经典地质图集，彻底搞明白冰川地貌！

对多数人来讲，

冰川既是熟悉的，又是陌生的。

熟悉的是，地球上的海洋资源、

生态环境以及气候变化都

与冰川的存在息息相关。

（图源@Thomas Hornigold）

陌生的是，世界上

绝大多数冰川都分布在

人烟罕见之地。

常年的冰雪覆盖和

高寒缺氧使我们难以

一览冰川的全貌，

并对其进行应有的科研调查。

（图源@BBC）

冰川真貌究竟如何？

又在地球上扮演了怎样的角色？

（图源@NPS）

第

1

章

-冰川的形成-

冰川是极地或

高山地区地表上多年存在的，

并具有沿地面

运动状态的密集天然冰体。

冰川形成的地方，

积雪的积累往往超过了数百年。

冰川在自身重量的作用下

会缓慢变形和流动，

形成裂缝、锯齿状冰柱和

其他显著特征。

冰川形成于陆地之上，

与在水体表面形成的

更薄的海冰和湖冰截然不同。

（图源@Chris Larsen/UAF/NASA.）

全球冰川总面积

约达16227500平方公里，

即覆盖了地球陆地面积的11％，

约占地球上淡水总量的69％。

现代冰川面积的97％、

冰量的99％为南极大陆和

格陵兰两大冰盖所占有，

特别是南极大陆冰盖面积

达到1398万平方公里

（包括冰架），

最大冰厚度超过4000米。

南极大陆（图源@Dave Pape）

除此之外，世界上其他

陆地的山脉中也可能存在冰川。

例如，在北纬35度至

南纬35度之间，

喜马拉雅山脉、安第斯山脉、

落基山脉以及东非、墨西哥等地的

部分高山上均有冰川分布。

喜马拉雅山脉冰川（图源@S. Bajracharya, ICIMOD）

冰川的冰是地球上

最大的淡水水库。

许多位于温带、高山和

拥有季节性极地气候的冰川

在较冷的季节

以冰的形式储存水。

随着夏季温度的升高，

冰川融化，便形成了一种

对动植物尤为重要的水源。

而在高海拔和南极环境中，

由于季节温差较低，

这种融水现象很难出现。

（图源@COURTESY OF ERIC RIGNOT）

由于冰川质量受到

长期气候变化(如降水、

平均温度等)的影响，

因此可将冰川质量变化作为

气候变化最敏感的指标之一，

也是海平面发生变化的主要来源。

海平面观测（1993-2018.11）（图源@NASA）

寒冷的气候和丰沛的

固态降水是形成冰川的两大条件， 

其中固态降水

主要包括雪、雾、雹等。

高山上冰川的发育，

除了要求有足够的海拔高度外，

还要求山峰的坡度

不能过大。陡峭的山峰

无法保存足够的积雪，

就无法形成冰川。

（图源@John Scurlock）

随着外界条件和时间的变化，

落雪会变成完全

丧失晶体特征的圆球状雪，

称之为粒雪，而这种雪

就是冰川的“原料”。

冰川的“原料”

