冰碛 :冰川运动过程中夹带的沙、 石堆积物

更新时间:2023-11-06 11:58

冰(英文:Glacial 漂移、Moraine),又称“冰碛物”,是冰川搬运、堆积的各种物质的总称。冰碛是冰川搬运和堆积的主要物质,也是冰川改变地球面貌的物质基础。

冰碛形成主要受挖掘作用和寒冻风化作用影响,致使山上岩石破碎掉落在冰川上,经冰川搬运、沉积而成。根据划分标准的不同冰碛的类型表述也存在差异,常见的划分标准有按照搬运和停顿性质划分、按照分布位置划分等,可以将其分为运动冰碛和堆积冰碛;底碛、内碛、中碛、侧碛、表碛、终碛等类型。冰碛一般呈褐色,夹有棕色、红色及灰色的斑点;磨圆度一般较差,颗粒形态多呈棱角状和半棱角状;没有分选性,结构致密,不易透水,矿物成分严格受冰川源区和冰川下伏基岩性质的控制。冰碛在冰川消融后就地堆积,形成冰碛丘陵、侧碛堤与中碛堤 、终碛堤、鼓丘等冰碛地貌。

冰碛是冰碛地貌形成的物质基础,通过对冰碛中的漂砾的研究,可以了解冰川的来源和运动的方向,并可根据终碛堤的分布特征了解冰川作用的范围及其进退过程。在工程建设方面,根据对冰碛物分布规律的研究,可以帮助寻找地下水源、确定水利工程的选址、铁路线的勘定、桥梁和大型建筑物地质基础的确定等。

定义

冰碛是指由冰川搬运、堆积的各种物质的总称。

中国科学院科普云平台的定义为:冰川底床有暂时的压力融水,融水渗入谷底岩石裂缝里,冻结时也产生强大的冻胀力。寒冻风化作用不停地在山坡上和冰川底床制造松散的岩块碎屑,山坡上的碎屑在重力作用下滚落到冰川上,底床里的碎屑更容易被冰川挟带着一起流动。冰川挟带的砾石岩块通称为冰碛。

国家地理学会的定义为:冰碛是移动的冰川留下的物质,这些物质通常是土壤和岩石。正如河流携带各种碎片和淤泥,最终形成三角洲一样,冰川也输送各种泥土和巨石,这些泥土和巨石堆积成冰碛。

形成

冰碛来源主要有两个,一是挖掘作用产生的岩石碎块;二是寒冻风化作用使山上岩石破碎掉落在冰川上。

挖掘作用是指冰川向前流动推进时,冰川将冰床底部及两侧基岩破碎,并将破碎物掘走,由于过程像耕地犁头翻土一样,故称挖掘作用。冰川向前流动推进时,冰川本身具有重大压力,可以使冰床底部岩石压碎;融化的冰水渗入岩石裂缝中后又和冰川冻结在一起,当冰川运动时,连挖带拔加上推铲,使冰床遭受巨大的破坏。

寒冻风化作用是指渗入岩石中的水在温度低于0℃时结冰导致体积膨胀,从而给周围岩石的压力增大,扩大岩石空隙,当冻结和融化反复进行,岩石的空隙逐渐增多、扩大,最终使岩石崩裂。在高纬度和中纬度的高山区,昼夜温度常在0℃上下波动,充填于裂隙中的水体冻融频繁,寒冻风化作用最为显著。

挖掘作用和寒冻风化作用产生的岩石碎屑物大小相差很大,大的体积有数十立方米,重量可达数百吨甚至数万吨;小的以冰川底部磨蚀作用产生的粉砂为主,粉砂直径介于0.05~0.005毫米。

特征

颜色

冰碛的颜色取决于基岩的颜色。一般呈褐色,夹有棕色、红色及灰色的斑点。古老的冰碛物与第四纪古气候变化有关。一般来说颜色越深,表示在间冰期中受湿热风化作用越强、年代越老。较新的冰碛物由于经历的间冰期时间较短,未经强烈的湿热风化所以其颜色较浅,一般为灰色或黄褐色。冰碛物的颜色可作为划分第四纪地层的证据。

