冰川(英文名:Glacier),又被称为冰河,是高山地区地表上存在的,并具有沿地面缓慢运动状态的天然冰体。冰川多年积雪,经过压实、重新结晶、再冻结等成冰作用而形成的。
冰川主要分布在地球的两极和中、低纬度的高山区,全球冰川面积1600多万平方千米,约占地球陆地总面积的11%,极不均衡地分布在世界各大洲中。其中,96.6%的冰川位于南极洲和格陵兰。而其他地区的冰川只能发育在高山上,冰川面积居世界前三位的国家依次是加拿大、美国和中国。按照冰川的形态和规模,世界上的冰川分为冰盖和山岳冰川;根据冰川热力特征,将冰川分为暖型冰川、冷型冰川和过渡型冰川;根据冰川温度分布形成5个基本的类型:干极地型、湿极地型、冷湿型、海洋型、大陆型;依据冰川物理分类,将冰川分为极地冰川、温带冰川和亚温带冰川。
冰川是地球水圈的重要组成部分,在世界淡水资源总量中,这个“固体水库”约占4/5,是重要的淡水资源,地球上许多河流的径流,长期以来就是由冰川融水提供的。同时,冰川亦是储存地球气候与环境变化信息的“宝库”,通过分析冰芯中各种成分的变化,可以了解过去的气候和环境变化情况并预测未来的气候和环境变化等。
冰川这个词是法语的借词,通过法兰克-普罗旺斯语可以追溯到庸俗的拉丁语,源自晚期拉丁语“Glacia”,最终是拉丁语“Glacier”,意思是“冰”。 由冰川引起或与冰川相关的过程和特征被称为冰川。
冰川的形成和发育与气候因素有密切的关系。冰川的发育是在一系列外部因素与内部因素作用下,经过相当长的一段时间过程才形成的。从外部条件看,较低的气温和丰富的固体降水,在高纬度地区或一定的海拔高度和地形条件下才得以实现。从内部因素看,由雪的变质,经过粒雪化和成冰过程才能形成冰川冰。其中,固体降水的不断积累是其必要条件。冰川冰最初形成时是乳白色的,经过漫长的岁月,冰川冰变得更加致密坚硬,里面的气泡也逐渐减少,慢慢地变成晶莹透彻、带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。冰川冰在重力作用下,沿着山坡慢慢流下就形成了冰川。
大气固态降水的年收入等于年支出的界线,称为雪线。雪线不是一条线,而是一个高度带,雪线以上终年积雪而不被融化掉,雪线以下则没有永久积雪。在冰川学中,还常常使用粒雪线的概念,粒雪线是指冰川上有积雪覆盖与无积雪覆盖的分界线,也就是冰川上的雪线。在暖渗浸成冰作用的冰川(海洋型冰川)上,粒雪线和雪线基本一致,而在冷渗浸或渗浸冻结成冰作用的冰川(大陆型冰川)上,由于有附加冰的存在,粒雪线位置则高于雪线。在现代冰川学文献中,常用平衡线代替粒雪线和雪线,指的是冰川上积累量与消融量相等处的诸点连线,通常和粒雪线高度一致,但是在有附加冰的冰川上,却低于粒雪线。
从气候学的角度看,形成冰川的有利条件是全年低温和大量的固态降水,特别是夏季的低温,这样才有可能使固态降水不仅不被消融掉,而且每年不断积累。那么,雪线(平衡线)则是关键,而影响雪线高低的就是气温条件,气温高,雪线升高,气温低,雪线也相应降低。雪线附近的年平均气温越低,则为冰川发育所提供的冷储备就越充足,这种气温条件为冰川形成提供了很好的低温条件。海洋性气候条件下的冰川,雪线附近年平均气温要高得多,这种气温状况只有当具备非常充足的固体降水量时才有利于冰川的形成。
冰川的形成不仅取决于雪线附近的气温状况,而且还与那里的固体降水量有重要关系,在某些山区甚至也具有决定性作用。高山区的降水量一般随山地海拔升高而增加,并且固态降水的比例也相应增多。因此,雪线以上的粒雪盆中,固态降水为冰川发育提供了重要的物质条件,且有利的降水条件对冰川发育的规模有积极意义。
地形条件是冰川发育的另一因素,但不是决定的因素。地球的两极地区即使在接近海平面的陆地上,由于长年低温和有限的固态降水的积累,也可以形成冰川。但是在大多数地方,特别是对山岳冰川,地形和地势仍是影响冰川形态、规模和性质的重要条件。如果山地海拔低于雪线以下,即使有宽阔的场地也不能发育冰川。如果山地的海拔高出雪线以上,但山势或山峰陡峻,没有停积冰雪的场所也不可能发育成冰川。如果山地高出雪线以上,并有宽阔的足以停积冰雪的场地,则可发育成冰川。
山脉和谷地的走向与大气环流的流动方向是否一致,对冰川发育也有影响。三者走向一致,则有利于冰川发育,水汽输送有利于山脉内部的冰川发展,并有可能成为冰川作用中心。如果它们互相垂直,在山脉外缘的迎风坡向上容易造成气流阻塞和骤然抬升,外缘山地的冰川可以得到充分发展,但却影响山脉内部的冰川发育。另外,山脉的坡向也会影响冰川发育,一般说来,阴坡有利于冰川的生存,而阳坡因接受太阳的辐射较多,且有消融作用,因而冰川规模小,甚至不能形成冰川。
降落到地面的新雪,孔隙很多,其中的空气为水汽所饱和。雪晶为了使其最大限度地达到稳定状态,力图使具有最小的表面能,而球体的表面能最小。所以,具有小曲率雪晶的水汽压力,要比那些枝状或棱角状雪晶的水汽压小,因而雪晶突出部分升华的水汽则向凹洼部分迁移并沉积。水汽迁移的结果,使各种几何形状的雪晶逐渐消失原来形态,而成圆球状雪粒,这就是雪的圆化作用。等温变质作用的特点是温度低,雪层内温度梯度很小,整个过程没有融水的参与。所以,又称冷型变质作用。
雪变质的另一种过程是由雪变成深霜。它的发育条件是雪层内存在着温度梯度。由于雪层具有隔热的特点,在寒冷的冬季,积雪下层温度比上层高,雪层内部形成温度差,使雪层下部较大的饱和水汽压使雪晶表面产生升华,水汽就向温度较低的上部迁移,当达到饱和时,雪晶表面则产生凝华。这种升华——凝华过程,一方面使下部雪层晶粒松散,并伴有瞬时沉陷;另一方面,使雪层上部晶粒形成更高级的具有多棱角的大雪晶体——深霜。
与等温变质作用和温度梯度变质作用不同,消融—冻结变质作用的主要特点是有融水的参与。暖季,雪层温度接近0℃,白天吸收的热量使雪晶融化,夜间则放出热量,使雪层中的部分融水冻结。这种变化有时可以影响到整个雪层。融化—冻结过程在雪层内反复进行就产生消融一冻结变质作用。由于这一过程的温度相对较暖,故又称暖型变质作用。
粒雪就是雪晶变质成完全丧失其晶体特征的圆球状雪粒。粒雪化作用就是雪晶变质的圆化过程,该过程在雪的三种变质作用中都可发生。新降落的积雪可以在几天或1至2周内即可发展成粒雪,称为细粒雪或新粒雪,但它在成冰作用中意义不大。而当经过一个消融季节后残留下来的老粒雪,则可以参与冰川的物质积累,在成冰作用中才有意义。粒雪化作用除减少了雪层的亮度和透光度外,提高了雪的密度,相应的硬度也增强。