积雪变成粒雪后，

随着时间的推移，

粒雪的硬度和它们之间

的紧密度不断增加，

其间的孔隙不断缩小直至消失，

雪层的亮度和透明度逐渐减弱，

一些空气也被封闭在里面，

这样就形成了冰川冰。

冰川冰初始时期为乳白色，

经过漫长岁月，冰川冰变得

更加致密坚硬，内部气泡减少，

逐渐变成晶莹透彻，

带有蓝色的如水晶般的老冰川冰。

第

2

章

-冰川的影响-

冰川存在于地球上

的历史十分漫长。

经过了数百万年的演变，

它们改变了地表特征，

形成了许多特别的地貌。

冰斗（cirques）为

山谷冰川重要冰蚀地貌之一，

形成于雪线附近，

由于积雪的反复冻融，

造成岩石的崩解，

在重力和融雪水的共同作用下，

将岩石侵蚀成半碗状或

马蹄形的洼地，

典型的冰斗于是形成。

美国下柯蒂斯冰川冰斗（图源@US Forest Service）

冰斗的三面是陡峭岩壁，

向下坡有一口，

若冰川消退后，

洼地水成湖，

即冰斗湖（tarn）。

冰斗湖的形成（图源@DooFi）

u型谷（U-type valley）

又称槽谷、冰蚀谷，

是经山谷冰川刨蚀、

改造而形成的谷地。

两侧一般有平坦的谷肩，

横剖面近似u型。

拉达克地区U型谷（图源@DanHobley）

冰川沿由地面流水

侵蚀形成的沟谷或

其他负地形流动，

在流动过程中冰川的刨蚀作用

使原沟谷加深、加宽，

山嘴部分因阻挡

冰川流动而被刨蚀掉。

因此，冰蚀谷常较平直而宽阔，

形成两壁陡立的槽形谷。

U型谷的形成（图源@Cecilia Bernal ）

羊背石（sheep back stone）

是冰川基床上的一种侵蚀地形，

它是由基岩组成的小丘，

常成群分布，

远望如匍匐的羊群，

故名羊背石。

苏格兰羊背石（图源@Chris Upson）

它顶部浑圆，形似羊背，

具有卵形的基部，

迎冰坡一般较平缓和光滑，

背冰坡较陡峻和粗糙。

羊背石的形成

冰川擦痕（glacial scratches ）

是指冰川内的砂粒或石块的棱角，

在磨光面上摩擦刻划成的

深浅粗细不等的条痕。

美国缅因州北部基岩上的冰川擦痕（图源@Neil P Thompson）

擦痕多呈丁字形，

粗的一端指向上游，

细的一端指向下游，

长度多为数厘米至1米，

深度一般位数毫米。

冰川磨蚀（Glaciar abrasion）

冰碛（Moraines）是指

在冰川堆积作用过程中，

所挟带和搬运的碎屑构成的堆积物，

又称冰川沉积物。

出露在冰川表面的叫表碛，

夹在冰川内的叫内碛，

分布在冰川底部的叫底碛，

分布在冰川边缘的叫侧碛，

两条冰川汇合后，

侧碛合并构成中碛。

瑞士冰川侧碛（图源@Audriusa）

位于冰川边缘前端的冰碛物，

叫做前碛；随着冰川向前推进

在冰川末端围绕

冰舌的前端的冰碛物，

叫终碛(尾碛)。

冰碛分类

鼓丘（Drumlins）是

在冰川底部形成的流线形岗丘，

基底轮廓一般为椭圆形。

迎冰面陡，背冰面缓，

主要由富于粘土的冰碛物构成，

有时有基岩核心。

美国威斯康星州鼓丘（图源@Doc Searls）

一般认为鼓丘是由于

冰川的搬运能力减弱，

底碛遇到阻碍所堆积而成的。

其主要分布在大陆冰川终碛堤

以内的几公里到几十公里，

常成群出现。

鼓丘

蛇形丘（esker）是一种

狭长曲折的地形，

呈蛇形弯曲，两壁陡直，

丘顶狭窄，其延伸的方向

大致与冰川的流向一致，

主要分布在大陆冰川区。

瑞典西部蛇形丘（图源@Hanna Lokrantz）

蛇形丘主要由略具

分选的冰水砂砾堆积物组成，

夹有冰碛透镜体。

蛇形丘

第

3

章

-冰川的危机-

利用卫星传感器的组合，

科学家们最近发现，

位于南极东部最大的冰川

——登曼冰川正在加速融化。

登曼冰川（图源@NASA）

根据美国国家航空航天局

喷气推进实验室和

加州大学欧文分校(UCI)

的科学家的一项新研究，

登曼冰川在1996年到

2018年间后退了

3.4英里（5.4公里）。

登曼冰川接地线（grounding line）（图源@NASA）

如此庞大的冰川如果全部融化，

那么全球海平面

将至少升高1.5米，

很多沿海国家和

城市将会直接被淹没。

接地线变化（grounding line）（图源@Antarctic Glaciers.org）

2020年2月6日，

南极经历了有记录以来的最高气温，

南极北端埃斯佩兰萨基地

的温度竟高达18.3°C(64.9°F)

——大约和洛杉矶当天的温度一样。

洛杉矶（图源@OurPoster.com）

2020年2月4日和2月13日，

NASA 地球观测卫星

（Landsat 8）拍摄了

南极鹰岛冰盖融化的景象。

2020年2月4日鹰岛冰盖（图源@NASA）

2月4日，南极鹰岛

（Eagle Island）顶部

仍有大量积雪覆盖。

但在2月13日，其岛上已出现了

多处明亮的蓝点（融化的池塘）

和裸露的地面。

2020年2月13日鹰岛冰盖（图源@NASA）

冰川消融带来的主要影响

首先是海平面升高，

还会导致固体水资源的储量减少，

造成水资源短缺。

全球海平面历史及预测（图源@Efbrazil）

例如我国的新疆南疆，

农牧业主要依靠雪山融水，

而塔里木河与河西走廊

也主要取决于冰川补给。

塔里木河（图源@LIVINGNOMADS）

还有报道称冰川融化会释放病毒，

给人类带来毁灭性的灾难。

科学家们在从极地钻取的

冰芯中发现了古老的病毒，

并且经过了几千万年，

这些病毒仍然存活。

他们认为，极地冰川是

古老病毒的最大库存地，

一旦冰川全部融化，

这些病毒就可能会被释放出来，

给人类制造一场

难以想象的大灾难。

参考资料：

[1] Tavi M . Glacier ice: revised edition. PostAustin and LaChapelleEdward R. 2000. Seattle: University of Washington Press in association with the International Glaciological Society. ISBN 0-295-97910-0.[J]. Polar Record, 2001, 37(201):167-167.

[2] 中国水利百科全书第二版编辑委员会编辑．中国水利百科全书：中国水利水电出版社，2006

[3] 王数. 地质学与地貌学[M]. 中国农业大学出版社, 2013.

[4] Roger M. Downs, Frederick Albert Day. National Geographic Almanac of Geography[J]. national geographic, 2005.

[5]地质矿产部. 地质辞典(一)普通地质 构造地质分册 上册[M]// 地质辞典（一）普通地质 构造地质分册 上册. 1985.

[6] By Richard Z. Poore, Richard S. Williams, Jr,等. Sea Level and Climate[J]. USGS - U.S. Geological Survey, 2000.

USGS、NASA、GSFC、YouTube、维基百科、搜狐、百度百科等