1、 普通地质学普通地质学南京大学地球科学系南京大学地球科学系 舒良树舒良树 第十二章第十二章 冰川及其地质作用冰川及其地质作用 Chapter 12 Chapter 12 Glacier and the work of glacier Glacier and the work of glacier 低于零度的固态水称低于零度的固态水称冰冰iceice，其结构与石英很，其结构与石英很 相似相似(六面体六面体)。它和冰川冰有很大的区别。它和冰川冰有很大的区别。封冻的河流称封冻的河流称冰河冰河；但它并不是冰川。；但它并不是冰川。冰川冰冰川冰：由积雪压实而成的冰体。分布于：由积雪压实而成的冰体。分布于
2、雪源区雪源区,是高纬度区主要的外动力作用因素。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。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，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。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研究我国冰川最有成果的是中科院兰州冻土研究兰州冻土研究 所。所。我国冰川研究的泰斗人物是南京地理所的我国冰川研究的泰斗人物是南京地理所的施施 雅风雅风资深院士。乌鲁木齐市南资深院士。乌鲁木齐市南80km80km的的冰达坂冰达坂为世为世 界闻
3、名的现代山岳冰川界闻名的现代山岳冰川,研究程度很高。研究程度很高。达坂达坂:colcol 中国冰川分布图中国冰川分布图（集中在我国西部（集中在我国西部3000m高度的地区高度的地区）第一节第一节 冰川的形成与运动冰川的形成与运动Section 1 Formation and movement of glacierSection 1 Formation and movement of glacier一一冰川的形成冰川的形成1.1.雪源区雪源区:终年积雪区终年积雪区;一年之内积雪不会全一年之内积雪不会全 部融化或升华的地区。部融化或升华的地区。终年积雪区的下部界限为雪线终年积雪区的下部界限为雪线。
4、雪线的分布与下列因素有关：雪线的分布与下列因素有关：a a气温气温：纬度高者纬度高者,气候冷气候冷,雪线低；反之雪线低；反之,如赤道肯尼亚乞力马扎罗山如赤道肯尼亚乞力马扎罗山,雪线就高。雪线就高。b b降雪量：降雪量：雪量大易成冰川，雪线低。雪量大易成冰川，雪线低。c c湿度湿度：干燥寒冷的地区雪线较高。：干燥寒冷的地区雪线较高。d d地形地形:平缓处和背阳处积雪易保存平缓处和背阳处积雪易保存,雪线低。雪线低。东喜马拉雅山雪线东喜马拉雅山雪线2 2积雪成冰积雪成冰（不是水成冰！）（不是水成冰！）需经四个阶段需经四个阶段：雪花雪花(Snow flakes)Snow flakes)在静压力在静压力
5、 下局部熔融下局部熔融,排掉部分空气排掉部分空气,重结晶重结晶变为粒雪变为粒雪 (Grainy snow,Grainy snow,白色的压实冰晶白色的压实冰晶0.5-50.5-5mmmm）再再 压实压实,重结晶长大重结晶长大,进一步排去空气进一步排去空气变为粒状冰变为粒状冰 (Grainy ice,Grainy ice,乳白色乳白色)重结晶，增粗，变致密重结晶，增粗，变致密 变为冰川冰变为冰川冰(Glacier ice,Glacier ice,兰色兰色,比重比重0.9)0.9)。通常，积雪厚度达通常，积雪厚度达5050米米时，底部积雪就可转变时，底部积雪就可转变 为冰川冰；冰川冰由高向低运动为
