2002-2016年美国福克斯公司发行的系列动画电影《冰河世纪》(Ice Age),讲述了两百万年前的冰川时代史前动物们的历险故事,精美逼真的画面把我们带入了银装素裹的冰雪世界。

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《冰河世纪》电影宣传照

1.什么是冰川

冰川,是陆地上的大量冰块聚集形成的缓慢运动的巨型天然冰体,通常形成在年均温度 0℃以下的区域。

降雪积累区与消融区有一条界限称为雪线,是年降雪量和年消融量的均衡线,冰川普遍形成在雪线以上。

较厚的积雪转变为具有可塑性的冰川冰,受其自身压力及重力作用影响下,冰川会发生缓慢流动。

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现代冰川景观

现代冰川景观

2. 冰川的分类

关于冰川的分类方式有很多,教科书上常见的分类方式有两种:

一种是根据冰川所处的区域,将冰川分为大陆冰川和山岳冰川;另一种按冰川发育的温度及物理特征,将冰川分为海洋性冰川和大陆性冰川。

大陆冰川和山岳冰川

大陆冰川:主要发育有冰盖、冰原及冰帽。

冰盖的冰川规模巨大,补给量充足,是形成大陆上的巨型冰体,呈盾状体覆盖在广阔的地面上,不受地形约束,主要发育在高纬度的两极地区,如格陵兰、南极地区。

冰原多发育于高原上,是表面凹陷或平坦的冰体,面积发育一般较大。

冰帽一般由冰原地貌转化而来,冰原地貌上的冰雪积累使冰原变成穹隆型。

大陆冰川的运动与分布通常不受地形控制。

格陵兰冰盖景观

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格陵兰冰盖景观

南极冰盖景观

南极冰盖景观

山岳冰川:主要发育在海拔较高的中、低纬度高山地区,冰川的形态受地形的限制。

根据冰川发生的部位分为冰斗冰川及悬冰川、山谷冰川、山麓冰川。

冰斗及悬冰川发育在雪线附近,具有围椅形态特征的谷边地或谷源洼地的小规模冰川,称为冰斗冰川,是山岳冰川中最为常见的冰川类型,当冰斗中的积雪增多,冰川冰规模增大,部分流出冰斗悬挂在冰斗外的陡坎上,形成冰舌,即称为悬冰川。

山谷冰川是规模较大的冰川,有明显的冰舌,冰川沿早先形成的谷地运动,沿山谷的有利地形运动到达山谷中,呈带状分布,其冰川的消融和补给达到平衡状态。

山麓冰川是由一条或多条山谷冰川汇聚而成,冰川运动到开阔的山麓地带形成的规模较大冰川,山麓冰川规模继续增大就会形成大陆冰盖,

山岳冰川分类示意图(A-冰斗冰川B-山谷冰川C-山麓冰川)

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山岳冰川景观

山岳冰川景观

海洋性冰川和大陆性冰川

海洋性冰川:又称为温型冰川,主要受海洋季风气候的影响,有充沛的降雨量,冰川的累积与消融速度都非常的快速。

典型的海洋性冰川主要分布在欧洲的阿尔卑斯山脉、美洲的洛基山脉以及中国的喜马拉雅山脉东段、横断山脉、台湾玉山等地的冰川。

大陆性冰川:又称为冷型冰川,受大陆性气候区的影响,降水较少,冰川温度较低。

一般而言大陆性冰川运动速度相对缓慢。

3. 第四纪冰期

在地球演化的历史中,曾经因气候寒冷而在高纬度、高海拔地区出现大规模冰川活动,这类现象在地质学中称为冰期。

而间冰期则是相邻两次冰期之间全球温度相对较高的时期。

第四纪是新生代的最后一个纪,从距今258万年一直持续到今天,包括早先的更新世和从1.2万年开始至今的全新世。

第四纪大冰期是距今最近的冰期,一直到全新世才结束。

第四纪大冰期并不是“一冰到底”,而是气候冷暖交替频繁,出现过多次冰期和间冰期的旋回,冰期时高纬度地区和山地广泛发育冰盖或冰川,而间冰期时随着气候回暖,冰川则会逐渐消退。

新生代以前的古老大冰期,可辨认识别的冰川遗迹已经残缺零散,虽然第四纪冰期并不是地质历史上规模最大、温度最低的,但它离我们现在的时代最近,保留下来的第四纪冰期的遗迹还有很多。