重结晶成冰作用又称为等温变质成冰作用,冷而干的粒雪依靠不断增加的雪层重力而缓慢地渐渐压实成冰。压力的增大使晶粒之间产生位移和变形,同时,也提高了晶粒的密度,当密度达到0.5至0.6克/立方厘米时,晶粒之间已靠得很紧,甚至很难作相对运动。当密度进一步提高到0.8克/立方厘米左右时,粒雪(层)则逐渐变为重结晶冰(层)。这种成冰过程需要经过较缓慢的进程才能实现,特别是固体降水积累量不多的地区。由于它是在较低的等温条件下进行的,又缺少融水的参与,所以,这种粒雪(层)常被称为冷粒雪(层),其过程属于“冷型”或“干燥型”成冰作用。
渗浸一冻结成冰作用又称为消融一冻结变质成作用,主要靠粒雪层的消融和融水下渗再冻结成冰的。如果冷季粒雪层完全冻结,而暖季时消融又很强烈,其成冰过程是通过融水下渗和冻结实现的,常形成附加冰和渗浸冰,密度可达0.88至089克/立方厘米,成冰进程较快。如果冷季粒雪层只部分冻结,而暖季消融微弱,粒雪层通过沉陷和再冻结作用成冰的,常形成渗浸——再结晶冰,冰的密度比前者稍小,一般达0.82至0.84克/立方厘米。
冰川主要分布在地球的两极和中、低纬度的高山区,全球冰川面积1600多万平方千米,约占地球陆地总面积的11%,极不均衡地分布在世界各大洲中。其中,96.6%的冰川是冰盖,位于南极洲和格陵兰。而其他地区冰川只能发育在高山上,称为山岳冰川。山岳冰川面积居世界前三位的国家依次是加拿大、美国和中国。而在中低纬度带(包括赤道带、热带和温带,大体位于北纬60°至南纬60°之间),66%的冰川分布在亚洲,中国独占30%,是世界上中低纬度带冰川数量最多、规模最大的国家。欧洲冰川的总面积约8600平方千米,主要分布在斯堪的纳维亚半岛和阿尔卑斯山脉。非洲是全球冰川最少的大陆,冰川面积只有23平方千米。北美洲冰川面积共有6.7万平方千米,主要分布在阿拉斯加州和加拿大地区。南美洲冰川面积约为2.5万平方千米。大洋洲冰川面积约1000平方千米,主要分布在新西兰。
冰川的分类有按形态分类的,还有按冰川的物理性质分类的。最早的分类是根据冰川的形态划分的,至今仍被一些学者所采用。从冰川学的角度进行分类的是物理分类方法,它是根据冰川的物理性质来划分的,是一种较为科学的分类法,但是,它必须要有足够的实际观测资料才能进行。
按照冰川的形态和规模,世界上的冰川分为2类,一类是大陆冰川,一类是山岳冰川。
大陆冰川是不受地形约束而发育的冰川。其中,最大的冰川,比如覆盖着南、北两极大陆的成百万、上千万平方千米的冰川被称作“冰盖”;规模次于冰盖,成百、上千平方千米的冰川被称作“冰原”。大陆冰川主要分布在格陵兰岛和南极大陆上。这两个地方冰川的面积占全球冰川总面积的97%,是冰川的最主要部分。大陆冰川不但面积大,而且冰层很厚,好像在地面上盖了一层厚厚的被子一样,因此也有人把大陆冰川称为“冰被”。大陆冰川的表面,中间高四周低,呈盾形分布,由于其很厚,所以在流动时不受地形的影响。
山岳冰川是完全受地形约束而发育的冰川。这些冰川在第四纪冰川最盛的冰河时代,尽管冰川规模大大扩展,但仍然没有发展成大陆冰盖。主要分布在地球的中纬和低纬山地,其中,亚洲山区最发达,中国的冰川都属于山岳冰川。山岳冰川的形态受到山地地形条件的限制,因而各种类型的山地,孕育出许多类别的山岳冰川。山岳冰川大致又分为以下的类型。
悬冰川在峰峦重叠、角峰峥嵘的高山区,宛如盾牌似的,悬挂在陡坡上的冰体。悬冰川往往成群地分布在山坡的一定高度上,或者像马蹄状似地分布在大山谷顶部冰斗的各个坡上。因为它们依贴在陡坡上,因而时常因下端崩落而发生冰崩。这是山岳冰川中数量最多,但规模最小的一种冰川,面积很少超过1平方千米的,厚度一般亦较薄,大多在一二十米,这种小型冰川对气候变化反应敏感,容易消退或扩展。
冰斗冰川分布在河谷源头或上游谷地两侧,呈围椅状的凹洼处,即所谓冰斗中,冰斗底部平坦,而壁陡峻,短促的冰舌限于冰斗口内或悬挂在斗口上。现代冰斗冰川多数是承袭古代冰川所塑造的冰斗地形上发育起来的,所以,现代雪线位置不在冰斗口处,而退却到后壁山坡下。当冰斗中的冰川尚未形成显著的冰舌时,这种冰川叫做冰斗冰川。冰斗冰川可以分为谷坡冰斗冰川和谷源冰斗冰川2种类型。坡冰斗冰川分布在谷地两侧的山坡盆地中;谷源冰斗冰川位置在主谷的源头,多在高峰脚下,往往一个主峰,被3个以上的谷源冰斗冰川包围着,平面图上作花瓣状。
山谷冰川是山岳冰川中发育最成熟的类型,拥有山岳冰川的全部特征和功能,具明显而完整的粒雪盆和伸入谷地中的长大冰舌,冰川长度由几千米至数十千米。由于高山地形的不同,山谷冰川的形态多样,可划分出若干亚类,主要有单式山谷冰川、复式山谷冰川、树枝状山谷冰川和网状山谷冰川等。
在某些高山顶部为相当平坦的山顶,这些山顶面多数是第三纪以来形成的古夷平面的残存部分,当它们抬升到雪线以上高度后,冰雪不断积累而发育成平顶冰川。平顶冰川形似薄饼,表面洁净而没有岩屑覆盖,夷平面多数向一个方向缓缓倾斜,这种冰川可能伸出若干短小的冰舌。平顶冰川在西昆仑山、唐古拉山脉都分布较多,祁连山脉、天山东段和喜马拉雅山北坡也有发现。
某些高山顶部形突起,在这种地形上发育的冰川覆盖整个山顶,就称高山冰帽或山地冰帽。新疆西部的慕仕塔格山就是典型的高山冰帽,另外,在羌塘高原上也有不少这种冰帽,它们在规模上比平顶冰川大得多,从数十平方千米到一、二百平方千米。
山坡陡崖上部的冰雪虽然在雪线高度以上,但多无法停积而崩落到坡脚堆积,上部的补给区与下部冰川是分隔开的,这种由雪崩、冰崩补给的冰川称为再生冰川,也称雪崩冰川。冰川规模不大,其未端可降到相当低的位置,冰内富含岩屑。这类冰川首先发现在西藏自治区东南部降雪丰富的高山深区,波密县古乡泥石流的上源就是一群再生冰川。
由若干条宽尾山谷冰川的宽大冰舌末端相互连接在山口之外,并在山麓大片分布的叫山麓冰川。现代山麓冰川只存在于高纬或极地地区,如阿拉斯加州、冰岛等。
在山地地区的雪线附近或雪线以下的阴蔽处,有时可以见到一些多年性雪堆,厚数米至数十米,长数十米至数百米,其积雪已转化为粒雪或粒雪冰,但不具冰川运动的特征,称为多年雪堆或称为雏冰川。
冰川的物理分类方法有多种,主要的还是根据冰川的冰温状况或热力特征因素,其中也包括引起冰温状况差异的自然地理因素。