6、冰川冰；冰川冰由高向低运动,就成为就成为冰川冰川。以雪线为界划分为以雪线为界划分为：冰川积累区冰川积累区(温带高山形成温带高山形成 粒雪盆粒雪盆)和和冰川消融区冰川消融区(温带高山形成冰舌温带高山形成冰舌)。1)1)积累积累 消融蒸发：冰川冰量增加，扩展延长。消融蒸发：冰川冰量增加，扩展延长。2)2)积累积累 消融蒸发：冰川冰量减少，冰川退缩。消融蒸发：冰川冰量减少，冰川退缩。3)3)积累积累=消融蒸发：冰川规模不变。消融蒸发：冰川规模不变。冰雪携带有大量古气候、古环境的信息冰雪携带有大量古气候、古环境的信息!研究冰雪可了解：研究冰雪可了解：气候的变化历史气候的变化历史(最老冰盖有最老冰盖有1
7、00100万年万年)。不同时期大气的气体成分、压实程度、干扰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、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、温室气体微量元素、同位素、温室气体GreenhouseGreenhouse gases gases、无机无机+有机物有机物)与大气化学过程。与大气化学过程。人类历史以来的火山活动及其特征人类历史以来的火山活动及其特征(一次大火一次大火山爆发山爆发,一般要一般要1-31-3年、有时年、有时4-54-5年才能降落到南极冰雪上）年才能降落到南极冰雪上）生物化学循环与生物进化过程。生物化学循环与生物进
8、化过程。美苏核大国美苏核大国6060年代进行的频繁核试验均被南年代进行的频繁核试验均被南极极冰雪冰雪所记录。所记录。在南极研究冰川在南极研究冰川,一般在冰川流动很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。小的古山顶平台上钻孔取冰芯，辅以井槽探测。3 3冰川的运动特征冰川的运动特征冰川与河冰及其它自然冰的区别冰川与河冰及其它自然冰的区别：是否运动。：是否运动。冰床坡度大、冰的厚度大，冰川的运动速冰床坡度大、冰的厚度大，冰川的运动速 度就快。度就快。流速不匀流速不匀:冰川底部和二侧的流速冰川底部和二侧的流速,小于中小于中 间和上部的流速。间和上部的流速。可形成裂隙、褶皱、断裂可形成
9、裂隙、褶皱、断裂：运动冰川的变：运动冰川的变 形可用应力应变来分析。形可用应力应变来分析。冰川所携带的岩石碎块称为冰川所携带的岩石碎块称为飘砾飘砾；冰川消融时，飘砾变成冰川消融时，飘砾变成冰蘑菇冰蘑菇；飘砾跌落，形成飘砾跌落，形成冰牙冰牙；冰牙扩大则形成冰牙扩大则形成冰塔冰塔。若见上述现象若见上述现象,则表明冰川已流到雪线以下。则表明冰川已流到雪线以下。第二节第二节 冰川的类型冰川的类型一一.大陆冰川大陆冰川范围广、厚度大、面形分布。范围广、厚度大、面形分布。向四周运动，可越过较大地形障碍运动。向四周运动，可越过较大地形障碍运动。现代大陆冰川：格陵兰；南极。现代大陆冰川：格陵兰；南极。二二.山
10、岳冰川山岳冰川：分布在中低纬度高山地带中分布在中低纬度高山地带中的冰川的冰川;带状分布，规模有限。带状分布，规模有限。1.1.冰斗冰川冰斗冰川:靠近雪线的凹地、冰坎。靠近雪线的凹地、冰坎。2.2.山谷冰川山谷冰川:冰斗冰川扩大、溢出，顺着山冰斗冰川扩大、溢出，顺着山 谷流动。谷流动。复式山谷冰川复式山谷冰川:具有多个粒雪盆的山谷冰川具有多个粒雪盆的山谷冰川3.3.平顶冰川平顶冰川(高原冰川高原冰川):):由山谷冰川向大陆由山谷冰川向大陆 冰川的过渡类型。冰川的过渡类型。4.4.山麓冰川山麓冰川:许多山谷冰川汇合成更广阔的许多山谷冰川汇合成更广阔的 冰川冰川;由山谷冰川向大陆冰川的过渡类型。由山
