冰川沉积作用形成的地形

1. 漂砾 为广泛分布、远离其由之产生的露头的各种大小岩石，它们为查明冰的运动方向提供了非常宝贵的证据。有时，后来的侵蚀使之处于不稳定的平衡状态，这时它们被称为栖留漂砾（Perched block）。这些漂砾包括斯卡伯勒地区、里布尔河河谷和伍尔弗汉普顿附近的沙普花岗岩巨砾。苏格兰南部艾尔郡海岸附近艾尔萨岩小岛的微蓝色火成微花岗岩（称为钠闪石- 霏细岩）在默西赛德郡、安格尔西郡、马恩岛，在威尔士南部的菲什加德地区，甚至爱尔兰南部海岸附近远至科克，都已有发现。位于奔宁灰岩上的花岗岩巨砾十分引人注目，因为它们的颜色对比鲜明（照片 75）。有些漂砾十分巨大；据说艾伯塔的一块漂砾重 18000 吨以上，新汉普郡的麦迪逊漂砾（长

25 米，83 英尺）重量接近 4700 吨，它仅从其源地移动了 3 公里（2 英里）； 在亨廷顿郡，一块白垩漂砾上坐落着卡茨沃斯（Catsworth）村；在日内瓦湖以南罗讷河谷的蒙泰附近，有几块花岗岩漂砾，每一块漂砾都成了采石场。在肯塔基州布恩县的荒僻地区，若干美丽的红碧玉（一种坚硬燧石状岩石） 巨砾离最近的这种基岩（休伦湖以北）有 1000 公里（600 英里）。

1. 冰碛物 它们由夹有粘土和沙子填料的非层状物质组成，包括各种形状和大小的岩石。冰碛物这一术语比冰砾泥更恰当，因为它不是指任何一定的规格，尽管后一术语仍在广泛使用。冰碛物可分为两个主要类型：在活动冰以下沉积的底碛，和当冰退缩、融化时就地沉积的消融冰碛。冰碛物的组成按照其成分的来源不同而有很大的变化。例如在英格兰，各种冰碛物大不相同，具有当地的名称；在东英吉利亚，白垩状漂砾粘土是特有的一种含有燧石和带棱白垩碎屑的坚硬淡灰色的粘土；克罗默地区的扭曲漂砾含有来自英格兰北部的白垩岩和火成巨砾；克罗默冰碛也含有来自斯堪的纳维亚的巨砾。在林肯郡和亨伯赛德郡，可以区分出赫斯尔漂砾粘土和紫色漂砾粘土。大部分的这些冰碛物呈页片状沉积了下来，冰后的河流正在其上切割。虽然页片状冰碛物大致是均匀分布的，但仔细看来，它们呈和缓的波状起伏，甚

至呈圆丘状。在北欧平原的若干部分，这种不平坦的浅洼地为湖泊所占据。

图 119 北欧平原的终碛

漂砾列由通常具有同一基岩源的一系列漂砾构成，这些漂砾被运动着的冰推向前方，并呈扇形（其顶点指向物质源地）或大致呈直线状沉积下来（它们可以制成图，以精确表示出冰的运动）——例如穿越约克郡石灰岩洞穴区的暗色志留纪巨砾列。

1. 冰碛（moraines） 与谷冰川有关的各种冰碛具有较小的尺度。但是在冰原曾驻留相当长时间的地方，冰碛丘可在低地上延伸若干公里（图119）。冰长期静止不动所形成的主冰碛是真正的终碛，其他的冰碛线是退缩期间的短暂停留，甚至略微前进的产物，它们是后退碛。

北欧平原上的较老冰碛已基本上被冰后期的侵蚀所破坏，但是冰的最后的重要停驻和退缩所形成的冰碛，仍然可以向南追溯到日德兰半岛，然后向东到奥得河谷，继之进入波兰和过去的东普鲁士。有许多大致平行的线，但最清楚的是波罗的高地即波罗的终碛，波罗的高地有时由明显连续的山脊组成，在其他地方则由被有湖泊的洼地分隔开的一条不规则的岗丘组成。丘陵中有许多超过海拔 180 米（ 600 英尺）；格但斯克附近的图尔姆伯格

（Turmberg）达到 331 米（1085 英尺）（北欧平原的最高点），过去的东普鲁士的两座丘陵也超过 300 米（1000 英尺）。在图 119 所表示的地区以外， 还有一些冰碛线表示出最后退缩的更晚阶段；萨尔保冰碛岭终碛的两道陡壁垒穿过芬兰南部，它们与海岸平行，在内陆 64 公里（40 英里）处。同时代的脊状冰碛从挪威南部穿过。

冰碛丘在不列颠群岛的冰蚀低地不常见到。在约克河谷，一条高 15 米（50 英尺）的冰碛从沃尔兹（the Wolds）延伸到尤尔河和沃夫河谷地之间的奔宁山麓丘陵。在斯坦福布里奇的德文特河、在约克郡的乌斯河穿过这条冰碛， 约克郡大部分建于冰碛之上。向南大约 8 公里（5 英里），几乎平行的埃斯克里克冰碛代表冰原在较早时期的进一步扩展。英国最大的终碛是诺福克的克罗默岭，这是一条宽 8 公里（5 英里）、长 24 公里（15 英里）、高 90 米