根据冰川活动层(冰川表面以下15到20米深)以下的恒温层所有的热力特征,将冰川分为暖型冰川、冷型冰川和过渡型冰川3类。
冰川上部的活动层受气温变化而升高或降低,而下部的恒温层则不受气温变化的影响,使冰川至底部的温度具有压力融点的等温状态(0℃附近),为暖型冰川。如温带海洋性气候下发育的冰川均属此类。
在极地或温带某些山岳冰川中,不仅冰川活动层的温度很低,恒温层内温度也明显低于冰融点温度,这类冰川叫冷型冰川。此类冰川主要分布在极地地区和温带大陆性气候下的中、低纬山地。
冰川表层为低温,而底部为相应的压力融点温度。
根据自然地理的气候因素(影响冰川温度的因素)的配置,形成5个基本的冰川温度分布类型:干极地型冰川、湿极地型冰川、冷湿型冰川、海洋型冰川、大陆型冰川。
整个冰层温度低于0℃,并低于当地的年平均气温,最高温度任何时候都在0℃以下,恒温层处于更低的负温。如南极冰川和格陵兰冰川就属于此类型冰川。
冰川层(深度不超过1米)有时可增温至0℃,并形成少量融水,但它不致于影响整个冰体的温度状况,融水会很快又在原来的表层冻结。其他性质与干极地型相似。此类冰川常见于干极地型冰川的边缘。
冰川层(融水能渗造的深度)在暖季时的温度为0℃,冷季时为负温;中间层(融水渗入的最大深度至活动层底部)温度全年为负温,下部全年为负温。如北极岛屿冰川上部、冰岛及巴塔哥尼亚的冰川都属此类。
气候温暖,冬季活动层温度较低,而恒温层处于压力融点。如阿尔卑斯山脉、阿拉斯加州、斯堪的那维亚和新西兰等地的冰川均属此类。
冷季寒冷,暖季凉爽,降水少而太阳辐射强,年平均气温为负值,整个冰川全年亦为负温。如中国的天山、帕米尔高原、昆仑山脉和祁连山脉,加拿大群岛的大部分冰川均属此类。
根据冰川上部的物质结构和冰川温度状况所做的冰川物理分类,将冰川分为极地冰川、温带冰川和亚温带冰川。
极地冰川上部为很厚的粒雪层,并缓慢地进行重结晶作用,整个冰体的负温可分布至很深的部位,最大负温可达-10℃至-70℃。极地冰川又分出高极地冰川和亚极地冰川两个亚类。其中高极地冰川的粒雪层厚度可达200米,既使暖季也不融化,更无融水产生。亚极地冰川粒雪层10至20m,暖季可产生融化,整个冰层的负温可分布至很深部位,最大负温达-2℃至-12℃。
温带冰川粒雪层较薄,冰川冰是由大量融水渗浸冻结形成,冰层温度处于压力融点,只是在冷季表层数米的冰层才为负温。
亚温带冰川下部为压力融点温度,中、上部温度为不太低的间断性负温,分别介于-1℃至-3℃及-1℃至2℃间。表层在冷季为负温,暖季可达到0℃。
由各种相态的降水在冰川上的堆积,即冰雪物质的收入部分叫冰川的积累。冰川的这种物质补给来源主要是大气固态降水,其次是雪崩、吹雪和冰崩作用。运动着的雪使地表积雪的再分配对某些冰川补给有重要的意义。大气固体降水包括雪、雹、霜、雾淞等,是冰川积累的主要来源。雪(冰)崩指崩落滑塌或滑坡到冰川上的冰雪。当老雪上再降落并堆积了新雪,在增加雪重、雪变质和雪融过程中而失重时,常产生雪崩。冬季发生的雪崩多成粉状,称干雪崩或冷雪崩。春夏季的雪崩与消融有关,多成块状,称湿雪崩或暖雪崩。雪(冰)崩是某些冰川(如再生冰川)的重要补给方式。吹雪(指新雪)堆积后,在风的吹扬作用下进行再堆积。
由冰川上的雪、粒雪、冰川冰的融化和蒸发等所造成的冰川物质的支出过程称为消融。即消融指的是冰川的冰雪物质以各种方式脱离冰川的过程,如冰雪融水流出冰川之外等。如果冰川融水下渗到冰层内而冻结则不能视为消融。所以,在冰川物质平衡研究中,把积累、消融周期中冰川物质的净支出称为纯消融,以区别改变了冰雪形态的消融过程。纯消融只存在于消融区。消融过程按其作用的部位可分为冰下消融、冰内消融及冰面消融三种。
冰下消融主要是指冰川底部的消融,其热源为地热、冰川底部与基岩床之间的摩擦热和渗入冰下的冰面融水等。冰川底部融水在冰川末端的基底形成冰下隧道(或称冰下运河),有时很直,有时为树枝状溪网。其出口是冰舌末端的冰洞,直径1至5米不等。
冰内消融主要是冰面融水沿冰川裂隙或断裂面流入冰内并融蚀冰层的过程。在冰川冰中常形成冰井、冰穴等空洞,最后融水沿这些空洞排出。
冰面消融是冰川消融最主要的方式,其热源为太阳辐射热、湍流交换热和凝结释放的潜热,其中主要是太阳辐射热。冰面消融的结果是形成许多特殊的消融形态,由于差别消融,在某些大冰川上可以形成大范围的冰塔林、冰丘、冰杯、冰蜂窝体和消融波等,由于融蚀可形成冰面河道、冰井和槽沟等,常使冰面支离破碎,难以通行。
冰川上各种水体的积累(收入)与消融(支出)之间的关系叫冰川的物质平衡,即某一时段内冰川的积累量(正值)与消融量(负值)的和。所以,物质平衡值有时是正值,有时为负值,这取决于观测期间气温与降水状况。
冰川温度是冰川物理性质的基本标志之一,冰川温度状况影响着冰的变形,在冰川运动中,冰床的滑动和冰川侵蚀都与冰的温度有直接关系。在某些大冰川或冰盖中,冰温的变化在某一深度上还可以反映过去冰川表面温度变化的若干状况。
在寒冷而漫长的冬季,气温比冰内温度要低,因此,低的温度从冰川表面不断地缓慢侵入冰川内,低温在冰川中的传递过程称为冷波。冷波向冰川内传递的深度是有限度的,取决于冬季(冷季)持续时间的长短和寒冷的程度。
随着天气转暖,冬季的冷波逐渐减弱和消失,消失的最后阶段是很迅速的,因为暖季热量传入冰内不仅通过热传导方式,而且还伴有融水的传导,热量的消耗一方面用于增温,而且另一方面还用于冰的融化。在这双重影响下,下渗的融水以每日3米的速度赶上冬季的冷波,将冷波消除,并使冰雪层上部增温至零度附近,这就是暖波。
冰川运动把积累区的冰雪输送到消融区,而消融区的冰雪消耗通过冰川运动又获得物质补给,使冰川保持着生命力。冰川运动改变了冰川冰温度的分布状况、结构和构造,侵蚀着冰下岩床,塑造了槽谷形态。
冰川冰是水的固体形态,但它不是钢体,也不是完全的塑性体。而是一种粘塑性体。冰川运动就是由于冰川冰的粘塑性变形(蠕变)与滑动产生的。
冰川冰是多冰晶聚合体,每个冰晶都是由许多薄片体组成的,在受力情况下,它们可以沿着相互接触的融化面产生滑动,就像一叠纸牌一样错动。由于作用力与冰晶基面的方向不同,冰晶可以产生压凹或弯曲以及其他形式的变形。