第四纪冰期时的地球

4.冰川运动造就的地貌

冰川形成以后,由于其自身压力与重力的影响,就会开始运动,而冰川在运动过程中通过对地表岩体的侵蚀、岩屑的搬运与堆积塑造出了各种各样的冰川地貌形态。

总体可分为冰川剥蚀地貌和冰川堆积地貌。我们的地球上除了现代冰川造就的地貌,还有很多第四纪冰期时的冰川活动遗留下来的冰川地貌遗迹。

冰川剥蚀地貌

冰川具有粘塑性,在运动过程中夹带碎块岩石,使冰川具有了侵蚀作用,山岳冰川的侵蚀能力显著。

侵蚀方式通常为拔蚀作用和磨蚀作用。

拔蚀作用主要由于冰川的冻融作用搬运走基岩表面已经松动的岩石。

磨蚀作用主要发生在冰川携带的碎裂岩石与冰床及冰川两侧基岩进行削磨和刻蚀作用。

常见冰川剥蚀地貌有冰斗、角峰、刃脊、冰蚀湖、冰川悬谷、U型槽谷等。

冰川剥蚀作用示意图

冰川地貌示意图

冰斗与冰蚀湖:冰斗是由冰蚀与雪蚀作用造成的三面环山,后壁陡峻的半圆形洼地。

最先由于山坡上洼地积累雪斑,雪斑汇聚成小型雪蚀洼地,雪蚀洼地进一步侵蚀形成冰斗。

典型的冰斗一般呈围椅状洼地,三面是陡峭的岩壁,一侧具有开口。

冰斗湖的形成主要由于冰川消退后,冰斗内出现积水成湖的现象,从而形成冰斗湖,也称冰蚀湖。

冰斗通常分布在雪线附近,第四纪冰斗是恢复古雪线的标志之一。

秦岭太白山大爷海第四纪冰斗湖

刃脊与角峰:刃脊是相邻的冰川槽谷或冰斗不断扩大,谷壁或冰斗壁不断后退,使它们之间的分水岭越来越窄,形成的山脊呈刀刃状。

角峰是由刃脊构成的尖棱山峰,一般由三个以上不同方向的冰斗所夹峙的残留棱角状山峰。

刃脊景观

角峰景观

冰川槽谷与悬谷:冰川厚度越大,冰川下蚀能力越强,不断侵蚀山谷,形成U型冰川槽谷。

通常主冰川槽谷更深,冰川消退后,支冰川槽谷悬挂在主冰川谷之上,形成悬谷(见冰川地貌示意图)。

谷内常见冰川侵蚀遗迹,如羊背石,是由冰蚀作用形成的石质小丘,犹如羊群伏在地面。

羊背石表面与冰川槽谷壁通常会被冰川搬运物磨蚀,留下冰川磨光面或冰川擦痕。

冰川槽谷

冰川槽谷

挪威峡湾

海水倒灌入冰川运动形成的峡谷

冰川堆积地貌

冰川搬运过程中直接沉积,未经后期改造的沉积物称为冰碛物。

冰碛物粒度范围很宽,从巨砾到粘土粒度混杂。冰川堆积地貌通常是冰川运动中夹杂或搬运沉积物,直到冰川消退后的沉积物堆积形成的冰川地貌。

常见的冰川堆积地貌有:侧碛堤、终碛堤、鼓丘等。

侧碛堤:冰川在搬运过程中对冰川槽谷的谷壁有强烈剥蚀作用,在冰川表面边缘及冰川侧面夹带有大量碎屑物质,冰川消融时,表碛和侧碛融出堆积在冰川槽谷两侧,形成于冰川运动方向平行的堆积地形,称为侧碛堤。

终碛堤:冰川运动达到消融点与补给点平衡的位置,冰舌前端夹杂堆积物在冰川末端停留,形成弧状地貌称为终碛堤,一般而言终碛堤内侧较为平缓,而外侧陡立。冰川继续前进时,原来的终碛堤通常被破坏,冰川退缩时,终碛堤呈阶梯状平行排列。

瑞士莱茵河谷侧碛堤

加拿大彭妮冰帽(Penny Ice Cap)终碛堤

看了这么多冰川美景,不知道你有没有“心冻”呢?

是否想穿越回冰河世纪呢?

有科学家认为,虽然最近的一次冰期在1.2万年前结束了,但我们现在也许只是处于又一个间冰期,下一个冰河世界也许在未来会重临地球……

图片来源于网络

参考资料:

[1]顾佳妮.秦岭太白山第四纪冰川地貌与冰碛物特征研究[D].中国地质大学(北京),2017.

[2]康乐.昆明拱王山第四纪冰川地貌特征研究[D].昆明理工大学,2018.