颗粒表面

冰碛物中砾石多为在搬运过程中因相互磨擦刻划、挤压而产生特殊的砾石,形成各种形状,如马鞍形(马鞍石)、熨斗状(熨斗石)、灯盏形(灯盏石)等,磨圆度一般较差,颗粒形态多呈棱角状和半棱角状。但是在被卷入的冰前期河流砾石或是同期冰下河道的沉积的情况下,会出现磨圆度较高的砾石,在海洋性冰川地区较多。典型的冰碛石一般是五角形或三角形,有一个平坦的底面和隆起的顶面,边侧有小的平面,预角有磨损和钝化现象。冰碛石的另外一个特点是在砾石表面会有磨光面、擦痕、压坑和压裂等冰蚀作用痕迹。擦痕石主要出现在底碛中,因为在这里冰碛石受冰川推动彼此摩擦的机会最多。表碛除非是由底碛转化来的,一般没有擦痕。

粒级组成

冰碛物的粒级组成取决于冰川规模、冰碛物的类型和冰川流经区的岩石类型。冰碛物一般为巨大的岩块(漂砾)或不同砾经的砾石与砂粒,及较细的黏土共生在一起。其中富含粘土的堆积物称为冰碛砾泥或称泥砾。若冰川流经坚硬岩石地区,如花岗石闪长岩石英岩等。冰碛以砾石、砂粒为主,若流经页岩泥岩地区,则形成亚粘土或粘土冰碛。在冰盖作用区,强大的冰川磨蚀作用形成了较多的细粒冰碛物;而在山岳冰川作用区的冰碛物中,以沙砾为主,细粒物质含量较少。对于同一冰川而言,则以底碛中含细粒物质的比例最高。一般在页岩区,冰碛物中富含黏土类物质,而在花岗岩、石英岩区,则沙质含量增多。冰碛物中的粉沙含量比较稳定。

岩性和矿物成分

冰碛的矿物成分受冰川源区和冰川下伏基岩性质的控制。一般结晶岩地区的冰碛物,矿物种类多并含有大量的不稳定矿物。沉积岩区的冰碛物,矿物种类较单一且多为稳定矿物。冰碛物的岩矿组成还与冰川作用性质和搬运距离等因素有关。表碛被搬运得较远,形成的冰碛物往往与当地的岩性无关,常成为异地漂砾。同一冰川作用区的冰碛物被搬运的距离愈远,不稳定矿物含量愈少,稳定矿物的相对含量愈多,变成异地漂砾的可能性愈大。在化学风化作用下,不稳定矿物逐渐受到破坏,冰碛中就很少有中心区常见的辉石角闪石绿帘石等不稳定矿物,而大量出现金红石锆石石英等抗风化特强的矿物。黏土矿物中常见的成分是在低温环境下生成的水云母

沉积特征

冰碛物是由冰川固体搬运,冰融后迅速堆积,所以没有分选性,岩屑大小混杂,直径十余米大小的漂砾至极细的黏土,往往共生在一起,并经冰川的压力作用,结构十分致密,孔隙度低,不易透水。在冰碛物中常夹有透镜状的砂砾石层,这是冰川内部冰融水搬运沉积下来的物质。因冰碛物没有分选性,所以也不具有层理构造。由于冰川的底碛随冰川运动,其具有定向排列的趋势。

分类

根据搬运和停顿性质分类

根据冰川搬运和停顿性质划分,可以将冰碛划分为运动冰碛、堆积冰碛两类。

运动冰碛是指被冰川搬运和冰川一起运动的碎屑物质。冰川在运动过程中,除通过挖掘作用和刨蚀作用从谷底获得大量碎屑物外,冰川谷地两侧斜坡上的崩塌也能使大量碎屑物质进入冰川,并随冰川一起向下运动。运动冰碛包括侧碛、表碛、中碛、内碛、横碛、底碛。