（300 英尺）以上的圆丘状砂砾质丘陵带。

图 120 巴伐利亚前陆

1.过去的湖盆，2.鼓丘，3.冰水沉积物，4.冰碛，5.湖泊

在冰原运动的外缘可以见到的一种冰碛，由大量的沙砾组成，粘土极少。在荷兰东部的采沙场，层次似乎明显地发生过褶皱、甚至逆掩断层，虽然规模不大。这些可能是从北面“弄皱”或“压迫”冰碛的冰压力所引起的，因此有推进冰碛（Stawwallen 或 moraines de Poussee）等术语。它们断断续续地形成从乌得勒支延伸到德国的低丘，类似的地形可在纽约州和衣阿华州看到。

1. 鼓丘 在有些地区，特别是谷冰川展宽或山麓冰川流到平原（因此使冰体变薄）的地方，冰碛沉积了下来，形成一大群圆丘，从长、高几米的小岗墩，到长 1.6 公里（1 英里）或 1.6 公里以上、高达 90 米（300 英尺）

相当大小山丘。它们分布于北爱尔兰（注意看照片 93 斯特兰福德湾的鼓丘岛）、苏格兰的米德兰谷和英格兰北部的许多地区（索尔韦平原、兰开斯特附近的沿海平原和艾尔峡谷）。但是在东英吉利亚，完全没有鼓丘。在北欧

平原和德国南部的巴伐利亚前陆，鼓丘分布于连续的终碛线以内（图 120）。它们通常以一种有节奏的型式呈雁列式排列，因此有时用“雁列丘地形”的术语来形容鼓丘景观。

这些鼓丘通常由沙质冰碛物而不是由粘土质冰碛物组成，并且表现出多少按冰运动线延伸的一条长轴。每一个鼓丘体都是由冰（大概从局部携带物质较多的部分冰底层）沉积下来的，因为冰碛物和下伏基底间的摩擦力大于冰碛物与上覆的冰之间的摩擦力。后来，冰的运动可能是冰川的再次推进， 使其形状变成流线形。因此，水平的底碛由于多少停滞的“死冰”的退缩而沉积下来，而鼓丘是活动的冰塑造而成。有些鼓丘还可能由于活动冰的压力而形成，这种压力改变了早期冰川推进所沉积的冰碛原。

有些鼓丘含有一个石核，其四周覆盖有冰碛物。覆盖层可能极薄，因此这样的鼓丘称为石鼓丘或假鼓丘。

（V）蛇形丘和冰砾阜 人们使用了一套相当混乱的术语来表示层状冰水冲积沙砾岭脊和岗墩，沉积而成的这些岭脊和岗墩是末端融冰沉积地形。一个方便的区分方法是，蛇形丘由纵向即与冰流方向平行、与冰前缘成直角的长条形沙砾脊组成，而冰砾阜一般与冰前缘相平行。但是，岗墩的分布常常很不规则，无一定方向，因此，这样的分类难以运用。

蛇形丘是层状粗沙和砾石沉积物构成的长条状岭脊，有时是直的，有时呈弯曲状。这些地形在芬兰和瑞典（在这些国家，它们在湖泊和沼泽之间蜿蜒 100 公里或 100 公里以上）、坎布里亚郡北部和苏格兰中部，以及新英格兰（美国）很常见。它们的成因尚不清楚，但是一致的看法是，这些物质是由冰下通道中流动的融水河流沉积下来的。实际上，它们是当冰消融时所露出的这些河流的“模子”。因此，大部分蛇形丘的堆积要求有漫长的滞冰时期。反对这个理论的意见认为，由于冰下河流具有封闭的性质，流体静压力可能很大，以致携带的物质会完全从摩擦力小的河床上的通道带走。一种意见认为，通道出口也许曾被阻塞，特别是在通道通向有大量沉积物的湖泊的地方，此后通道便向源头方向被填积；而当冰最后因融化而消失时，蛇形丘便暴露出来。另一个理论认为，有些蛇形丘是当冰迅速后退时在通道口沉积下来的一种不断地和迅速地后退的沉积物，即是一种长条形的三角洲。这个理论在某些方面被串珠状蛇形丘（沿蛇形丘不时出现驼峰状物质）的存在所证实；串珠是在夏季短暂而强烈的活动期间形成的，夏季融水增加，意味着供应的沉积物质增多，而在冬季，沉积作用较小，但比较规则。冰通道论的支持者把串珠简单地解释为在较广阔通道段落中特别多的堆积物，但是这似乎是不可能的，因为流体静力湍流肯定会将物质冲走。

冰砾阜由以混乱和复杂方式排列的不规则、波状起伏的层状沙砾岗墩组成。可以分为两个主要类型：沉积于终端冰边缘或终端冰边缘附近的狭义冰砾阜（有时叫做冰砾阜三角洲），和沿冰川的谷坡边缘沉积的冰砾阜阶地。狭义冰砾阜的内面代表一块冰界坡（ice-contact slope）。冰砾阜群实