冰川滑动包括冰层滑动和基底滑动。冰层滑动表现为剪切滑动,主要分布在冰舌区,它是由冰层上、下层面之间的应力差异而形成的,往往出现众多的剪切面和断裂面。而基底滑动主要是沿着基岩床的滑动。冰川作为粘塑性体在重力作用下,沿岩床斜坡缓慢向下滑动,假若冰川末端或底部边缘处于冻结状态,即底冰与岩床冻结在一起时,由于上游段冰体重力而产生的滑动使底冰受阻,造成差别运动。或当岩床有大障碍物时,亦可产生滑动。层面间或底冰与岩床间的融水通过再冻结和冰的塑性变形对实现滑动起了重要的促进作用。
在冰川纵剖面上,由冰川源头向下至雪线附近运动速度是逐渐增加的,然后再由雪线向冰川末端又逐渐减慢,所以,雪线附近的冰川轴部位置上是冰川运动速度最快的地方。但是,当某些冰川多弯曲,冰川高速区有可能偏离雪线,而且还会出现几个高速区。在冰川横剖面上,冰川运动的主流线基本上靠近冰川的轴部,由轴部向两侧流速变慢。如果冰川处于弯曲处,其主流线偏向轴线的外侧。当冰川流经窄狭段或陡坡时,速度也会加快,反之,速度减慢。在积累区的横剖面上,冰川流动矢量向着冰川主流线呈辐合状分布。而在消融区的下段和末端,流动矢量明显地向着主流线呈辐散状分布。在垂直剖面上,最大流速出现在冰川上层某一深度范围内,然后流速随深度的增加而递减,但至底部亦不致减速为零。某些冰川底部层因受压而出现高于上部层的流动速度。
世界各地的冰川,因外界条件和内在因素的不同,其运动速度差异很大。一般来说,山岳冰川变化于数十至数百米,少数可超过千米。冰盖流动速度较慢,外部和边缘处也与山岳冰川的速度大致相似,唯有大陆冰川边缘溢出冰川的流动速度最快,多超过千米。
冰川的运动速度随时间而改变,昼夜之间,冬夏之间,乃至年际之间都不相同。白天因冰川上层受消融作用与融水下渗的影响,运动速度比夜间快得多。冰川运动的季节变化虽然在粒雪盆区变化不显著,但冰舌区是很明显的。在雪线附近和消融区,夏季的运动速度比冬季快,在某些部位上比年平均速度还快。运动速度的年际变化十分明显,影响因素较复杂,主要与积累、消融数量和速率、气候波动、运动波的传递以及滞后响应等有关。
冰川的运动和冰川冰的变形使原始状态的粒雪层和冰层改变了形态,形成一系列大小不等、规模不一的构造现象。如冰的带状构造(包括冰带、叶理、弧拱等)、冰层褶皱、冰裂隙等。
冰川冰的一个形态特征就是具有明显的带状构造,或称层状构造,指的是由深浅相间或密疏相间的冰层组成的冰川冰。在冰川动力作用下,形成蓝、白冰带构造和叶理构造、冰川肋(弧拱)等。
白冰带与蓝冰带交替出现是带状构造的一种形式。白冰带系由有汽泡的和水汽的细晶粒冰组成,晶粒直径一般小于5毫米,在光的折射下星乳白色,密实性较差,是某些冰川部位上带状构造的主体。蓝冰带由无汽泡、透明而密实的粗晶粒组成,晶体粗大,直径在10至150毫米间。蓝、白冰带相间分布的构造中,以白冰带为主要部分,蓝冰带则如似脉冰平行地贯穿于白冰带中。带与带之间的宽度为数厘米至数米不等。它的成因可能与粒雪层形成的层状构造与冰川运动变形有关。
叶理构造又称片理,是冰川运动时发育在冰内的一种面状或片状构造。特点是冰晶粒和汽泡的大小、数量不尽相同,一般叶理的厚度为几厘米到几十厘米,很少超过数米。大陆冰川由于冰川温度低,组成叶理的冰晶较小,叶理构造是由晶体尺寸基本一致的有汽泡冰和无汽泡冰交替组成。叶理以冰川两侧和底床附近最为发育,而且与谷壁平行,其层理向下倾。冰川中央的叶理往往突向冰川的下游方向,层理向上倾,在冰内分布如同叠在一起的勺子。叶理通常是由于冰内原生的不均匀沉积冰层变形造成的。
冰川肋又称弧拱,是由浅色冰带与深色冰带相间组成,常横列于冰瀑布下或支冰川汇入主冰川的汇合处,呈弧形,顶端指向冰川下游方向,两翼呈抛物线形,越向下游拉得越长,均成群分布,每一浅色冰带和一深色冰带的总宽度一般相当于该冰川冰一年流动的距离,所以,冰川肋的分布规模颇不一致。冰带的深浅与所含岩屑的多少有关。冰肋的波谷含有较多的岩屑杂质,汽泡少,故呈深暗色,因此,消融速率也较快,冰面下凹成犁沟。而浅色冰带的岩屑少,汽泡较多,消融作用相对较弱,形成浅色肋脊,高出深色肋谷20至30厘米。这种波状起伏的冰川肋向冰川末端逐渐消失,只保留深浅相间的冰带分布。如果有两条或更多条支冰川汇合,可形成复式冰川肋。
冰层褶皱的产状与地质岩层相似,形式十分复杂,越至冰川末端越变得密集,两翼冰层相应变薄。由于冰川槽谷形态多变,冰下河床起伏不平,而且槽谷时宽时窄,甚至弯曲,冰层运动时,相互挤压,故形成各种形式的褶皱。它的形态和规模取决于稳定状态下扰动的性质和大小、岩床的性质和褶皱距离岩床的高度。
冰层挤压强烈时,除形成上述冰层褶皱外,还因受拉应力或剪应力作用而形成多种形式的断裂,通常称冰裂隙。裂隙深度在温冰川上一般很少超过25至30米,冷冰川则会更深些。其长度变化幅度较大,可由几米至几百米不等,一般宽度为数十厘米至数米。
冰川的侵蚀作用是通过磨蚀和拔蚀两种方式进行的。磨蚀是对地表的水平方向的破坏,拔蚀是对地表的垂直方向的破坏。不同的侵蚀方式所塑造的冰川地形或微形态是不一样的。有些则是两者共同塑造形成的。
冰川的磨蚀是满载岩屑的冰川底层与岩床之间的侵蚀过程,包括对基岩河床和岩屑的磨光和磨平。冰川运动时,富含岩屑的冰川底部与岩床及其上的岩块作相对运动,产生互相磨擦,磨削侵蚀,它一方面改造了岩屑的形态,另一方面也改造了河床形态。被巨大冰体重力压碎的岩屑和细颗粒物质都具有尖锐的棱角,特别是这些细小颗粒往往是一些稳定矿物或重矿物,在磨蚀中起着重要作用,如石英颗粒等则是主要的磨蚀“工具”。当冰川底层在滑动过程中遇到大障碍物(如漂砾岩块或凸起的岩床)时,在障碍物的迎冰坡面上因磨蚀而产生薄层水膜,当冰体流到背冰流坡面上时,由于压力减小,该水膜又冻结起来,使岩屑聚集起来。
冰川的拔蚀作用是冰川底层松动和移动岩床上大岩块的破坏过程。当冰体越过岩床上凸起部分或大障碍物时,在背冰面上因减压而产生卸载节理、膨胀节理,岩石发生破裂拔蚀,一些岩块或岩屑暂时停积在坡脚下,在冰体继续滑动时,这些岩块或岩屑又被“吸附”在冰川底层,成为磨蚀的“工具”。所以,拔蚀比磨蚀的破坏性大,是冰川侵蚀的主要方式。
冰川具有巨大的搬运能力,成千上万吨的巨大漂砾皆能随冰流而运移,但搬运距离差别很大。一般冰川的堆积物、尤其是底搬运距离小,往往是就地附近的石块;而规模巨大的冰川,则可将抗蚀力强的漂砾搬得很远。同时,冰川还有逆坡搬运的能力,把冰碛物从低处搬到高处。在大陆冰川作用区,冰川运动不受下伏地貌的控制,冰碛物的逆坡运移现象更为普遍。