11、谷冰川向大陆冰川的过渡类型。山谷冰川的结构与沉积物模块图山谷冰川的结构与沉积物模块图 第三节第三节 冰川的剥蚀作用与冰川地貌冰川的剥蚀作用与冰川地貌一、一、冰川的剥蚀（刨蚀）：包括挖掘、磨蚀冰川的剥蚀（刨蚀）：包括挖掘、磨蚀1.1.挖掘作用挖掘作用：冰的巨大压力把基岩压碎并掘：冰的巨大压力把基岩压碎并掘 起带走的作用。起带走的作用。裂隙发育更有利于挖掘裂隙发育更有利于挖掘;冰床基底突起易被挖掘。冰床基底突起易被挖掘。2.2.磨蚀作用磨蚀作用：冻结在冰川底部的岩石碎块，：冻结在冰川底部的岩石碎块，在运动中与冰川一道对基岩与谷底进行刮在运动中与冰川一道对基岩与谷底进行刮 削削,其本身也被磨蚀。其本
12、身也被磨蚀。二、冰蚀地貌二、冰蚀地貌1.1.冰斗冰斗:积雪半圆形洼地。积雪半圆形洼地。通过挖掘而加深；高度在雪线附近。通过挖掘而加深；高度在雪线附近。冰川冰在底部流出冰川冰在底部流出,易产生雪崩易产生雪崩,是登山危险地带是登山危险地带冰斗、刃脊、角峰示意图冰斗、刃脊、角峰示意图冰川的剥蚀作用冰川的剥蚀作用2.鳍脊（刃脊）与角峰鳍脊（刃脊）与角峰:前者是冰川的分水岭；三个以上冰斗的溯前者是冰川的分水岭；三个以上冰斗的溯源侵蚀便形成角峰源侵蚀便形成角峰(如珠峰如珠峰)。3 3.冰蚀谷冰蚀谷:“U”“U”形谷。形谷。山谷冰川被挖掘、磨山谷冰川被挖掘、磨蚀蚀 形成的谷地。冰川消失后才可以看到。形成的谷
13、地。冰川消失后才可以看到。谷底、谷坡可见冰川摩擦的痕迹。谷底、谷坡可见冰川摩擦的痕迹。4.4.冰悬谷冰悬谷:支流冰川侵蚀慢于主流冰川而形支流冰川侵蚀慢于主流冰川而形 成。成。二者会合后二者会合后,支流冰川谷底高悬于主支流冰川谷底高悬于主 流冰川谷底之上。流冰川谷底之上。5 5.羊背石羊背石:基岩被冰川流动刨蚀后形成的椭基岩被冰川流动刨蚀后形成的椭 圆状小丘。圆状小丘。其长轴平行冰川流向其长轴平行冰川流向,冰川从缓坡冰川从缓坡 向陡坡流动向陡坡流动。如庐山的羊背石。如庐山的羊背石。我国拥有我国拥有2300023000亿立方米冰川冰储量。亿立方米冰川冰储量。西西 天天 山山 冰冰 蚀蚀 谷谷冰悬谷
14、与冰蚀谷示意图冰悬谷与冰蚀谷示意图冰悬谷冰悬谷冰蚀谷冰蚀谷 第四节第四节 冰川的搬运作用与沉积作用冰川的搬运作用与沉积作用一、一、冰川搬运冰川搬运作用作用1.1.搬运形式搬运形式:推运、载运、冰山搬动推运、载运、冰山搬动2.2.产物：底碛产物：底碛A A、侧碛、侧碛B B、内碛、内碛C C、表碛、表碛E E、中碛、中碛D D 表碛表碛是二侧山上崩塌落下的碎屑。是二侧山上崩塌落下的碎屑。中碛中碛是两冰川汇是两冰川汇合后几个侧碛的合并体合后几个侧碛的合并体,位于大冰川中间。位于大冰川中间。3.3.冰川搬运与流水搬运的区别冰川搬运与流水搬运的区别(1)(1)搬运物边角在搬运中难以被改造；搬运物边角在
15、搬运中难以被改造；(2)(2)大岩块大岩块(漂砾漂砾 drift boulder)drift boulder)能被带到深海能被带到深海 区沉积。区沉积。二、二、冰川沉积的原因与冰碛物特点冰川沉积的原因与冰碛物特点1.1.冰川沉积的原因：冰融冰川沉积的原因：冰融2.2.冰川沉积的产物：冰碛物冰川沉积的产物：冰碛物 morainemoraine3.3.冰碛物的冰碛物的8 8特点特点:a.a.全是碎屑物质；全是碎屑物质；b.b.无分无分选；选；c.c.碎屑排列杂乱；碎屑排列杂乱；d.d.不成层；不成层；e.e.磨圆度磨圆度差；差；f.f.碎屑表面有碎屑表面有磨光面和钉子形擦痕磨光面和钉子形擦痕；h.
