第十二章冰川及其地质作用.ppt

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1、第十二章 冰川及其地质作用,2011年2月,东华理工大学地球科学学院,第一节 冰川的概述,第十二章 冰川及其地质作用,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,第四节 冰川作用及其原因,陆地上的水体分为液体和固体，所有河流、湖泊及地下水的总量仅占陆地淡水总量15，其余85的水以固态的形式构成冰体。大约十分之一的地球陆地表面被冰川覆盖。这些陆地上的冰体，在由于地面坡度和冰体厚差异所产生的侧压力的作用下，能产生缓慢地运动。陆地上终年缓慢流动着的冰体为冰川。 冰川:是在重力和压力的影响下由雪源地向外缓慢移动着的冰体。 冰川是自然界的一股巨大刻蚀力量，是大自然开谷移山的一种壮观景

2、象。,第十二章 冰川及其地质作用, 低于零度的固态水称冰ice，其结构与石英很 相似(六面体)。 封冻的河流称冰河；但它并不是冰川。 冰川冰：由积雪压实而成的冰体。分布于雪源区,是高纬度区主要的外动力作用因素。 它在重力作用下可由雪源区向外长期缓慢运动。 古冰川是研究地球演化、地壳运动的一把钥匙， 也是大陆漂移与板块构造理论建立的支柱证据。 研究我国冰川最有成果的是中科院兰州冻土研究 所。我国冰川研究的泰斗人物是南京地理所的施 雅风资深院士。 乌鲁木齐市南80km的冰达坂为世界闻名的现代山岳冰川,研究程度很高。,第十二章 冰川及其地质作用,第十二章 冰川及其地质作用,第十二章 冰川及其地质作用

3、,全球冰川面积共1500多万平方公里，其中南极和格陵兰的冰体占1465平方公里。这种大面积的分布在高纬度地区的冰川称大陆冰冰川（冰盖）。,第十二章 冰川及其地质作用,另一部分冰川零星分布在中、低纬度的高山和高原上气温在零度以下的地带；这部分冰川称为山岳冰川 。,1.什么是冰川？冰川是怎样形成的？ 2.冰川有哪些基本类型及特征？ 3.冰川的运动？ 4.冰川的剥蚀作用及冰蚀地貌？ 5.冰川的搬运作用及特点？ 6.冰川的堆积作用及冰碛地貌,第十二章 冰川及其地质作用,第一节 冰川的概述,第十二章 冰川及其地质作用,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,第四节 冰川作用及其原

4、因,一冰川的形成 1.雪线及其影响因素 雪源区: 终年积雪区;一年之内积雪不会全 部融化或升华的地区。 终年积雪区的下部界限为雪线。 雪线的分布与下列因素有关： a气温：纬度高者,气候冷,雪线低；反之, 如赤道肯尼亚乞力马扎罗山,雪线就高。 b降雪量：雪量大易成冰川，雪线低。 c湿度：干燥寒冷的地区雪线较高。 d地形:平缓处和背阳处积雪易保存,雪线低。,第一节 冰川的概述,2. 成冰作用（成冰过程） 在两极或低纬度的高山地区，降水主要以雪的形式降落，长年累月就聚集而形成终年积雪区的雪源。刚降落的雪称新雪，其形状多为六角形，充满空气，密度非常小，新雪通过圆化后变成圆的、较致密的颗粒称粒雪。粒雪在

5、上层雪的重压下发生缓慢的沉降压实和重结晶作用，使其粒雪变成粒状冰。粒雪冰进一步受压，排出气泡，就变成浅蓝色的冰川冰。冰川冰在上部冰雪压力和本身的重力作用下而运动（冰川）。,第一节 冰川的概述,积雪成冰 需经四个阶段：雪花在静压力下局部熔融,排掉部分空气,重结晶变为粒雪 (白色的压实冰晶0.5-5mm）再 压实,重结晶长大,进一步排去空气变为粒状冰 (乳白色)重结晶，增粗，变致密 变为冰川冰(兰色,比重0.9)。,第一节 冰川的概述,成冰过程,太阳辐射 压力、温度 压力（重力）,新鲜雪花 粒雪 冰体 冰川,重结晶 反复融、冻 流动, 通常，积雪厚度达50米时，底部积雪就可转变 为冰川冰；冰川冰由

6、高向低运动,就成为冰川 以雪线为界划分为：冰川积累区(温带高山形成 粒雪盆) 和冰川消融区(温带高山形成冰舌)。 1) 积累消融蒸发：冰川冰量增加，扩展延长。 2) 积累消融蒸发：冰川冰量减少，冰川退缩。 3) 积累=消融蒸发：冰川规模不变。,第一节 冰川的概述,3.研究冰雪的意义 冰雪携带有大量古气候、古环境的信息! 气候的变化历史(最老冰盖有100万年)。 不同时期大气的气体成分、压实程度、干扰大气层的因素、大气层的化学成分（主量、稀土、微量元素、同位素、温室气体Greenhouse gases、无机+有机物)与大气化学过程。 人类历史以来的火山活动及其特征(一次大火山爆发,一般要1-3年

7、、有时4-5年才能降落到南极冰雪上） 生物化学循环与生物进化过程。 美苏核大国60年代进行的频繁核试验均被南极冰雪所记录。在南极研究冰川,一般在冰川流动很小的古山顶平台上钻孔取冰芯，辅以井槽探测。,第一节 冰川的概述,二、冰川的运动 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可变成塑性体。冰川的运动速度一般极其缓慢，日平均不过几厘米，快的也不过数米，肉眼很难观察到 。其运动方式分为基面滑动和塑性运动 。,第一节 冰川的概述,由于冰川不同部位的运动速度不同，底部和两侧基岩因摩擦而运动慢；上部和中间运动快，这种差异将导致冰川表面发生冰裂缝。 冰裂隙产生的原因：不平衡流

8、动。,英国南极科考队2008年3月6日拍摄的威尔金斯冰架巨大裂缝照片,第一节 冰川的概述,三、冰川的类型,第一节 冰川的概述,冰川按形态、规模、所处地形划分：大陆冰川和山岳冰川 1.大陆冰川(又叫冰盖) 全球冰川面积共1500多万平方公里，其中南极和格陵兰的冰体占1465平方公里。这种大面积的分布在高纬度地区的冰川称大陆冰冰川（冰盖Ice Cap）。,第一节 冰川的概述,第一节 冰川的概述,南极冰盖边缘,南极海中的冰山,第一节 冰川的概述,南极中山站,中国首个南极内陆科考站：昆仑站,中国驻南极长城站全貌，建成于1985年2月20日，先后经过四次扩建。,第一节 冰川的概述,2. 山岳冰川：又称阿

9、尔卑斯式冰川，零星分布在中、低纬度的高山和高原上气温在零度以下的地带。 (1)冰斗冰川、悬冰川 (2)山谷冰川（单、复式） (3)平顶冰川（高原冰川） (4)山麓冰川,第一节 冰川的概述,第一节 冰川的概述,第十二章 冰川及其地质作用,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,第四节 冰川作用及其原因,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,1.冰川的剥蚀作用 冰川在流动过程中，以自身的动力及挟带的沙石对冰床岩石的破坏作用称为冰川的刨蚀作用。 刨蚀作用是一种机械作用，破坏力十分巨大，其方式有挖掘作用和磨蚀作用两种。 挖掘作用又称拔蚀作用，是指冰川在运动过程中，将冰床基岩破碎并拔