际上是沿着一个长期停滞和逐渐退缩冰原的前缘不均匀地沉积下来（通常是在冰前湖泊）的一群冲积锥或三角洲。这种冰砾阜景观最典型的特征之一， 是一个小的浅洼地，即“锅”（kettle），因此有“冰砾阜锅盆冰碛物”（kame

—and—kettle—moraine）这个美国术语。顺便提一下，“kettle（锅）” 一词是有趣的派生词之一例。它与厨房用具无关，而是来源于密执安湖附近威斯康星的凯特尔山脉（the KettleRange），这类洼地在这里特别多。大多

数是由于从主冰原分裂出来的各个冰块体四周的沉积作用形成，冰块最后融化，留下每个冰块体曾占据过的凹地，凹地通常有一小湖。在冰岛和斯匹次卑尔根能当场看到这样的冰块。

冰砾阜在北美和西北欧的低地上分布广泛，覆盖着的地区达若干平方公里。在北美，一个冰砾阜地带呈环状从长岛向西延伸到威斯康星州；在欧洲， 它们大致平行于波罗的高地。在英国，特别是苏格兰南部高地北侧和西坎布里亚，有许多规模较小的例子。

砾质冰砾阜广泛分布于爱尔兰中央平原的沼泽之间，用 J.K.查尔斯沃思的话说，“⋯⋯或者表现为表面呈波状起伏和丘陵状的杂乱无章的巨浪形岗墩，或者表现为陡坡、脊部狭窄、高达 20 米（60 英尺）的长条形砂砾垒， 它们象蛇似地在平原上蜿蜒伸展。”在爱尔兰，它们称为蛇丘（eiscir）， 英语化了的蛇形丘（esker）即从它派生而来。艾斯克（The Eiscir）蛇丘横穿爱尔兰，从都柏林附近到戈尔韦，但是偶尔有中断，在阿斯隆附近被香农河冲开一个大缺口。

图 121 冰砾阜阶地块状图

冰砾阜阶地沿着冰川冰的边缘形成，“是受沉陷和后来河流的切割影响的过去的参差不平冰缘的忠实模子”（J.K.查尔斯沃思）。它们是由占据冰舌与谷坡间的槽地的河流沉积下来，形成狭窄平顶的阶地状岭脊（图 121）。它们有时看起来象过去冰川湖的滨线，但是不规则得多。在苏格兰东部兰默缪尔丘陵的谷地边缘一带可以看到若干例子，在好多地方有四级阶地，一级位于另一级之上。

冰水沉积物 从冰体边缘流出的融水冲刷并沉积出一层层片状的粘土、沙子和砾石，因此出现冰水物质这一术语。如果物质从广阔的冰缘沉积在大面积的低地上，形成的叫做冰水平原，在冰岛称为冰水沉积平原（sandur， 复数为 sandar）。最粗的物质沉积在冰缘的附近，较细的物质沉积得较远。在冰水平原的地表，融水表现为经常从一侧迁移到另一侧的辫状河流。相反地在狭窄的谷地中，如罗讷河，冰水沉积可能以相当大的厚度覆盖于谷底； 这些沉积物称为谷地冰水沉积（valley—trains）。

最细的物质可能沉积在冰原边缘一带的湖泊中（如北美的“阿格西湖”， 图 106），形成肥沃的湖积平原。在北欧平原上，夹有若干砾石斑块的沙原在终碛的外侧沉积了下来。在若干地方。这些片原厚达 75 米（250 英尺）， 它们覆盖于较早冰期的底碛之上。无论是冰蚀宽谷内的河流，还是冰后的河流（如威悉河和易北河）都已将片原切割成被谷底覆盖冲积层的河谷隔开的块体。沙质的地区称为干砾地（geest），它们构成典型的德国石楠荒原，如吕讷堡石楠荒原。现代的河流阶地通常覆盖着经过再分选和再沉积的冰水物质层；这在巴伐利亚阿尔卑斯山和多瑙河之间的巴伐利亚前陆有明显的表现。

纹泥——冰水沉积物的一种形态，在第 1 章谈到测定地质时代时已经讲过。

过去的冰期

我们已经几次提到过去的若干时期，在这些时期，冰川作用在世界上的

分布比现在广泛得多。甚至前寒武纪冰期的证据都已经在世界几个地区被发现，这些证据呈“古冰碛”形态，称为冰碛岩。在苏必利尔湖附近，这种沉积物厚达 180 米（600 英尺），覆盖面积达几千平方公里，表明有一个从大约 10 亿年前开始的漫长的冰川作用时期。前寒武纪冰碛岩和漂砾层也已在远至苏格兰和密执安州北部的若干地方被发现。

在晚石炭纪和二叠纪时期，冰原曾影响南美、南非、印度和澳大利亚东南部的若干部分，在澳大利亚东南部，在含有煤层的沉积物之间夹有五层不同的冰碛岩层，总厚度 600 米（2000 英尺）。煤层代表温暖的间冰期。四个南方大陆上同时代冰碛岩和纹泥状沉积物的存在，为一些权威提供过去曾经存在冈瓦纳大陆的进一步证据。这个时代的羊背石、有刻痕的岩面和磨面漂砾也已被发现。在石炭一二叠纪冰期以后，整个世界的气温明显提高，很可能在更新世以前整个地球上没有冰川和冰原。