堆积冰碛是指经冰川搬运后堆积下来的物质。堆积冰碛主要是冰川固定阶段和冰川后退时期,在冰川融解的过程中形成的堆积。堆积冰碛主要有底碛、终碛和侧碛以及溶融碛等。

根据分布位置分类

根据冰碛分布位置划分,可以将冰碛划分为底碛、内碛、中碛、侧碛、表碛、终碛。

底碛又称“下碛”,是指冰川在冰床底部堆积的冰碛物。底碛的主要特征为一般含泥质较多,胶结程度较高,砾石的磨圆度也较好;大小漂砾的长轴总是顺着冰川运动方向而排列;底碛在冰川融化后常堆积成为和缓起伏的地面,其上常多小型湖泊、湿地和沼泽

内碛又称“里碛”,是指落入冰川表面和冰裂隙中的砾块、碎石等被冰川包裹,存在于冰川体内部的冰碛物。其中,呈水平状的里碛叫做“横碛”。底碛中的卵砾石随冰川运动由底部向上抬升后,可成为内碛,两条冰川汇合后,在汇合点以下,冰碛物的下碛部分可转变为内碛。

中碛是指由两支或两支以上的山谷冰川相汇合,其中相邻的两道侧碛汇合,于冰川中部向下延伸的部分。中碛与侧碛平行排列,当冰川消融后常常形成沿冰川谷延伸的垄堤。

侧碛是指分布于冰川体两侧的堆积物。主要特征为侧碛在冰川末端冰舌附近往往与终碛相连,形成环状或弧形堆积。 由于堆积作用在冰川两侧一定位置连续进行,逐渐加厚增高,常形成侧碛堤。侧碛与横阻于谷中的终碛堤相联结时,侧碛堤的形态更为明显。

表碛是指由于寒冻风化或块体运动等作用,直接落入冰川表面的碎屑物,或冰川表面消融后而出露的冰碛物。主要特征为一般愈向冰川下游,表碛覆盖愈增厚,面积愈大。

终碛又称“前碛”,是指位于冰川边缘前端、冰舌末端的冰碛物。主要特征为终碛在冰川融化后,往往堆积成弧形的垄堤;冰盖终碛高度一般为30一50米,长度可达几百公里,山谷冰川终碛一般可达100米;终碛常常遭受冰融化的冲蚀破坏,产生许多缺口,形成个别伸展的丘陵长堤。

冰碛地貌

冰川消融后,冰川所携带的大量冰碛物就地堆积,形成各种冰碛地貌,主要有冰碛丘陵、侧碛堤与中碛堤 、终碛堤、鼓丘等。

冰碛丘陵又称“基碛丘陵”,是指冰川融化时,冰川中的表碛、中碛,内碛等沉落下来与底碛混合构成丘陵地形。其主要特征为丘陵的形态受底部地形起伏的影响;一般呈不规则的丘状,堤状或微起伏的地形;冰盖作用区的冰碛丘陵,高度可达数十米至数百米,山岳冰川形成冰碛丘陵,高度只有几米到数十米;冰碛丘陵之间的洼地,如果是透水性很小的漂砾和黏土混合组成,常能形成积水池。冰碛丘陵的物质结构特征和组成冰碛丘陵的不同冰碛物有关,冰碛丘陵如果是由原底碛组成,砾石棱角稍有磨圆现象,扁平砾石有定向排列,长轴平行冰川流向,扁平面倾向上游;如果冰碛丘陵是由表碛或内碛在冰融化后沉落而成的,则砾石无定向排列现象。

