(xué)歐文分校(UCI)

的科學(xué)家的一項(xiàng)新研究，

登曼冰川在1996年到

2018年間后退了

3.4英里（5.4公里）。

登曼冰川接地線（grounding line）（圖源@NASA）

如此龐大的冰川如果全部融化，

那么全球海平面

將至少升高1.5米，

很多沿海國(guó)家和

城市將會(huì)直接被淹沒(méi)。

接地線變化（grounding line）（圖源@Antarctic Glaciers.org）

2020年2月6日，

南極經(jīng)歷了有記錄以來(lái)的最高氣溫，

南極北端埃斯佩蘭薩基地

的溫度竟高達(dá)18.3°C(64.9°F)

——大約和洛杉磯當(dāng)天的溫度一樣。

洛杉磯（圖源@OurPoster.com）

2020年2月4日和2月13日，

NASA 地球觀測(cè)衛(wèi)星

（Landsat 8）拍攝了

南極鷹島冰蓋融化的景象。

2020年2月4日鷹島冰蓋（圖源@NASA）

2月4日，南極鷹島

（Eagle Island）頂部

仍有大量積雪覆蓋。

但在2月13日，其島上已出現(xiàn)了

多處明亮的藍(lán)點(diǎn)（融化的池塘）

和裸露的地面。

2020年2月13日鷹島冰蓋（圖源@NASA）

冰川消融帶來(lái)的主要影響

首先是海平面升高，

還會(huì)導(dǎo)致固體水資源的儲(chǔ)量減少，

造成水資源短缺。

全球海平面歷史及預(yù)測(cè)（圖源@Efbrazil）

例如我國(guó)的新疆南疆，

農(nóng)牧業(yè)主要依靠雪山融水，

而塔里木河與河西走廊

也主要取決于冰川補(bǔ)給。

塔里木河（圖源@LIVINGNOMADS）

還有報(bào)道稱冰川融化會(huì)釋放病毒，

給人類帶來(lái)毀滅性的災(zāi)難。

科學(xué)家們?cè)趶臉O地鉆取的

冰芯中發(fā)現(xiàn)了古老的病毒，

并且經(jīng)過(guò)了幾千萬(wàn)年，

這些病毒仍然存活。

他們認(rèn)為，極地冰川是

古老病毒的最大庫(kù)存地，

一旦冰川全部融化，

這些病毒就可能會(huì)被釋放出來(lái)，

給人類制造一場(chǎng)

難以想象的大災(zāi)難。

參考資料：

[1] Tavi M . Glacier ice: revised edition. PostAustin and LaChapelleEdward R. 2000. Seattle: University of Washington Press in association with the International Glaciological Society. ISBN 0-295-97910-0.[J]. Polar Record, 2001, 37(201):167-167.

[2] 中國(guó)水利百科全書第二版編輯委員會(huì)編輯．中國(guó)水利百科全書：中國(guó)水利水電出版社，2006

[3] 王數(shù). 地質(zhì)學(xué)與地貌學(xué)[M]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 2013.

[4] Roger M. Downs, Frederick Albert Day. National Geographic Almanac of Geography[J]. national geographic, 2005.

[5]地質(zhì)礦產(chǎn)部. 地質(zhì)辭典(一)普通地質(zhì) 構(gòu)造地質(zhì)分冊(cè) 上冊(cè)[M]// 地質(zhì)辭典（一）普通地質(zhì) 構(gòu)造地質(zhì)分冊(cè) 上冊(cè). 1985.

[6] By Richard Z. Poore, Richard S. Williams, Jr,等. Sea Level and Climate[J]. USGS - U.S. Geological Survey, 2000.

USGS、NASA、GSFC、YouTube、維基百科、搜狐、百度百科等

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