冰川的堆积作用,指冰川停滞或后退时冰碛物的堆积过程。冰川流属于块体运动,所以冰碛物与其他任何外力搬运的沉积物明显不同,除非经后期冰川或冰水侵蚀,堆积地貌(如终碛垄、侧碛垄、冰碛丘陵、鼓丘等)将会保存较长时期。冰川堆积作用的强弱,与冰川类型、运动速度及夹带岩屑的多少有直接的关系。海洋性冰川的运动速度快,侵蚀能力强,夹带岩屑多、冰川堆积作用就强,堆积地貌的规模也大;反之,大陆性冰川的堆积作用较弱,冰碛地貌的规模较小。凡有冰川作用的地区,冰川侵蚀与冰川堆积都是同时发生的。
冰川是塑造地表形态最活跃的外营力之一。冰川通过磨蚀、拔蚀、挤压等动力过程对冰川底部和两侧槽谷地形进行塑造。纯冰的侵蚀能力很弱,冰川对地形的塑造主要是因为在冰川的表面、内部与底部等不同部位携带了相当数量且粒径不等的岩屑。冰川运动时,受上覆冰层重力影响,冰川底部携带的岩屑像刻刀一样对冰床进行磨蚀。因冰川侵蚀形成的冰蚀地貌主要有角峰、刃脊、冰斗、冰川谷、峡湾、羊背岩与鲸背岩、基岩磨光面以及冰川擦痕等;冰碛地貌主要有终碛垄、侧碛垄、冰碛丘陵、鼓丘等;冰水堆积地貌主要有蛇形丘、冰砾阜、冰砾阜阶、窝穴、冰水扇、冰水平原、冰湖、漂砾等。
由不同坡向的数个(3个或3个以上)冰斗不断溯源侵蚀,冰斗后壁不断后退上移,夹持的山峰就变成尖锐的金字塔状的孤立尖峰,称为角峰。
在相邻冰斗或冰川谷之间,形如刀刃状的岭脊称为刃脊。通常刃脊顶部基岩裸露,尖薄而陡峭,呈锯齿形。
冰斗发育在冰川平衡线附近。典型的冰斗呈围椅状、底平、下凹的岩盆形态,三面是陡峻的岩壁,向下坡的一面有一个开口,开口处常有一个高起的反向岩坎。冰斗一般由斗底、后壁、出口与反向岩坎几部分构成。一般海洋型冰川区冰斗发育最为完好;大陆型冰川区冰斗发育次之。冰川消退后,侵蚀较深的冰斗可以积水形成冰斗湖。
冰川谷又称为槽谷,因其横剖面呈“U”字形,所以又称为U形谷。一般而言,冰川谷谷底宽缓,谷坡陡峻,有时存在磨光面与刻槽。在过渡到较和缓的谷坡时,在冰川谷上部较为明显的坡折为槽谷的谷肩。冰川谷的平面形态上宽下窄,比较顺直且贯通性好。冰川谷内交替出现的岩盆与岩坎是冰川槽谷最重要的判别标志。
峡湾分布在高纬度沿海地区,冰期前为沿构造碎或岩性软地带发育的,冰时,谷地被冰川所复,其下游即使在海面以下,也能继续刷深、拓宽冰床;冰期后,受海侵影响,形成两侧平直、崖壁峭拔、谷底宽阔、深度很大的海湾,称为峡湾。
羊背岩是冰川磨蚀与拔蚀作用共同塑造的地貌形态。通常冰川底部尚未达到压力融点,但在迎冰面应力集中,温度达到压力融点,产生的融水使底部滑动速度增大,在滑动过程中产生此可指示冰川流动方向的各种擦痕。背冰面因压力降低,融水发生再冻结,即复冰作用,该过程可形成冰川的拔蚀,致使背冰而被挖掘成参差的锯齿状,这类形态的冰蚀地形为羊背岩。鲸背岩也是冰川侵蚀的结果,迎冰面与背冰面均为流线形,冰下融水较丰富,冰川底部以滑动为主,基本无拔蚀作用。
在冰床上,有时可以看到大面积被冰川磨蚀的平面,称为基岩磨光面。其上深浅较为均一,方向大致平行的擦痕可以指示古冰川的运动方向。有时候冰床上存在两组或者两组以上的擦痕,这种情况的出现反映了冰川底部运动方向曾发生过调整。一般而言,擦痕多与新月形裂纹与月牙形凿口同时出现。
冰川擦痕是冰川侵蚀作用造成的最微小的流线型负形态,广泛出现在冰床上与冰碛石表面。冰碛石表面的擦痕也是深浅均一,方向大致平行,这种岩块被称为冰川擦痕石,因擦痕集中且以擦面的形式存在,故又称其为冰川擦面石。
当冰川积累和消融达到动态平衡,冰川末端较长时间停留在某个位置。由冰川从上游搬运来的冰碛,堆积成向下游突出的弧形冰碛垄称为终碛垄。所以,终碛垄通常是冰川相对稳定时期的产物,可以清楚地指示某次冰川作用中冰川曾到达的位置和范围,是冰期划分和冰川进退的重要指标。
在冰川运动过程中存在冰川冰的侧向运动,由侧向运动带来的底碛、冰而向侧面倾泻滚落的表碛连同位于冰川侧面的冰碛共同堆积而成的冰碛地形为侧碛垄。侧碛垄表现出坡度陡峻,两坡不对称的特点,内坡陡峻,而外坡稍缓。侧碛垄向上可达冰川平衡线附近,向下可与终碛垄相连。在谷地中不同高度保存有多列侧碛垄,系多次冰川作用所沉积,是相对冰期划分重要的依据之一。
在较大冰川作用时,冰川可下伸到坡度和缓的山麓带形成山麓冰川。当气候突然转暖,冰川平衡线急剧升高时,冰川的快速后退就容易导致原来冰川的冰舌部分与整体脱离变成死冰,死冰消融过程中,冰川的冰碛物通过自然分流聚集,最终形成大面积,形如“坟”包状的冰川堆积地形,即为冰碛丘陵。
鼓丘是主要由冰碛组成的几米至几十米高、几百米长的流线型丘陵。鼓丘在平面上呈椭圆形,长轴平行于冰流方向;纵面与羊背岩相反,迎冰面坡度陡,背冰面和缓。有的鼓丘全部由冰碛组成,有的则有一个基岩核心。鼓丘分布的位置比较固定,总是成群地出现终碛垄后方不远的地方。其成因可能是冰川接近末端,由于冰川搬运能力减弱。底部遇阻时发生堆积而成。鼓丘主要分布在大陆型冰川区,组成物质除冰碛外,还有大量冰水沙砾,高5至6米,长度数十米至近百米。
蛇形丘是一种狭长,弯曲如蛇行的高地,主要由略具分选的冰水砂砾堆积物组成,夹有冰碛透镜体,砂砾有一定的磨圆度,发育冲刷、充填构造,形成交错层理和水平层理。蛇形丘两坡对称,大小不等,一般高度40至50米,分布于冰川作用区,长度可达数千米,延伸方向与冰川运动方向基本一致。
冰砾阜是一种圆形或长条形的冰水堆积丘陵。它是山冰面或冰川边缘湖泊、河流中的冰水沉积物因冰体融化、沉积物倒塌堆积而成,主要由粉砂、砂和细砾组成。冰砾阜常夹有冰碛透镜体,上覆薄层冰碛物,原始沉积构造多因冰体挤压和融化而发生变形。冰砾阜一般零乱地或成群地分布于冰川作用的前缘地带,大小不等,边坡较陡,与沉积物的休止角基本一致。
冰砾阜阶地由冰水砂砾层组成,形如河流阶地,呈长条状分布于冰川谷地的两侧。它是由冰川边缘的冰水沉积,在其与原冰川接触一侧,因冰体融化失去支撑而塌,从而形成了阶梯状陡坎,沿槽谷两壁伸展。冰砾阜阶地的阶地面比较平坦,尾端常与冰水扇相连。
锅穴指分布于冰水沉积区内的圆形洼地,系由冰水沉积物中挟带的埋藏冰块融化后,使得原冰块上部和周围的碎屑物质失去支持、塌陷而成。锅穴常与冰砾阜相伴而生,个体规模较小,直径大者可达数十米。
冰水河流流出冰川前端或切过终碛堤后,地势展宽、变缓、冰水携带的碎屑物质大量沉积,形成了顶端厚、向外变薄的扇形冰水堆积体,叫做冰水扇。