侧碛堤也称“侧碛”,当冰川融化时,在原山谷冰川两侧由侧碛构成堤状或垅岗状地形。中碛堤也称“中碛垅”,是指当冰川后退,由中碛堆积形成的堤状地形。侧碛堤是山谷冰川的一种很主要的地貌形态,其主要特征为侧碛堤往往和终碛堤相连形成环状,一般高数米或者数十米;有时在槽谷两侧数条侧碛堤平行排列,相互街接形成侧碛阶地;侧碛堤的上游源头开始于雪线附近,下接终碛堤。

终碛堤又称“尾碛堤”,是指分布于冰川前缘地带,当冰川末端的补给和消融处于相对平衡状态时,冰碛物在冰舌前端不断沉积下来,形成与河川流向近于垂直的弧形长堤。终碛堤成因与冰川的进退有关,当冰川处于平衡状态时,冰舌处的大量底碛和内碛沿冰体剪力面被推举到冰川表面形成表碛,另一部分内碛由于冰川表面消融而出露为表碛。这些表碛如滚落到冰川末端边缘堆积下来,待冰川退缩时,就形成弧形终碛堤。如果冰川的积累大于消融,冰川前进,除一部分冰碛沿冰体剪切面被推举到冰川表面再滚落到冰川末端边缘外,同时冰川以外的谷地中的砂砾或过去的冰碛层则被推挤向前移动,形成终碛堤。终碛堤的主要物征为高度可达数米至数十米,一般堤外边坡度较大,而堤的内侧较平缓,逐渐与终碛堤内部地形相连接;冰盖的终碛堤,高度可达三十至五十米,长度可达几百千米,弧形曲率较小,山岳冰川的终碛堤可高达数百米,长度较小,弧形曲率较大。

鼓丘是一种由冰砾泥组成的流线型丘陵,平面上呈蛋形,长轴与冰川运动方向一致。其主要特征为一般高度数米至数十米,长度多为数百米;鼓丘内有时含有基岩核心,形如羊背石,它局部出露于迎冰坡,或完全被冰碛物所埋藏;前后两坡不对称,迎冰坡陡,常为基岩构成,背冰坡缓,常堆积着冰砾泥;鼓丘以大陆冰川区分布较多,往往成群地分布于终碛堤内不远的地方。在冰碛丘陵中,各鼓丘之间有无数的具有一定延伸方向的洼地,冰融水注入洼地中形成湖泊或沼泽地。

研究及利用价值

冰川研究

冰碛物的成份,与冰川活动区的基岩密切有关。冰碛物中的漂砾是确定冰川存在的有力证据,对漂砾的研究,可以了解冰川的来源和运动的方向。根据终碛堤的分布特征可以了解冰川作用的范围及其进退过程,由此可以推断第四纪古气候和现代气候的变化。

探寻矿产

现今在地表见到的冰碛,均是第四纪冰期的冰川堆积物。这个时期的冰川在前进过程中,会把重金属矿物,如金、、铬、钨以及水晶金刚石等,从原生矿床刨削下来搬运而走,冰川融化后,这些矿砂就富集在冰碛物中,形成冰碛砂矿。根据砂矿的遗迹可以追寻原生矿产地。山岳冰川一般规模小,长一般不足30 km,因此在山岳冰川冰碛物中若发现有用矿物,寻找有用矿物的原生矿范围也较易圈定。

其他价值

第四纪冰碛物分布规律的研究,可以帮助寻找地下水源,兴修水利,水坝坝址的选择,铁路线的勘定,桥梁和大型建筑物地质基础的确定等。一般河流堆积物透水性较好,易产生漏水、滑坡和方,而冰碛物则是良好的隔水层,胶结紧密,有天然混凝土的作用,是理想的地质基础。另外冰碛物堵截山谷,河谷或河床贮水后而形成的冰碛堰塞湖,如哈萨克斯坦境内的巴尔喀什湖南岛普卡基湖,往往景色美丽,而且资源丰富,能提供矿产、渔业等资源,并可以利用其进行发电。

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}
友情链接: