冰川的形成及其運動

地理雜談

導讀在高緯度和高山地區,氣候寒冷,在年平均溫度0°C以下地方,地表常常被冰雪覆蓋或埋藏著多年凍土。全世界冰川分布面積占陸地面積約10%;多年凍土占陸地面積約24%。在第四紀大冰期時,冰川、凍土區的面積更廣大,在地表留下了各種類型的冰川和冰緣地貌。雪線分布高度的影響因素常年積雪期的下界,叫做雪線。雪線以上的地帶,全年冰雪的補給量大於消融量,形成了常 ...

在高緯度和高山地區,氣候寒冷,在年平均溫度0°C以下地方,地表常常被冰雪覆蓋或埋藏著多年凍土。全世界冰川分布面積占陸地面積約10%;多年凍土占陸地面積約24%。在第四紀大冰期時,冰川、凍土區的面積更廣大,在地表留下了各種類型的冰川和冰緣地貌。
雪線分布高度的影響因素常年積雪期的下界,叫做雪線。雪線以上的地帶,全年冰雪的補給量大於消融量,形成了常年積雪區;雪線以下地帶,全年冰雪的補給量小於消融量,積累不了多年冰雪,只能是季節性積雪區。
地球上各地區雪線的分布高度起伏多變,主要取決於氣候與地貌因素的綜合作用。氣候上溫度和降水量都與之有關系。地表氣溫由赤道向兩極降低,因而雪線分布高度的總趨勢也由赤道向兩極降低。例如,雪線高度在熱帶非洲為4500-5200米,阿爾卑斯山降至2400-3200米,北極圈內只有200米左右。
降水量與雪線的高度關系密切。降雪量越大,雪線越低,反之亦然。因而,全球雪線高度最高的地區不在赤道附近,而是在副熱帶高壓帶,處於此範圍內的南美洲安第斯山脈雪線很高,有世界最高的雪線,達6400米。再如我國的天山——祁連山一線,水汽來源主要受西風控制,所以由天山西段向東,降水量遞減,雪線升高,到西段雪線達5000米以上,再向祁連山東段,來自太平洋的水汽增多,雪線高度反而降低。
地貌因素對雪線的影響,主要表現在山勢和坡向上。陡峻的山地,不利於積雪保存,雪線偏高;對於北半球而言,南坡、西坡日照多,冰雪消融量大,雪線偏高,而北坡和東坡的雪線位置較低。例如,中國天山南坡雪線高度為3900-4200米,而北坡為3500-3900米。但是,氣候上的溫度和降水相對於地貌因素對雪線的影響更大,因而也會出現山脈南坡雪線低的情況。例如,喜馬拉雅山南坡正當西南季風的迎風坡,降水豐沛度大約在4600米,而北坡高出南坡有千米左右。
冰川冰與冰川的形成在雪線以上,降雪容易保存,形成雪蓋,但之後還要經歷一些復雜的變化才能形成冰川冰。在高寒地帶,新雪降落後,雪花棱角很快消失,成為粒雪(粒徑不足1mm)。隨著雪蓋厚度的加大,在壓力下,粒雪重結晶使各晶體緊密地結合,就形成了塊狀的冰川冰。這個過程非常緩慢,比如在南極200多米深的冰體,已經經歷了近千年的歷史;但是在中低緯度高山地區,夏季氣溫高,表層冰雪消融,滲透再凍結,加速了成冰過程,甚至當年的降雪也有形成冰川冰的條件,並且形成的冰川冰比極地地區冰川的密度大、透明度高。
冰川冰形成之後,當溫度接近零度時,原本穩定的結構開始變得不太堅實,能夠發生塑性變形,只要有適當的坡度,在壓力與重力的作用下,冰體就能向下流動,越過雪線,伸出冰舌,形成冰川。冰川在流動過程中,還可以產生褶皺和斷裂。冰川的運動冰川之所以能區別於其他自然界的冰體,主要在於它可運動,當然速度極其緩慢,不易察覺。例如,中國天山冰川流速為10-20米/年;珠峰北坡的絨布冰川,其中游海拔5400米左右為最大流速,達117米/年。
冰川流速快慢主要取決於冰床坡度和冰川厚度。雪線附近,冰川厚度最大,流速較快,自此向上和向下遞減,惟有在流經坡度較大的地點時流速又增加。另外,在冰川前段的冰舌部分,表面的冰體比底層流速稍快;而在冰雪補給區,冰體下部受壓力大,流速反而高於表層。
冰川運動速度的變化和末端的進退,反映了冰川的積累量和消融量的平衡。當氣候狀況發生波動時,經過一段延遲時間後,就能從運動速度和末端進退上反映出來,延遲的時間可能從數年到上百年不等。世界上還有少數冰川比較特殊,能夠發生周期性的突然躍進。即冰川經歷了較長時期的停滯之後,短期內發生基底滑動,冰川舌末端前進數公裡甚至數十公裡,有時會衝毀村莊、道路,堵塞河道,造成嚴重的自然災難。

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