16、SEMh.SEM下石英颗粒表面有碟形凹坑、贝壳断裂、下石英颗粒表面有碟形凹坑、贝壳断裂、平行陡坎；平行陡坎；g.g.内有寒冷型生物化石。内有寒冷型生物化石。SEM:Scan Electric MicroscopeSEM:Scan Electric Microscope三、冰积地貌三、冰积地貌1.1.冰碛丘陵冰碛丘陵：冰融后，底、中、侧碛合并：冰融后，底、中、侧碛合并 成一个丘陵状起伏提体，称为成一个丘陵状起伏提体，称为基碛基碛。2.2.侧碛堤侧碛堤：似河流阶地状的山谷冰川侧碛。：似河流阶地状的山谷冰川侧碛。平行冰川流动方向。平行冰川流动方向。数条数条侧碛堤侧碛堤则表示冰川面的下降数次。则表示冰
17、川面的下降数次。终碛堤与冰水扇终碛堤与冰水扇冰川地貌冰川地貌冰川砾石与擦痕冰川砾石与擦痕北京西山古冰川磨光面与擦痕北京西山古冰川磨光面与擦痕3 3.终碛堤终碛堤：冰川碎屑物在冰川前缘堆积而成：冰川碎屑物在冰川前缘堆积而成 的堤状体。的堤状体。为冰川补给与消融的平衡部位（交接带）；为冰川补给与消融的平衡部位（交接带）；大陆冰川者高大陆冰川者高30-5030-50米米,长数百公里长数百公里;山谷冰川者高几十到几百米山谷冰川者高几十到几百米,长数百米。长数百米。4 4.鼓丘鼓丘：大陆冰川终碛堤内形成的：大陆冰川终碛堤内形成的椭圆形高椭圆形高 地地，由冰碛物组成。，由冰碛物组成。可具基岩核心。可具基岩
18、核心。迎冰面坡度陡迎冰面坡度陡,背冰面缓。背冰面缓。第五节第五节 冰水沉积物及其地貌冰水沉积物及其地貌 冰水沉积物：冰水沉积物：glacioflurialglacioflurial deposit deposit1.1.冰水沉积物：冰水沉积物：冰川融化后的水流沉积，冰川融化后的水流沉积，具有层理和分选性。如乌鲁木齐河。具有层理和分选性。如乌鲁木齐河。2.2.冰水扇冰水扇：指终碛前缘无固定河床的细小：指终碛前缘无固定河床的细小 水流形成的扇形沉积物。水流形成的扇形沉积物。3.3.季候泥季候泥：冰水入湖时形成的纹层状堆积：冰水入湖时形成的纹层状堆积 物物（纹泥）纹泥）。层理细而薄，一年一轮回，如同
19、树木年层理细而薄，一年一轮回，如同树木年 龄，可计算沉积物时代。龄，可计算沉积物时代。夏季碎屑粗、氧化强、色浅；冬季碎屑夏季碎屑粗、氧化强、色浅；冬季碎屑 细、氧化弱、色深。细、氧化弱、色深。4 4.蛇形丘蛇形丘：在冰水作用下，冰川底部融化在冰水作用下，冰川底部融化隧道中的冰碛物被冲刷、搬运、堆积而成的隧道中的冰碛物被冲刷、搬运、堆积而成的砾石粗砂高地。发育在大陆冰川区。砾石粗砂高地。发育在大陆冰川区。其特点是二坡对称、坡陡，呈狭长而曲其特点是二坡对称、坡陡，呈狭长而曲 折状延伸。折状延伸。北美蛇形丘长达北美蛇形丘长达400400公里。公里。第六第六节节 冰川作用及其原因冰川作用及其原因一一.
