欢迎来到冰川地貌的世界!
欢迎!在本章中,我们将探索地球上最强大的“地形雕刻家”:冰川 (glaciers)。试想一下,一条巨大且在移动的冰河,因其重量和力量足以磨平高山并刻蚀出整座山谷。学完这些笔记后,你将了解这些冰川系统如何运作、它们留下的惊人地貌,以及人类活动如何改变这些脆弱的环境。别担心初次接触会有很多专业术语——我们会用每天都能见到的简单比喻来拆解它们!
1. 作为系统的冰川地貌
地理学家喜欢将冰川地貌视为一个系统 (system)。你可以把它想象成一个银行账户:有资金流入(存款)、资金被使用(支出),以及月底结算的余额。
A. 输入、过程与输出
输入 (Inputs):进入系统的物质,例如雪(降水)和太阳能。
过程 (Processes):正在发生的“动作”,例如冰川的移动或对下方岩石的侵蚀。
输出 (Outputs):离开系统的物质,例如融水 (meltwater)、水汽(蒸发)和冰碛物 (moraine,即岩石碎屑)。
B. 冰川质量平衡 (Glacier Mass Balance)
这就是冰川的“银行余额”。我们使用以下公式来计算:
\( \text{冰川质量平衡} = \text{积累量 (输入)} - \text{消融量 (输出)} \)
如果积累量高于消融量,冰川就会增长(前进)。如果消融量较高,冰川就会缩小(后退)。
C. 冰川类型与移动方式
并非所有的冰都是一样的!教学大纲要求你掌握两种主要类型:
1. 山谷冰川 (Valley Glaciers):沿着山谷向下流动的小型冰“舌”。
2. 冰盖 (Ice Sheets):覆盖整个大陆(如南极洲)的巨大冰“薄饼”。
它们是如何移动的?
基底滑动 (Basal Sliding):想象一块肥皂在湿地板上滑行。冰川底部的一层薄薄融水充当了润滑剂,让整个冰川滑动。
内部变形 (Internal Deformation):想象一副扑克牌被从上方推动。顶部的牌比底部的移动得快。冰晶实际上是在互相挤压和滑动。
快速回顾:暖底冰川 vs. 冷底冰川
暖底冰川 (Warm-based glaciers):位于较“温暖”的地区(如阿尔卑斯山)。底部有融水,因此通过基底滑动快速移动。
冷底冰川 (Cold-based glaciers):位于极度寒冷的地区(如两极)。它们冻结在岩石上,移动速度极慢,主要通过内部变形移动。
2. 地貌雕刻:侵蚀与沉积
冰川就像巨大的砂纸。它们不仅仅是静止的,还在积极地改变地球的形状。
A. 地貌作用过程 (The Action)
雪蚀作用 (Nivation):这是“雪堆侵蚀”。它是冻融作用和融水共同作用的结果,削弱了雪堆下的岩石。
拔蚀作用 (Plucking):冰川冻结在岩石上,当它移动时,会直接将岩石从地面“拔”出来。
磨蚀作用 (Abrasion):卡在冰川底部的岩石就像砂纸一样,不断研磨和刮擦下方的基岩。
B. 侵蚀地貌 (留下的形状)
这些地貌是在冰川带走物质时形成的:
冰斗 (Corrie / Cirque):山坡上像扶手椅一样的凹地。记忆小贴士:冰斗 (Corrie) 就像扶手椅一样舒服 (Comfy)。
刃脊 (Arête):刀锋般的山脊。当两个冰斗背靠背侵蚀时形成。
角峰 (Pyramidal Peak):尖锐的山顶(如马特洪峰),由三个或更多冰斗相遇而成。
冰川槽谷 (Glacial Trough / U-shaped Valley):与河流形成的“V”形不同,冰川宽阔而沉重,刻蚀出深邃的“U”形。
羊背石 (Roche Moutonnée):一种“小山丘”,一侧平滑(磨蚀作用),另一侧崎岖(拔蚀作用)。
冰川擦痕 (Striations):岩石上长长的划痕,由卡在移动冰层中的石头造成。
C. 沉积地貌 (留下的碎屑)
当冰川融化时,它会放下所有携带的物质。这些物质称为冰碛物 (Till)(它们是未经分选的,意味着大石头和小沙粒混在一起)。
冰碛岭 (Moraines):冰碛物堆成的山脊。终碛 (Terminal moraine) 在冰川最前端;侧碛 (Lateral moraine) 沿着两侧分布。
冰漂砾 (Erratics):巨大的漂浮岩块,看起来显得“格格不入”,因为冰川把它们从完全不同的地方运来。
鼓丘 (Drumlins):蛋形小山。想象一把勺子倒扣在泥地里。较“钝”的一端指向冰川来的方向。
关键总结:侵蚀发生在冰川移动且强有力时。沉积发生在冰川失去能量并融化时。
3. 气候变化与冰后地貌
地貌系统会随着时间推移而改变。当气候变暖,冰川融化,融水接管了雕刻工作。
A. 冰水地貌 (Ice + River)
这些是由融化冰川“内部”或“下方”的流水形成的。与冰碛物不同,这些沉积物是经分选的 (sorted)(层状的相同大小石头),因为流水比冰块更擅长分选。
蛇形丘 (Eskers):长而蜿蜒的山脊,看起来像“土蛇”。它们实际上是冰下隧道中流动的古老河床遗迹。
冰堆丘 (Kames):沙砾堆。
冰水沉积平原 (Outwash Plains):冰川前方的平坦区域,融水在此扩散并沉积物料。
B. 冰缘地貌 (Periglacial Landscapes)
冰缘意指冰川的“边缘”。这些区域的特征是永冻土 (Permafrost)(永久冻结的地面)。
图案地 (Patterned Ground):冻胀作用将石头推挤成几何形状,如地面上的圆形或多边形。
冰丘 (Pingos):巨大的冰核土墩,看起来像“地球水泡”。
4. 人类活动与冰川系统
人类经常利用这些地貌,但由于环境寒冷且脆弱,我们的行为可能会引发严重问题。
A. 冰缘地区的人类活动
在阿拉斯加或西伯利亚等地,我们进行石油和天然气开采。
问题:建筑物和管道散发的热量会融化永冻土。
结果:这会导致热喀斯特 (Thermokarst)——由于支撑地面的冰融化,地面崩塌,形成起伏不平的地面和沼泽洼地。
B. 冰川地区的人类活动
我们经常在冰川槽谷中建造水坝以进行水力发电 (HEP)。
影响:水坝拦截了本应自然流向下游的沉积物。这可能导致河道冲刷 (channel scour)(由于没有沉积物可供沉积,下游河流会更深地侵蚀河床),并改变谷底的“能量平衡”。
你知道吗?英国建筑道路使用的大部分砂砾,都来自数千年前留下的冰水沉积物(如古老的冰水沉积平原和蛇形丘)!
快速回顾清单
1. 你能解释积累量和消融量的区别吗?(获取的冰 vs. 失去的冰)。
2. 你知道两种主要的侵蚀过程吗?(拔蚀作用和磨蚀作用)。
3. 你能说出一种由冰盖造成的地貌吗?(冰碛平原或椭圆形盆地)。
4. 什么是冰丘 (Pingo)?(冰缘地区的冰核土墩)。
5. 人类如何导致热喀斯特?(通过建筑物/管道散发的热量融化永冻土)。
如果这些地貌起初难以想象,别担心!试着在网上搜寻“U形谷”或“冰斗”的照片——一旦你看到了“扶手椅”或“U”形,这些名称就很容易记住了!