图 122 欧洲第四纪冰原的运动和范围

似乎在更新世时期，发生了所谓的第四纪冰期或更新世冰川作用。直到最近以前，根据解释气候波动的地球轨道周期摄动的天文学理论，确定其开始时间是大约 60 万年以前（一个“短时标”），但是，通过用放射性碳测定间冰期有机沉积物的时代对新的证据进行的解释，对从洋底所获得的“岩芯” 物质的研究和其他证据，已经使有些工作者将开始时间推前到 180—250 万年以前（一个“长时标”）。人们提出了许多原因，诸如地球轨道偏心率或地轴倾斜度的变化，太阳黑子活动所表明的太阳辐射变化，极点位置的变化、大气圈水气含量的变化、海陆分布的变化，也许还包括由于大陆广泛的上拱而引起的高度少量增加，或者洋流性质和方向的一些变化。一个引起了很大兴趣的理论是大气圈二氧化碳含量可能有减少，目前大气圈按体积约含有0.03％二氧化碳；这种气体吸收长波太阳辐射，因此倾向于使大气圈变暖。如果其比例减少一半，地球表面温度就将降低 7℃左右。所有这些理论的困难问题在于，作为冰川条件发生原因的特殊变化为什么会发生。温度的变化并不需要非常大。英国全年降低 7℃就足够了。

且不论是什么原因，第四纪冰原最盛时在北半球覆盖了大约 4700 万平方公里（1800 万平方英里），而现在为 1500 万平方公里（580 万平方英里）。由于在南半球陆块较小，那里的冰原面积不太大，但是新西兰阿尔卑斯山、塔斯马尼亚、智利南部和巴塔哥尼亚可能曾为冰所覆盖，而南极冰原的范围则要大得多。

每个冰期都发生过一定顺序的事件。在冰期前的陆地地区，温度降低， 降水也许有增加。在较高处，雪不断积累成粒雪原，粒雪原是各冰川的源头

（从粒雪原流出的融冰在山谷形成谷冰川）。起初，山脊和山峰赫然矗立， 接着谷冰川之间的山地也许完全被覆盖，形成冰帽。随着冰帽面积扩大，它们逐渐合并在一起；当低地的消融不能融尽流入平原的冰时，这里便很快形成面积巨大的大陆冰原。在鼎盛时期，除最高峰外，所有的地区一定都已被巨大、平滑的冰穹丘所掩盖。在欧洲大陆，主要的冰原中心是芬诺斯坎迪亚地区①（指芬兰、瑞典、挪威），它是欧洲冰原的源地。在英国，一开始有若

① 最近的研究使有些权威认为，冰原并未整个冰期都带留于芬诺斯坎迪亚源地；他们还认为冰期由两个主要阶段构成：一个是较早、较长的强烈阶段，一个是较晚、延续时间短的阶段。双冰期的证据是以在挪威

干个中心——苏格兰高地、南部高地、爱尔兰西部和北部、英吉利湖区、奔宁山脉和威尔士的北部和中部。英国主要的冰原发育于苏格兰高地，冰从高地一方面向南流到爱尔兰海，另一方面沿东岸流动，冰在这里遇到斯堪的纳维亚的冰，并与之部分合并。

图 123 不列颠群岛第四纪冰原的运动和范围

北美的大陆冰原从加拿大北部的几个中心流出。巨大的科迪勒拿谷冰川的一部分向东流，在高平原上合并形成一条山麓冰川。其他的向西流到不列颠哥伦比亚高原，可能覆盖了除海岸山脉最高峰以外的所有地区；在 1500 米（500（英尺）高度，已经发现了明显的冰川痕迹。冰移动到大洋上，形成冰架，但是由于在海洋中大量损耗，推进得不远。在东部，人们早就认为， 冰从三个主要中心基韦廷、帕特里夏和拉布拉多扩展开来（图 124），它们最后合并在一起。现在，发源于拉布拉多山脉的单一洛朗蒂德冰原的概念被认为是较为可信的。它向各个方向扩展，最盛时期向南远至现在圣路易斯所在的地方。在北部，它与格陵兰冰原合并，然后扩大（与现在相比）到北冰洋岛屿。太平洋山脉背风面的阿拉斯加部分地区可能依然无水。南部曾有过几次很大规模的冰进，这些冰进形成了一个难以理解的结果，即在威斯康星西部和相邻的明尼苏达、艾奥瓦（衣阿华）和伊利诺伊州部分地区留下了一个“无冰碛地带”。在这里，缓慢的冰原压出流被低丘束缚在窄道之中；虽然这个地区在任何一段时间内从未被冰所包围，但它现在却被某阶段曾为冰所覆盖的陆地包围（图 124）。