多个冰水扇相互连接就成为起伏平缓的冰水裙或冰水平原。由分选中等的砂砾层组成,含少量漂砾,向下游粒径明显变小,磨圆度显著变好。冲刷充填构造发育,板状、槽状交错层理与水平层理交替出现。一般冰水平原向下延伸可达数千米里以上,并逐渐过渡为河流沉积。
由于冰川侵蚀形成洼地,或冰川前进阻塞冰川融水通道,或冰碛堆积阻塞河道,或冰面消融等形成的湖泊均称为冰湖。由冰川侵蚀形成洼地积水成湖为冰蚀湖,此类冰湖比较稳定不容易溃决。由冰川前进阻塞冰川融水通道,或冰碛堆积阻塞河道,或冰面消融等形成的冰湖容易溃决,形成突发洪水,造成灾害。
漂砾是冰川沉积中体积较大的岩块,其表面常常保留有冰川作用的痕迹,如冰川擦面等。冰川的流动受自身坡度的控制,但可以不受下伏地形的影响,因此可把漂砾从低处搬到高处。此外,根据漂砾的岩性还可以判断漂砾的源区与古冰川的流路等。
冰川融化会大大增加冰川的不稳定性,从而引发一系列的灾害,如冰崩灾害、冰川跃动、冰湖溃决和冰川泥石流等。
冰崩是指在坡度较大的斜坡上大块冰体甚至整条冰川在重力作用下沿着冰川内部破裂面或脆弱面,脱离母体而迅速倾倒或滑塌、坠落现象,是最激烈的冰川灾害形式。在历史上,冰崩灾害曾多次发生,但往往规模较小、频率较低。自全球气候变暖以来,冰崩灾害却频繁发生,规模较大,发生原因与气候变暖关系密切。一方面,冰川融化本身就会增加冰体的不稳定性,另一方面,融水进入裂隙,也会对冰体产生压力并起到润滑作用,大大增加崩塌的危险性。
冰川跃动,一类是在气候寒冷条件下,由冰下压力增高发生压融并润滑冰川导致跃动;另一类是在气候较温暖条件下,由冰川融水向下迁移导致冰下静水压力升高而润滑产生跃动。冰川跃动,将会淹没草场、农田、房屋,对基础设施等造成破坏。
冰湖是以现代冰川融水为主要补给源或在冰碛垄洼地内积水形成的天然水体,包括冰川末端湖、冰川表面湖、冰川补给湖等类型。冰湖溃决洪水,指的是由冰湖坝体垮塌、大量排水而形成的突发性洪水。冰湖坝体溃决的原因有很多,如冰川运动、流水侵蚀、水压超过坝体承载力、岩体和冰体崩塌、地震等,均会导致冰湖溃决。而气候变暖,高温天气导致的冰体融化,也成为冰湖溃决的重要原因之一。
冰川泥石流是指在高山冰川环境下由冰川洪水与冰川或其他寒冻风化沉积物所形成的泥沙流,具有突发性强、运动速度快(可达200千米/小时)、运动距离远(可波及数十千米)、规模大(体积可达百万立方米)的特征。与一般的泥石流一样,其发生也需要具备能量(陡峭的地形提供重力势能)、物源(丰富的松散堆积物如冰碛物、冰水沉积物)和水源(冰雪融水或冰湖溃决洪水)这三个条件。根据其成因的不同,可以将其划分为冰川消融型泥石流、冰崩雪崩型泥石流和冰湖溃决型泥石流。
2021年,多国研究人员分析美国航空航天局三维卫星图发现,冰川正在加速融化。研究显示,冰川融化速度逐年加快,平均每年损失的冰雪比15年前多31%。相比2000年至2004年,2015年至2019年每年融化冰雪多710亿吨。2015年以来,全球约22万座山岳冰川平均每年损失冰雪逾2980亿吨。2000至2021年的20年多来,全球冰川变薄率翻了一番。
在20世纪70年代末开始调查时,新西兰有超过3000个冰川,自2011年以来,大多数新西兰冰川都在迅速消融,到2019年,一些冰川已经不存在。随着冰川消融,它们的尺寸已经不符合冰川的定义。冰川在气候变化中能留存下来多长时间,取决于它们的位置和大小。一项研究发现,从20世纪70年代末到2016年,新西兰的冰川面积减少了约31%。2019年,科研人员发现地球的冰川融化速度比科学家们想象的快得多,现在要比20世纪60年代快5倍。在一项调查中,很多雪线已经在新西兰山顶上方退去。在2017和2018年中,新西兰国家水与大气研究所气候应用调查的60个新西兰冰川都受到气候变化的“严重影响”。
2021年,利用自主研发的先进冰流模型,诺森比亚大学冰川学研究小组开发出了能够识别冰原内临界点的方法。研究表明,南极洲西部的松岛冰川至少有3个明显的临界点。第三个也是最后一个由海洋温度上升1.2℃引发,将导致整个冰川不可逆转地后退,这将对全球海平面产生重大影响。环极地深水的长期变暖和浅滩化,加之罗尔德·阿蒙森海风向的变化,可能使松岛冰川的冰架在温暖的海水中暴露更长时间,使温度变化幅度越来越大。
2023年,阿尔弗雷德·魏格纳(alfred wegener)研究所的一项研究调查发现,2001至2011年,格陵兰岛中北部是过去1000年来最温暖的十年,该地区在2021年比20世纪高出1.5℃。同时,研究人员利用一组史无前例的长度和质量的冰芯,重建了格陵兰岛中北部过去的温度和冰原的融化速度。由于冰层中储存了大量的水(约300万立方千米),融化和导致的海平面上升被认为是一个潜在的转折点。全球变暖的影响已经波及到格陵兰岛中北部偏远的高海拔地区,如果全球变暖持续,预计到2100年,格陵兰岛冰原将使全球平均海平面上升50厘米。
2023年6月,由八个成员国组成的国际山地综合开发中心发布了一份新评估报告,该研究报告利用最新科学进展,首次绘制了该地区冰冻圈、水、生物多样性与社会之间的联系,以及冰川和积雪的快速变化对人与自然的影响。研究发现兴都库什—喜马拉雅地区的冰川在2011至2020年期间的消融速度比之前十年加快了65%,未来几年该地区山洪暴发和雪崩的可能性在增加。同时,还揭示出由于全球变暖导致兴都库什山脉—喜马拉雅山脉地区的冰川、雪和永久冻土的变化是 “前所未有的,且多为不可逆的”,如果不大幅减少温室气体排放,该地区冰川总体积的80%将在21世纪末消失。
1957年,施雅风参加祁连山脉西段地质考察,第一次亲眼见到冰川。此后,他的科研生涯再也离不开冰川。他开创了中国冰川物理、冰川水文、冰芯与环境、冰雪灾害、第四纪冰川的研究,系统地发展了中国冰川学理论,把中国冰川学研究推向世界前沿。1959年,由施雅风组织完成的43万字的《祁连山现代冰川考察报告》出版,这是新中国第一部较为完整的冰川考察报告,填补了中国冰川研究的空白。
