冰蝕作用
冰川對地表具有很大的侵蝕破壞能力。冰蝕作用包括挖蝕作用和磨蝕作用。它與冰川作用其他自然因素的結合,塑造了多種多樣的冰蝕地貌類型。
冰川的挖蝕作用,主要因冰川自身的重量和冰體的運動,致使底床基岩破碎,冰雪融水滲入節理裂隙,時凍時融,從而使裂隙擴大,岩體不斷破碎,冰川就像鐵犁鏟土一樣,把鬆動的石塊挖起帶走。在基岩凸起的背流面和裂隙發育的地方,挖蝕作用表現明顯。它形成的冰磧物比較粗大,大陸冰川作用區的大量漂礫,一般是冰川挖蝕作用的產物。
冰川的磨蝕作用,是由冰川對冰床產生的巨大壓力所引起的。如冰川厚度為100米時,每平方米的冰床上將受到90噸左右的垂直靜壓力。通過冰川的運動,就可促使底部石塊壓碎;壓碎了的岩屑凍結於冰川的底部,成為冰川對冰床進行刮削、銼磨的工具,從而造成一些粒級較細的冰磧物,以粉砂、粘土為主。當冰川運動受到阻礙或遇到冰階時,磨蝕作用表現更為突出,產生了基岩或礫石表面的磨光面。在磨光面上,常帶有冰川擦痕。冰川擦痕寬、深一般只有數毫米,長短不等,多呈釘頭形,有時亦可彎曲或呈弧狀。冰川擦痕與冰川運動方向平行,基岩或礫石磨光面上的幾組交切擦痕,表明了冰川流動方向的改變,或因被 冰川挾帶礫石方位的轉動所致。在磨光面上,還可出現有成串的新月形裂口、新月形裂紋和月牙形鑿口,它們是冰川冰沿冰床作斷續的粘—滑運動(顫動)的結果。
冰蝕作用有人估計可超過河流侵蝕作用的10~20倍。估計斯堪的納維亞半島在大冰期中平均被挖蝕去25米厚的岩層,岩屑總量可以填平波羅的海和它周圍的一切湖泊。號稱“千湖之國”的芬蘭境內的湖泊,就是由大陸冰川挖掘地面形成的。北美的五大湖也是如此。
地貌類型
堆積
冰水堆積是指冰川消融時冰下徑流和冰川前緣水流的堆積物。它們大多數是原有冰磧物,經過冰融水的再搬運、再堆積而成。因此,冰水堆積物一方面具有河流堆積物的特點,如有一定的分選性、磨圓度和層理構造;但同時又保存著條痕石等部分冰川作用痕跡,故又稱層狀冰磧。
冰水堆積按其形態、位置及成因等,分為蛇形丘、冰水扇和冰水平原等地貌。
(一)蛇形丘
它是一種狹長、彎曲如蛇行的高地。兩坡對稱,丘脊狹窄;一般高度15~30米,高者達70米;長度由幾十米到幾十千米,北美有長達400千米的。蛇形丘的組成物質主要是略具分選的沙礫堆積,夾有冰磧透鏡體,具有交錯層理和水平層理結構。蛇形丘分布於冰川作用區內,它具有多種成因,常見的是冰下隧道堆積。在冰川消融期間,冰融水很多,沿著冰裂隙滲入冰下,在冰川底部流動,形成冰下隧道。在隧道中的冰融水流受到上游強大的靜水壓力,挾帶著許多冰磧物不斷搬運、堆積,並可逆坡運行,直至冰水堆積物堵塞隧道。當冰體全部融化後,這種隧道堆積出露地表,成為蛇形丘。因此,蛇形丘可有分支,亦能爬上高坡,匍匐於丘陵、高地之上,貫穿鼓丘群之間。
另外,有些學者認為蛇形丘是“冰前三角洲建造”形成。即由冰隧道和隧道口外兩種堆積物組成。根據瑞典的蛇形丘發育情況,蛇形丘由許多小段組成的,呈串珠狀。每段組成物質上游是粗大的礫石,地形細狹;下游為細小的沙粒,地形寬大。上游屬冰下隧道堆積,下游是隧道口外扇形堆積。隨著冰川節節後退,隧道口也逐步後移,這樣就出現了一段段的堆積物。這種分段組成的蛇形丘又稱繩結蛇形丘。
(二)冰礫阜、冰礫阜階地和鍋穴
冰礫阜是一種圓形的或不規則的小丘,由一些初經分選、略具層理的粉沙、沙和細礫組成;其上常覆有薄層冰磧物。它是由冰面或冰川邊緣湖泊、河流中的冰水沉積物,在冰川消融後沉落到底床上堆積而成。在山嶽冰川和大陸冰川中都發育冰礫阜。
冰礫阜階地只發育在山嶽冰川谷中,由冰水沙礫層組成,形如河流階地,呈長條狀分布於冰川谷地的兩側。它是由冰緣河流的沉積,在其與原冰川接觸一側,因冰體融化失去支撐而坍塌,從而形成了階梯狀陡坎,沿槽谷兩壁伸展。
鍋穴指分布於冰水平原上的一種圓形窪地,深數米,直徑十餘米至數十米。鍋穴是埋藏在沙礫中的死冰塊融化引起塌陷而成。
(三)冰水扇及冰水平原
冰川融水從冰川的兩側(冰上河)和冰川底部流出冰川前端或切過終磧堤後,地勢展寬、變緩,形成冰前的辮狀水流,冰水攜帶的大量碎屑物質就沉積下來,形成了頂端厚、向外變薄的扇形冰水堆積體,叫做冰水扇。幾個冰水扇相互連線就成為冰水平原,又名外沖平原。冰水扇堆積物由分選中等的沙礫組成,含少量漂礫,向下游粒徑明顯變小,磨圓度顯著變好,常有層理出現但極不規則。
冰蝕
(U形谷)、羊背石等。
1.冰斗、刃脊和角峰。
在冰川作用的山地中,冰斗是分布最普遍、明顯的一種冰蝕地貌。冰斗三面為陡壁所圍,朝向坡下的一面有個開口,外形呈圍椅狀。即冰斗是由冰斗壁、盆底和冰斗出口處的冰坎(冰斗檻)所組成。當冰斗進一步擴展,或谷地源頭數個冰頭匯合時,冰坎往往不明顯或消失,這種複式大冰斗叫圍谷,或稱冰窖。當冰川消退後,冰斗底部往往積水產生冰斗湖。
冰斗形成於雪線附近的積雪凹地。隨著溫度的季節和晝夜變化,使得積雪凹地的冰雪也跟著融化與凍結。溫度升高時,冰雪融水滲入凹地底部或岩壁的裂隙中去;溫度降低時,融水又凍結成冰,因體積膨脹而擴大了岩石的裂隙。在這種融凍作用的反覆進行下,積雪凹地周壁岩石不斷崩解破碎。崩落的碎屑物質通過融凍泥流向下緩慢移動,促使凹地不斷擴大,從而形成雪蝕凹地或冰斗的雛形。當雪蝕凹地中的冰雪積累量不斷增加,形成冰川冰時,後壁在挖蝕作用下不斷後退變陡,凹地相應拓寬;而底部則在挖蝕—磨蝕作用下,進一步刷深,使其出口處形成相對高起而坡向相反的冰坎。這樣,就形成了具有三面陡壁、中間深陷的圍椅狀典型冰斗地貌。關於冰斗的形成機制,還提出了一種“旋轉滑動”的理論。