图 124 北美洲的第四纪冰川

K=基韦廷；L=拉布拉多；P=帕特里夏。第四纪冰川的地质时代

从第四纪冰原留下的沉积物证据，可以清楚看出，并不是仅有一次冰川推进，冰川达到最盛期以后接着便是稳定、不间断地退缩。第四纪冰原的地质时代首先是在康斯坦茨湖东北面的阿尔派恩前陆经过努力而得到揭示的。1909 年 A·彭克（Penck）和 E·布鲁克纳（Brücker）发表了现已成为经典的一篇著作。他们发现了存在于现在河床以上不同高度的四个不同系列冰水冲积砾石，每一个系列都与一个冰碛物系列相联系。因此，他们指出，曾发生过四次不同的冰川推进，他们根据多瑙河在巴伐利亚的四条支流把四次冰川命名为贡兹、明德、里斯和武木。里斯冰期是最大的冰期。在这些冰川推进之间存在着间冰期，间冰期气候较温和，因而冰原也向极地退缩一段距离。从间冰期沉积物内所含有的植物残体证据来看，有些间冰期的气候可能比现在温暖得多。最长的间冰期是明德-里斯间冰期（有时称为“大间冰期”）， 这个间冰期延续了大约 19 万年，如果采用第四纪冰川“短时标”的话。这种冰川作用型式的概念现在仍然基本上为人们所接受，虽然最近较多的工作者提出，主要冰进可能有几个阶段，这些阶段被较次要的退却阶段所隔开。例如，在瑞士有人认为，在明德和里斯之间存在着使大间冰期中断的另外两个

和瑞典发现的两层厚冰碛物之间含化石残遗体，包括各种植物花粉为根据。

阶段，称为坎德（Kander）和格卢茨（Glütsh）。现在人们也普遍接受，在贡兹冰期以前存在着一次较早的冰进，叫做多瑙冰期。

在德国北部和波兰，对冰川循环也进行过详细的调查研究。斯堪的纳维亚冰原曾扩展到这些地方，留下了呈已叙述过的终碛和冰水沉积物形态的丰富证据。首先，划分了三个阶段，称为埃尔斯特、萨勒和魏克瑟尔。与阿尔卑斯山的各阶段细心进行对比表明，这些阶段分别相当于明德、里斯和武木冰期。

后来人们又提出了证据，表明在萨勒和魏克瑟尔冰进之间还夹着一个阶段，称为瓦尔斯（Warth），其主要冰碛可以在柏林西南面的一个石楠荒原地区——弗莱明找到，冰碛进而延伸到波兰南部。有些权威争论说，瓦尔斯冰进是魏克瑟尔冰期的一个早期阶段，但较为一致的意见认为，它代表萨勒冰川作用即将结束前冰原后退过程中的一次短暂停驻和微弱的再度冰进。其他证据表明，可能在埃尔斯特以前有更早的一次斯堪的纳维亚冰原推进。这称为易北冰期，并尝试性地与阿尔卑斯山的贡兹冰期进行对比。

人们还作了进一步的详细工作，调查北欧平原最后一次冰期后退的阶段，每个阶段都再现冰缘地带的特征；已确定了三个主要阶段（勃兰登堡、法兰克福和波美拉尼亚）。最重要的是波美拉尼亚阶段，这个阶段的冰碛是波罗的高地即波罗的终碛。

在英国，也早已认识到更新世冰期的多次性。尽管在德国北部，冰川阶段主要是按照终碛加以确定的，但在英国，这些地形根本不那么明显，因而不得不采用其他形式的证据。于是在东英吉利亚，划分出了早期的四种不同冰碛物，即诺威奇砖土（现在称为克罗默冰碛）、大乔基砾泥（Lowestoft 砾泥）、小乔基砾泥（吉平（Gipping）冰碛）和洪斯坦通（Hunstanton）砾泥。起先，人们认为，这些阶段相应于贡兹、明德、里斯和武术冰期，但是最近对间冰期沉积物的详细研究，已部分地否定了这种对比。在这方面特别重要的是克罗默森林层，这是沿诺福克海岸出露、位于克罗默冰碛和洛斯托夫特冰碛以下的一层间冰期泥炭沉积物。由于后者在萨福克的霍克斯恩上覆有一间冰期（霍克斯恩，即明德—里斯间冰期）的沉积物，这两种冰碛物必须被看成是一个冰期（明德）的产物，而克罗默森林层本身必须看成是一个早期间冰期（克罗默（Cromerian），即贡兹-明德间冰期）的产物，这样一来，东英吉利亚的贡兹冰期似乎成了神秘的东西；它的一个明显的代表似乎是韦伯恩巉崖，即含有习惯于生活在寒冷条件下的生物残体的多贝壳沉积物；现在这个阶段叫做比斯托恩冰期。红巉崖（Red Crag）表明可能存在着一次更早的冰期（可能与多瑙冰期同时代），红巉崖是含有明显生活在很寒冷条件下生物化石的海相地层，它是被称为巴芬特期（Baven-tian）这一阶段的代表。红巉岩的底层通常用来表示更新世的开始。

象其他地方一样，冰川沉积物可以大致分为“新冰碛”和“老冰碛”。新冰碛的南界可以从诺福克北部的海岸穿过约克河谷（新冰碛在这里表现为终碛）、英格兰中部地区的西部和南威尔士一直追溯到香农河河口。