10、起带走的作用。 磨蚀作用又称锉蚀作用，是指冰川以冻结在其中的岩石碎屑为工具进行刮削、磨蚀冰床的过程。,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,刨蚀作用形成的地形称冰蚀地形。 冰斗 是由冰川的刨蚀作用形成的具三面陡壁的围椅状洼地。 角峰 当3个或3个以上不同方向的冰斗，在冰川的刨蚀作用下，冰斗的后壁不断后退，它们之间的距离不断缩小，最终围成一个尖锐、似金字塔形的山峰。 刃脊 相邻的两个冰斗冰川或山谷冰川的后壁或侧壁发生节节后退，使两相邻冰斗或山谷之间的山脊变得越来越窄，形成两侧陡峻、顶部尖锐的山脊，又称鳍脊。 冰蚀谷 经山谷冰川刨蚀、改造而成的谷地称冰蚀谷。,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,鳍脊,冰

11、斗,冰川谷,角峰,冰斗,冰川谷,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,Glacial Striations Newfoundland,Glacial Polish Acadia National Park, ME,由于磨擦形成的擦痕,刃脊,角峰,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,串 珠 湖,第一节 冰川的概述,第十二章 冰川及其地质作用,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,第四节 冰川作用及其原因,第三节 冰川的搬运与沉积作用,将剥蚀的产物及坠落冰面的风化物一起冻结于冰体中，像传送带一样将它们带到冰川下游和末端，称为冰川的搬运作用。,一、冰川的搬运作用,冰川搬运的特点是

12、：,1.被搬运物与冰固结在一起搬运，搬运过程无分选，绝大部分无摩擦（无磨圆）。 2.山岳冰川搬运距离不长，搬运能力很强，可将直径数十米的巨石运走（称为漂砾）。大陆冰川范围广，搬运距离长，冰山能将大量粗大碎屑物带入深海沉积。,第三节 冰川的搬运与沉积作用,表碛；底碛；侧碛；内碛；中碛；,3.被冰川搬运的碎屑物统称为冰碛石，按其在冰体中的部位分为：,A-底碛；B-侧碛；C-内碛；D-中碛；E-表碛,第三节 冰川的搬运与沉积作用,二、冰川的沉积作用,1.冰碛物 冰川消融是冰川堆积的主要原因。 山岳冰川从高处往雪线以下运动，大陆冰川从高纬度向低纬度运动，由于气温逐渐升高，冰川冰逐渐消融，冰川内部的碎屑

13、物就会在冰州的末端或边缘堆积起来。这些冰川的堆积物称冰碛物 。,第三节 冰川的搬运与沉积作用,山岳冰川不断将其所携带的物质搬运到冰川末端，在那里由于冰川冰消融而堆积下来形成终碛。终碛常呈弧形的垅岗状地形，称终碛垅。山岳冰川两侧冰运物最多，在冰川后退过程中，两侧大量冰运物不断地堆积在冰蚀谷的两测，形成侧碛。在复式冰川中，两冰川汇合处，冰床两侧边缘搬运的物质被归并在冰川的中部，冰川后退消融时则堆积下来形成中碛。,第三节 冰川的搬运与沉积作用,山岳冰川碎屑成分与冰川发育区的基岩成分基本一致。 由于冰川为固体，无分选作用，故冰碛物分选性极差，大至漂砾，小至粘土，混杂堆积在一起，形成“泥包砾”的现象。

14、冰川中的碎屑颗粒彼此不相磨擦、碰撞，故冰碛物磨圆度极差。 岩块和砾石无定向排列，杂乱无章，亦无层理； 冰碛物表面常有磨光面或交错的钉头形擦痕，还可出现凹坑和裂隙。具冰川擦痕的砾石称为条痕石。 冰碛物内部化石稀少，常保存寒冷型的孢子花粉。,2.冰碛物特征,第三节 冰川的搬运与沉积作用,冰擦痕,第三节 冰川的搬运与沉积作用,冰碛丘陵由于冰体融化，原来的表碛、内碛、中碛都沉落在底碛上，称为基碛，在地表形成波状起伏的冰碛丘陵。有些则沿谷地两侧形成中碛堤和侧碛堤。,侧碛堤似河流阶地状的山谷冰川侧碛。 平行冰川流动方向。 数条侧碛堤则表示冰川面的下降数次。 终碛堤当冰川的补给和消融处于平衡时，即冰前位置稳