谢自楚是中国科学院兰州冰川冻土研究所所长、冰川学家。1957年,进入莫斯科国立大学地理系极地及冰川专业学习。两次赴苏联北极地区实习冻土、冰缘和雪崩。1959年,冬参加第三次国际地球物理学年会,在厄尔布鲁斯峰冰川考察。1962年,在中国科学院兰州冰川冻土研究所工作,参加过喀喇昆仑公路巴基斯坦境内巴托拉冰川、祁连山冰川变化及利用等一系列冰川冻土的考察研究。1978年,作为中国科学院冰川学代表团成员赴瑞士参加国际冰川编目讨论会,并对瑞士、法国、英国有关冰川学极地学研究机构进行访问。1980年,再次赴珠穆朗玛峰及西藏自治区东南部考察冰川及雪崩。1981年,任中日天山冰川联合考察队队长,考察了天山东部博各达峰及冰川站。1984年,参加了国际冰川学会在日本召开的地表冰雪过程国际讨论会。1985年9月,参加了国际水文科学协会在苏联召开的冰川径流及冰川变化国际科学讨论会。
多尔特·达尔-詹森(Dorthe Dahl-Jensen)教授是尼尔斯玻尔研究所冰与气候卓越研究中心主任、丹麦皇家科学院院士,是冰芯研究、古气候重建以及格陵兰冰原历史和演化等领域的专家,曾经参与领导了北格陵兰冰芯项目(NGRIP),北格陵兰岛Eemian冰芯钻探营地(NEEM),欧洲南极冰芯取样计划(EPICA)等多个著名的国际合作冰芯钻探和研究项目,是冰芯科学国际伙伴计划(IPICS)等多个国际组织的主要成员,曾获欧盟笛卡尔奖(Descartes Prize,2008)、维加奖(Vega medal,2008),欧洲地球科学协会路易斯·阿加西奖章(Louis Agassiz,2014)。
冰川学一词是由拉丁语的冰和希腊语中的学说构成的,原意为冰学,是研究地球上各种形态自然冰体的科学。但是,自从冰川作为一门科学研究以来,其主要对象是冰川和冰盖,因此,也有人认为,冰川学是研究冰川的科学,这就是所谓的狭义冰川学的概念。从十八世纪起,冰川学研究的对象主要局限于高山和岛屿冰川,以及地球历史上的冰期问题。随着冰川学研究的不断发展,发现自然界各种形态的冰体的物理性质、化学性质、物质组成比较相似,冰体同大气圈、水圈和地壳之间的相互作用也具有共同的基本条件。所以到了本世纪,冰川学研究的范围,除研究冰川与冰盖的形成、特征、变化和作用过程外,还研究地表积雪、雪崩、风吹雪、季节结冰、河冰、湖冰、海冰和地下冰等一切冰体,形成所谓广义的冰川学。
美丽的冰川世界,处处是梦幻般的景致。冰蘑菇,是大石块被细细的冰柱所支撑而形成的;冰墙陡峭直立,像座巨大的屏风;千姿百态的冰塔林,有的像金字塔,有的像古刹钟楼,等等。这些天然的冰雕世界,都是经过阳光的不断雕塑而成,形成后又慢慢衰亡,这个过程一般经历几十年甚至百年以上。
七一冰川距嘉峪关市区120千米的祁连山脉腹地,是一处令人神往的旅游胜地。七一冰川冰舌前沿海拔4300米,冰川面积约5平方千米,平均厚度70米,最厚处达120米,是中国典型的大陆性冰川也是亚洲离城市最近的冰川之一。这座巨大的冰川横卧在高山怀抱之中,辉映在丽日蓝天之下,洁白晶莹、光茫耀眼、美不胜收。
海螺沟冰川位于四川省甘孩藏族自治区泸定县内,冰川长14.7千米,面积16平方千米,最高海拔6750米,最低海拔2850米,落差达3900米。在海螺沟冰川,除了觉得凉爽无比,还能感觉像进入了一个童话世界,蘑菇是冰做的,桥是冰做的,还有令人叫绝晶莹透明、蓝中透绿的冰川城门。游人可以怀着探险的心情进去,可探寻暗河的出口,观赏龙王的水晶宫。据考证,整个冰川的源泉在一个名叫雪粒盆的地方。它的名字虽美,却有一定的危险性,因盆内冰雪积累到一定程度,就会翻越盆沿形成巨大的雪崩,游人们只可远观不可靠近。
瓦特纳冰川在冰岛东南部,排名世界第三,是欧洲最大的冰川。冰川面积约8400平方千米,仅次于南极冰川和格陵兰冰川。冰川海拔约1500米,冰层平均厚度超过900米,部分冰层的厚度超过了1000米。瓦特纳冰川是冰岛最大的冰冠,人们通常称冰岛为“冰与火之地”。令人感到奇特的是,在冰中居然还分布着熔岩流、火山口和热湖。在瓦特纳冰川上有一个巨大的火山口,称格里姆火山。
阿根廷冰川国家公园内共有47条发源于巴塔哥尼亚冰原的冰川,而公园所在的阿根廷湖接纳了来自周围几十条冰川的冰流和冰块,其中最著名的就是莫雷诺冰川,是地质勘测学者佩里托莫雷诺发现的。莫雷诺冰川长35千米,是公园内唯一还在成长的冰川,每天都在向前推进30厘米。在距离莫雷诺冰川还有几千米的位置,乘船在阿根廷湖近距离观冰川,可以看到冰川从宽阔的两山之间伸入湖中,形成了一道宽约4000米、高约60多米的冰坝,翠绿色的湖水与透着蓝光的冰墙交相辉映,美轮美负,宛如人间仙境。莫雷诺冰川每隔两三年就会截断阿根廷湖一次,致使湖面水位上升,直到水流在冰坝底部冲出一条涵沟,导致冰坝坍塌,湖水重新畅通,水位才又恢复正常。
福克斯冰川位于南岛塔斯曼海的西岸国家公园,得名于威廉姆·福克斯爵士——1869至1872年的新西兰总理,冰川深度达350米,年降雪量35至45米,从南阿尔卑斯山脉南麓淌下,一直延伸到距海平面仅300米处的温带雨林。福克斯冰川并不陡峭,它的奇妙不仅在于玉石般的色泽,瀑布般的壮观,而且在于它每天以1至5米的速度向低处蠕动着,即使因此不断化成了水,变成了溪流,也一往无前。
冰川和冰川作用,是一种自然现象,与人类有很密切的关系,而且随着生产力的发展,以及人类对它的认识不断加深,冰川对人类社会经济生活的影响越来越直接。
冰川是地球水圈的重要组成部分,在世界淡水资源总量中,这个“固体水库”约占4/5,是重要的淡水资源,冰川能够提供优质淡水的理想水源,地球上许多河流的径流,长期以来就是由冰川融水提供的。冰川不仅能调节河流的多年径流,而且还可为干早区的农业灌溉提供宝贵水源。中国西部的河流,如果没有冰川融水的补给,其中一部分就会变成干湖。有一些河流将变成涓涓细流的间歇河。这对河流附近的农业生产将带来不堪设想的后果。中原地区天山南北以及河西走廊一带的生产、生活,对冰川融水有很大的依赖性。俄罗斯、美国的一些地区,也把冰雪融水作为农业灌溉的重要水源。
冰川是储存地球气候与环境变化信息的“宝库”,科学家在冰川上钻取冰芯,即一种从冰川钻取的圆柱状冰体,是冰川学领域的关键研究素材。通过分析冰芯中各种成分的变化,可以了解过去的气候和环境变化情况并预测未来的气候和环境变化等。冰芯中包含了3种可作为“史料”的物质信息——冰本身、外来物质以及气泡中包裹的气体。其中,冰芯中稳定同位素可记录温度变化,而冰芯积累量则能帮助科学家了解降水变化。
2007年,影片《纳尼亚传奇2》的导演安德鲁·亚当森就派出了专业的采景小组,跨越六大洲和20多个国家,最终为凯斯宾王子的《纳尼亚传奇》选定了新西兰作为拍摄场地,其中不少镜头便是在新西兰南岛塔斯曼海的西岸国家公园的福克斯冰川取景拍摄的。之后,该片于2008年5月16日在美国上映。