这个最后一次冰进的较晚期阶段，在气候逐渐变好、导致冰原在这些岛屿上消失以前显著地影响着英国的高地。英国北部的大部分地区被连续的北不列颠冰盖所覆盖，后来在完全封闭的冰原撤退以后很长时间，斯诺德尼亚

（Snowdonia）、英吉利湖区、南部高地和苏格兰高地又形成一个个的冰帽。若干注出冰川从这些冰帽向下、向外推进，产生了许多引人注目的侵蚀地形。

现在在许多地区继续进行着详细的研究。例如在坎布里亚西部低地，已划分出了三个不同的冰期系列，每一系列都形成了冰碛或冰碛—冰水沉积物，这是苏格兰—爱尔兰海冰与湖区冰之间复杂相互作用的产物。在恩纳代尔，有一个剖面有两层冰碛，中间夹着一层河流沙砾。下层冰碛含有安山岩和花斑岩碎屑，明显由从莱克兰山脉的冰川沉积而成，上层含有苏格兰或爱尔兰海冰带来的煤、砂岩和石灰岩。

在北美大陆，第四纪冰川的地质时代也已被精心地加以确定。尽管还有一些重大未解决的问题，但已确定了五次冰期，称为前内布拉斯加、内布拉斯加、堪萨斯、伊利诺伊和艾奥瓦-威斯康星冰期。像与之同时代的欧洲里斯冰期一样，伊利诺伊冰川作用伸展得极远。这些冰期之间夹有间冰期，称为阿夫顿、雅茅斯和桑加蒙间冰期。

冰川地质时代表

下表表示出第四纪冰川大概的相互关系，把握是不大的，使用的是“短时标”，按照这个时标，冰川大约开始于 60 万年以前。如果采用“长时标”，

各个阶段就必须相应地延长，依此估算，大间冰期可能超过 4000 年，据推断，

在英国更新世时期多达 12 个阶段，它们都有名称；有一些列于下表中（粗体字）。在克罗默间冰期之前，还进一步推断出了六个阶段：三个寒冷（冰川） 阶段，三个温暖（间冰期）阶段。

冰缘

除了第四纪冰原的推进所覆盖的地区以外，一定有过一个纬度的和高度的冰缘地带（称为冰缘），它们位于冰前锋的边缘。这个地带一定曾具有相当大的宽度，虽然在更新世期间变动很大在间冰期，它会向极地、向高山顶部移动，而在冰进期间，它一定甚至影响过中纬度的低地，如英格兰南部和法国北部。在过去 25 年中，对冰缘现象的研究有了很大的发展，而且创造了极难理解的术语，这些术语并非全部都被普遍接受。容易受到冰融交替作用影响的表层称为活动层或活动土层，而其下永久冻结的一层是永冻层或永久冻土。在这两种情况中，第一个用语一直用得普遍一些。对冻土所有特征的研究称为冻土学。有关过程的详细分类系统已经予以公布，其中三个过程可以提一下：寒冻崩解作用（冻裂）、寒冻扰动作用（寒冻隆起和翻搅，引起扭曲层理和物质层次的相互贯穿）（内包作用）和寒冻泥流作用（寒冻条件下的泥流）。

冰缘地带在大部分地区曾具有土壤、底土甚至基岩冻结深厚（永久冻土） 的特征，形成了冻原性质；因而，水文状况发生了重要的变化。首先，许多岩石的节理和裂隙被冰封住，因此使岩石不透水。这些岩石上的径流和侵蚀可能比正常条件下强烈得多，许多白垩和石灰岩高地的于谷可能就是这样形成的。第二，由于直接蒸发减少（这是盛行低温的结果），由于几乎完全不存在植物蒸腾，地表径流的相对重要性增大。

冰缘条件下一个非常重要的风化形式是冻融作用，特别是昼夜温度变化在 0℃上下波动的月份。有节理的岩石特别容易受到这种形式的崩裂影响， 崩裂往往迅速形成强有力的融水河流才能搬走的岩屑幂。最明显的融冻作用的影响中，有一些与雪斑块风化即雪蚀作用有关。特别是在朝北的坡地上， 小洼地曾被半永久积雪所占据。雪下面的冻融作用导致了基岩的风化或碎裂，因此而变松散了的颗粒在较温暖时期被融水溪流冲走。于是，雪斑块慢慢“吃”进山麓，形成独特的巨大雪融洼地。伊斯特本附近南唐斯陡崖上的冲沟可能是冰缘的实例。