15、定，大量冰碛物被送到冰川前端堆积构成的弧形高地。终碛堤的位置指示冰川前端所到的边界，可以推知古冰川活动的范围和运动特点。 鼓丘：大陆冰川终碛堤内形成的椭圆形高 地，由冰碛物组成。 可具基岩核心。 迎冰面坡度陡,背冰面缓。,3.冰碛地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,3.冰碛地貌,鼓丘,鼓丘,第三节 冰川的搬运与沉积作用,4.冰水沉积物及地貌,冰雪融化形成的水叫冰水，由冰水搬运和堆积的沉积物为冰水沉积物。,冰水沉积物常构成下列特征性地貌：,冰水扇在冰川外缘、终碛堤外侧形成的扇形堆积。 纹泥（季侯泥）在冰川前缘洼地由冰水注入湖泊而形成的纹层状沉积。一般夏季较粗（浅色）、冬季较细（深色），两者构成一

16、个年层，据此可推算冰川沉积的年代。,第三节 冰川的搬运与沉积作用,4.冰水沉积物及地貌,蛇形丘是狭长而曲折的高地，两坡对称且较陡，蜿蜒如蛇形。,第一节 冰川的概述,第十二章 冰川及其地质作用,第二节 冰川的剥蚀作用与冰蚀地貌,第三节 冰川的搬运与沉积作用,第四节 冰川作用及其原因,第四节冰川作用及其原因,一、冰川作用,最早的冰川作用发生在距今约23亿年前的早元古代，随后出现过几次显著的冰期：震旦纪（7亿年前）、石炭二叠纪（3亿年前）以及第四纪（200万年前）。,1.冰期和间冰期,在第四纪，地球上出现了几次大的寒冷与温暖气候交替。,冰期指气候变冷，地球上冰川面积扩大的时期。最大冰期时，冰川覆盖了

17、陆地面积的32（现代冰川覆盖了陆地面积10），那时北美欧洲许多地面为冰流覆盖，就象南极大陆冰川一样。,间冰期指气候转暖，冰川面积大大缩小的时期。,第四节冰川作用及其原因,一、冰川作用,2.全球冰期 地球上大规模的三大冰期 震旦纪大冰川：距今6-7亿年。 石炭、二叠纪大冰川： 距今25-3亿年。主要分布在冈瓦纳地区。 第四纪大冰川：距今175万年-现在。,第四节冰川作用及其原因,二、第四纪冰期,第四纪以前的冰川活动形成的地貌形态早已被破坏殆尽，主要是根据冰川堆积物冰碛岩及寒冷生物化石的出现来判定。因此第四纪是研究古代冰川的主要对象。,第四节冰川作用及其原因,1.我国第四纪冰川,第四纪冰期在北美、

18、欧洲属大陆冰川，在我国都属于山岳冰川类型，我国的第四纪冰川作用一般划为四次冰期和三次间冰期，由新到老为：,第四节冰川作用及其原因,三、冰川作用的影响,1.地壳均衡调整 2.海平面变化 3.改造水系和水文条件 4.生物变迁,大理冰期 庐山大理间冰期 庐山冰期 大姑庐山间冰期 大姑冰期 鄱阳大姑间冰期 鄱阳冰期,庐山刃脊与冰川槽谷,第四节冰川作用及其原因,四、冰川作用的原因 (自学) 1.天文说：强调外因。太阳强幅射时地球 温度升高，冰川融化；反之,降温成冰。 2.大气成分变化说：强调内因。C02含量增高时大气升温,冰川融化；反之,降温成冰。 3洋流变化说 4板块运动说,初步了解冰川的形成、运动和类型的一般概念，以及冰川地质作用的特征,学习重点：,重点是冰蚀地貌及冰川堆积物。,作业及思考题：,1.大陆冰川和山岳冰川的主要特征是什么？,2.比较冲积物与冰碛物的异同,本章学习要求,