《鲛在水中央》改编自孙频同名小说,由青年导演魏东宸执导,于2023年5月1日在中国上映,讲述了独居在高山冰川上的“怪人”梁海涛意外与被害人父亲相遇,身负罪恶的他一边承受着良心的鞭挞,一边似乎仍然想继续掩盖罪行,一出隐埋多年湖底藏尸的“杀人回忆”随之展开。这是一部全程在达古冰川实地拍摄的影片,影片中出现的高山、湖林、晨雾、冰雪,真实再现了达古冰川绝美的自然风光与优美环境。
中国第四纪冰川遗迹陈列馆位于石景山区模式口的第四纪冰川基岩冰溜面遗迹旁,面临永定河,背靠翠微山,是中国乃至亚洲惟一一座建立在第四纪冰川遗迹上的以冰川知识、地质岩石、古生物、地球环保等科普教育为内容的博物馆。1992年7月正式开放。馆内展览介绍了第四纪冰川的基本知识、李四光先生第四纪冰川学说的创立与发展、冰川系统的研究与应用以及汪国民经济建设中的作用和中国第四纪冰川分布及考察情况等。展品绝大部分为冰川遗迹的照片资料及部分碛石标本。在面向社会的科普领域内该馆亦可充分发挥自身优势,“气候及环境对人类生存发展的影响”“人类如何在未来冰期中发展文明”“冰川现象在今天为人类储存提供能源功能及列人类文明潜在的巨大威胁”等专题陈列可使大家更深入地了解第四纪冰川学。
修订版的中国第一次冰川编目显示,中国总计有冰川48410条,总面积为60506平方千米。最新版中国第二次冰川编目显示,2010年左右,中国总计有冰川53778条,总面积48063.6平方千米。几十年间,中国冰川整体萎缩了12442.4平方千米,占总面积的20.6%,其中,约有8310条冰川完全消失。冰川面积萎缩幅度最大的是西藏自治区,冰川面积整体减少了7680.7平方千米,整体萎缩幅度达到27.7%。云南省则是冰川萎缩速率最快的省份,其冰川总面积减少了28.2%。大型冰川的退缩是中国冰川面积大幅减少的主要原因。
2023年7月12日,多名登山者在瑞士瓦莱州采尔马特市特奥杜尔冰川附近发现人类遗骸和几件装备。脱氧核糖核酸分析确认遗骸为1986年9月失踪的一名德国登山者。当年,这名38岁的登山者因登山未归而被报失踪,搜救未果。瑞士冰川融化速度2022年创下一百多年来最快纪录,冰川体积减少了6%。一些已经被冰雪覆盖了千年的岩石重新显露,人们不但发现了失踪数十年的人类遗骸,甚至还找到了一架飞机残骸。
冰川和冰川学.中国科学院青藏高原研究所.2023-08-23
地质人眼中的美景.海南省海洋地质调查局.2023-08-20
科学汇|南极冰山又双叒脱落了!冰川融化地球会怎样.钱江晚报.2023-08-20
保存地球记忆的“老冰棍” ,钻取冰芯是一种什么体验?.上观新闻.2023-08-23
《普通地质学》笔记.广西壮族自治区地质矿产勘查开发局.2023-08-23
全球变暖中消融的主角,你真的了解它吗?.科普中国.2023-08-23
冰川的类型与运动特点.海南省海洋地质调查局.2023-08-23
壮观的祁连山七一冰川.张掖市人民政府.2023-08-23
你了解冰川的分类吗?.中国科学院地理科学与资源研究所.2023-09-10
气候变暖,会导致哪些地质灾害?.地质调查科普网.2023-08-23
气候变暖,会导致哪些地质灾害?.中国科学院地质地球所.2023-08-23
每年近2700亿吨冰消失!冰川加速融化促海平面持续上升.新华网.2023-08-20
每年近2700亿吨冰消失!冰川加速融化促海平面持续上升.光明网.2023-08-23
冰川因澳洲山火变焦糖色,融化量或增30%.人民日报 .2023-08-23
受气候变化影响 研究:新西兰冰川可能在本世纪末消失.中国新闻网.2023-08-20
科学家首次证实南极冰川临界点.中国科学报.2023-09-10
英国研究人员首次证实南极冰川临界点.光明网.2023-09-10
【看世界】格陵兰岛冰层消融加剧 或加速海平面上升.上观新闻.2023-09-10
1000年来的最高温!全球变暖影响到遥远的格陵兰冰盖顶部.澎湃新闻.2023-09-10
研究:喜马拉雅冰川或在本世纪末消融80%,影响亚洲20亿人.正观新闻.2023-09-10
喜马拉雅冰川或将消融80%.陕西科技报.2023-09-10
施雅风 “中国现代冰川之父”.学习强国.2023-09-24
施雅风:冰川,勇敢者的事业.中国科学院.2023-09-24
湖湘人物.湖南图书馆.2023-09-24
深切怀念谢自楚院士.国际欧亚科学院中国科学中心.2023-09-24
国际著名冰川学家DortheDahl.中国科学技术大学.2023-09-24
Dorthe Dahl-Jensen.UNIVERSITY OF COPENHAGEN.2023-09-24
90万年前的冰芯将为全球气候变化提供佐证.新华网.2023-09-24
地质、地貌旅游资源.《中国西藏基本情况丛书—西藏旅游》.2023-08-23
晚潮|冰岛,难忘的冰湖蓝.钱江晚报.2023-08-23
阿根廷:拥有瀑布、冰川和新鲜空气的海上国度.人民网.2023-08-23
青藏高原冰芯库:纪录全球气候变化的“自然档案”.金台资讯.2023-09-24
冰芯破解大自然 帮助人类“读”懂自然环境变迁史.人民网.2023-09-24
资料:影片《纳尼亚传奇2》影片幕后.新浪娱乐.2023-08-19
纳尼亚传奇2:凯斯宾王子 The Chronicles of Narnia: Prince Caspian (2008).豆瓣电影.2023-08-19
冰川上的“杀人回忆”!这部悬疑电影全程在达古冰川拍摄,5月1日公映.红星新闻.2023-08-19
电影《鲛在水中央》北京首映礼 获赞独具美学风格与新犯罪类型的艺术佳作.中国青年网.2023-08-23
中国第四纪冰川遗迹陈列馆.北京市人民政府.2023-08-19
我国五分之一冰川消融,西藏屡发冰崩灾害,西北干旱区水危机加剧.北晚在线.2023-08-23
中国五分之一冰川已消融 西北干旱区水危机严峻.人民网.2023-08-22
瑞士冰川融化速度太快 37年前失踪登山者遗体被找到.光明网.2023-08-23
瑞士冰川融化 37年前失踪登山者遗体被找到.环球网.2023-08-22