20、地球上大规模的三大冰期地球上大规模的三大冰期1.1.震旦纪大冰川：距今震旦纪大冰川：距今6-76-7亿年。亿年。2.2.石炭、二叠纪大冰川：石炭、二叠纪大冰川：距今距今2 25-35-3亿年。主要分布在冈瓦纳地区。亿年。主要分布在冈瓦纳地区。3.3.第四纪大冰川：距今第四纪大冰川：距今175175万年万年-现在。现在。二、第四纪的四次亚冰期二、第四纪的四次亚冰期1.1.鄱阳亚冰期鄱阳亚冰期(175(175万年前开始万年前开始)大姑亚冰大姑亚冰期期庐山亚冰期庐山亚冰期大理亚冰期大理亚冰期(1.1(1.1万年前万年前开始退缩开始退缩,目前仅格陵兰和南极持续着）目前仅格陵兰和南极持续着）2.2.现在
21、为小间冰期现在为小间冰期:生存大量的喜暖动植物生存大量的喜暖动植物3.3.第四纪冰期以法国阿尔卑斯山研究最好。第四纪冰期以法国阿尔卑斯山研究最好。4.4.中国的第四纪冰川为山谷和山麓冰川中国的第四纪冰川为山谷和山麓冰川,发发育在庐山育在庐山,台湾台湾,新疆新疆,黑龙江等地。黑龙江等地。三、冰川作用的影响三、冰川作用的影响1.1.对地壳对地壳：冰压下陷：冰压下陷,冰融回升冰融回升,引起地壳引起地壳 的均衡调整；的均衡调整；2.2.对气候对气候：引起海平面变化；：引起海平面变化；3.3.对地表对地表：引起水系变化；：引起水系变化；4.4.对生物对生物：喜冷者存，喜暖喜热者亡：喜冷者存，喜暖喜热者亡
22、.四、冰川作用的原因四、冰川作用的原因 (自学自学)1 1.天文说天文说：强调外因。太阳强幅射时地球：强调外因。太阳强幅射时地球 温度升高，冰川融化；反之温度升高，冰川融化；反之,降温成冰。降温成冰。2 2.大气成分变化说大气成分变化说：强调内因。：强调内因。C0C02 2含量增含量增高时大气升温高时大气升温,冰川融化；反之冰川融化；反之,降温成冰。降温成冰。3 3洋流变化说洋流变化说 本章重点本章重点1.1.概念：雪源区；冰川冰；大陆与山岳冰川；冰斗；概念：雪源区；冰川冰；大陆与山岳冰川；冰斗；角峰；冰悬谷；冰川剥蚀（刨蚀、磨蚀）；中碛；角峰；冰悬谷；冰川剥蚀（刨蚀、磨蚀）；中碛；羊背石；冰碛物；冰川构造（冰裂隙、磨光面、羊背石；冰碛物；冰川构造（冰裂隙、磨光面、钉子形擦痕钉子形擦痕)；侧碛堤；蛇形丘；冰碛岩；季候泥；侧碛堤；蛇形丘；冰碛岩；季候泥2.2.基本特征基本特征 1 1）冰川的搬运方式（推运、载运）及其特征）冰川的搬运方式（推运、载运）及其特征 2 2）冰川沉积物的八点特征及其与冲积物的异同）冰川沉积物的八点特征及其与冲积物的异同 3 3）山岳冰川的地貌特征（冰斗、鳍脊（刃脊）、）山岳冰川的地貌特征（冰斗、鳍脊（刃脊）、角峰、角峰、U U形谷、羊背石）形谷、羊背石）4 4）三大冰期的发生时间及其分布范围）三大冰期的发生时间及其分布范围