冰缘另一个非常重要的过程是迅速的土壤蠕动、土流或泥流——块体运动的特殊类型之一；在冰缘条件下，这称为寒冻泥流作用。在短暂的夏季， 土壤上层发生稍许融化，因而在永冻层（冻土）表面以上，一层岩屑充满了不能下渗的融水。因此，表层常常能以土舌形态（厚度半米左右）沿斜坡向下蠕动，特别是在陡坡上，冻土本身的滑动面使之前进速度加快。在英国， 可以发现过去土流的证据，其形式有大部分白垩地区的库姆矿床（沉积物） 和库姆岩、覆盖面海岸地区上升海滩的精沙和东英吉利亚的切莱（ the Tjaele）砂砾等。库姆矿床由白垩碎石和燧石组成，夹有一些沙子，在许多地方厚达 24 米（80 英尺）；当它们被压实和胶结时，则称为库姆岩。在布赖顿附近布莱克岩的陡崖地区，有一个极好的例子：库姆矿床覆盖在白垩上侵蚀而成的更新世剥蚀海蚀崖上。这个海蚀崖的基部是高于现代海面约 8 米

（25 英尺）的上升海滩，其层状粗砾沉积物大部分被库姆矿床所掩盖。另外， 夹燧石粘土一部分是形成于白垩上过去的始新世砂和粘土盖层的土流沉积物。孤立的大块石（砂岩漂砾）可能是被沿谷而下的土流作用遗留下来的。有人认为，土流作用在某种情况下可能形成阶地状地形和扁平的峰顶。虽然

这些地形有些可能是风化岩屑物质堆积而成的，但据认为可能发生过对坚硬岩石的侵蚀，这个过程称为高山剥夷作用。人们已宣称，英格兰南部白垩地区和达特茅斯已经识别出这类地形，不过在阿拉斯加和巴芬陆地，它们的规模明显要大得多。

融冻作用的一个最有趣的结果是“多边形土”的发育。“多边形土”是A.L.沃什伯恩创造的一个术语，指大致对称的地形，如圆形、多边形、网形、条带形地形（图 125）。多边形土是现今或过去遭受强烈寒冻作用地区的特征。地面物质被分选成直径 1 米或 1 米以上的多边形，石子围在四周，较细物质位于中间。这些地形没有一定的样式；沃什伯恩考察了以融冻过程为基础的 19 种可能的假设，如温度变化引起的收缩、水分所支配的运动、寒冻隆起和土流。实际上，多边形土大概有多种原因，这是许多研究工作的对象。

图 125 冰缘条件下形成的多边形土

如果在冰缘条件下，地面冻结到较低的温度（-5℃以下），特别是在覆盖着厚厚一层松散物质的地方，那么就会形成裂隙。夏季时，这些裂隙充填着融水，融水冻结，形成向下逐渐变尖的冰楔。每年冬季，裂隙和冰楔可能扩大，最后它们可能深达 10 米（35 英尺）。反复的融冻不仅使其大小有增加，而且有助于使周围的物质碎裂。过去有冰楔的地点，可以通过大致显示出冰楔形状的弯曲沙砾体识别出来（图 126）。

图 126 冰楔

楔状、脉状、透镜状和针状（冰针）地下冰的研究特别重要。秋季的冻结作用封住新冻结的表面与下伏永冻层之间的一层水，这时产生一种引人注目的地形。水在冻结时膨胀所产生的静压力，可能在地表顶起一个“水泡”， 产生一个孤立的穹丘形或圆锥形土（或砾石）墩，称为冰核丘。冰核融化， 引起塌陷，形成夏季时部分为浅水塘占据的一个“火山口”。冰核丘从 6 米

（20 英尺）的小墩到高 90 米（300 英尺）以上、基部直径 0.8 公里的山丘大小不等。在这些地形中，有许多形成于近期或现代，虽然据放射性碳年代测定，有些大冰核丘是发育于 5000—6000 年以前。美国的工作者划分出“封闭系统冰核丘”（那样封入的水层是孤立的）和“开放系统冰核丘”（这里的水头与相邻的坡地有关）。后者在格陵兰东部特别多见，在这些地区，有来源于山上夏季融雪的大量的水顺坡流向永冻层上的海岸。有些工作者试图把这些地形称为水文岩盖或冰冻岩盖，把冰核丘一语仅限于指具有目前实际存在的冰核的孤立小墩，但这种用法似乎还没有一致意见。

最后，必须指出有利于气候河流阶地在冰缘条件下形成的因素。在有些地区，特别是地势高、坡度陡的地区，融冻风化作用和土流作用过程曾相当活跃，因而供应给河流的碎屑物超过河流能有效搬运的量。因此，谷底不是发生侵蚀的加强而是发生填积作用。但是，由于间冰期和冰后期的出现，风化过程被减缓，土壤移失因植被的固定作用而受到阻碍，所以当时负荷小的河流能切入填积层，使之成为高起来的阶地。当然，这样的阶地与更新世多次海面变化所形成的阶地是有区别的。

当位于冰碛覆盖物中的大量底冰最后消融（温度缓慢上升的结果）时， 这可能会形成高低不平的不规则地表，地表上有盆地状洼地、井坑和落水洞， 这些是地表由于下伏的冰就地融化而下塌的结果。这种景观有时称为热喀斯

特，在阿拉斯加和加拿大的北部地区发育得很完全。

现代冰缘作用前面的叙述系基于第四纪冰期中纬低地区所具有的条件， 也许现代景观的许多地形是在寒冷气候下地面雕塑的结果。加拿大北部和西伯利亚、北冰洋的斯匹茨卑尔根群岛、新地岛、冰岛和其他地方广阔的冻原和斯堪的纳维亚的较高地区现在正遭受到类似的冰缘影响，认识到这一点是重要的。近年来，对于冻土形成的地形已做了许多工作。钻探表明，永久冻土可能深及地表 600 米（2000 英尺）以下。所有上述地形（岩屑幂、石海、冻土、冰卷泥——波浪形不规则沉积物和多边形土）的形成，都呈现出巨大的规模。

现在，我们不可避免地要作出以下结论：在冰缘作用下，自然景观系处于迅速演化的状态之中。实际上，现在许多地理学家认为，英国大部分地区现在的地表地形，包括坡地这样的基本地形，是在这些异常条件下雕塑而成的；冰缘过程是地形发育的一个主要因素；目前时期相比之下是一个相对停滞的时期。

冰后期

人们一直很注意编制冰后期地质时代表，虽然这当然涉及的是中纬度的低地，而不是依然存在永久冰的高纬和高度大的地区。人们也将意识到，由于在不同的地区第四纪冰期开始和结束的时间不同（这要看它们相对于主要冰扩散中心的位置），不可能把某一个日期说成是冰后期的开始。用地质学的术语来说，这是更新世和全新世即近代之间的分界线；对于东英吉利亚来说，带任意性的开始日期为公元前大约 10000 年，斯堪的纳维亚南部约在公

元前 8000 年，芬兰南部约在公元前 6500 年。

冰原的退却对地表形态产生了深刻的影响。随着冰的退却，冰缘以及各种各样的冰缘现象也跟着后退。此外，由于冰的融化，大量的水回到海域， 导致海面相对上升。因为上覆冰原的重量减轻，这个变化由于均衡恢复而变复杂。最终的结果是海陆相对高度的波动，以及随之而来的内陆海形状、海岸线性质和河流基准面（及与之有关的一切）的变化。

人们采用了几种方法来制定冰后期的时序。最重要的是纹泥的研究（主要在斯堪的纳维亚）和花粉分析（根据保留在当时生长的植物的泥炭中的花粉性质进行测定）。H·戈德温在这些方面做了大量的工作。如果在泥炭中能识别出一种特别的植物群丛，那么就了解到了使这些植物繁茂生长的当时气候条件。其他的证据有软体动物的甲壳、文化时期的考古学遗址（常在河流沙砾和泥炭沼泽中发现）、树年轮的数记（年轮学）和放射性碳时代测定。世界各个地区已经做了大量的工作，但是，只要简要叙述两个实例就足

够了：东英吉利亚和斯堪的纳维亚的时间表。必须记住，许多研究仍在进行中，所确定的时代将经常变更；还必须记住，它们随纬度而变化，即它们是有时进性的。

Ⅰ.东英吉利亚

1. 前北方或副极带期 公元前 7500 年以前。干燥寒冷气候。桦 -松植物区系。海面相对比现今低 600 米（2000 英尺）。英国与欧洲相连。

2. 北方期 公元前 7500—5500 年。干燥气候，寒冷的冬季，温暖的夏季。松-榛植物区系。相对海面稳定上升，北海形成。

3. 大西洋期 气候温和、潮湿得多，达到所谓的“气候最宜状况”，温度比现在高 2℃左右。混交栎林。泥炭广泛形成。海面继续上升，大约公元前5000 年，多佛尔海峡形成。

4. 亚北方期 公元前 2500—500 年。较冷凉的气候条件重新出现，可能略干燥。栎被松代替。

5. 亚-大西洋期 从公元前 500 年至今。气候条件较湿润。赤杨-栎-桦- 山毛榉植物区系，一般以山毛榉为主。泥炭重新形成。

Ⅱ.斯堪的纳维亚

提出了四个主要阶段，特别提到了波罗的海的演变。

1. 达尼冰期 公元前 18000—15000 年。这一阶段，冰从丹麦后退，不过斯堪的纳维亚本身仍为冰覆盖。

2. 哥蒂冰期 公元前 15000—8000 年。冰从瑞典南部后退。由于北海延伸到波罗的海地区南部，“波罗的冰湖”被扩展成为刀蚌海。

3. 菲尼冰期 公元前 8000—6500 年。在短暂停留（这使萨尔珀冰碛丘陵能够形成）以后，冰原从芬兰退却。冰大量消退，因此均衡复原使地面隆起。刀蚌海缩小成陆围的田螺湖。其溢流穿过瑞典中部到达松德。

4. 冰后期 公元前 6500 年至今。广泛海侵，形成滨螺海（Littorina，有时拼写成 Litorina）（比现今的波罗的海略大），并淹没西欧的低地（“弗兰德里亚海侵”）。约在公元前 4000 年，海扩展得最大。此后，便在现今海面的上下约 3—4.5 米（10—15 英尺）间波动：公元前 1600 年，高 0.6 米（2 英尺），公元前 700 年，低 4.5 米（15 英尺），公元前后高 1.5 米（5 英尺）， 公元 800 年低 2.4 米（8 英尺）。公元前 5500 年以来，波罗的海一直与北海相通。