第一节 冰川的形成与类型

一、冰川的形成

（一）雪线与成冰作用

冰川（Glacier）形成于雪线以上的常年积雪区，在那里由于终年气候严寒，每年的积雪不会完全融化，而逐年得到积累，从而为冰川的发育创造了前提条件。冰川发育与气候因素和地形条件关系密切，气候因素中的气温和降水又决定着冰川的存在与消亡。所以，有人认为，冰川是气候的产物。地形条件可以影响一个地区的气候特点和冰川形成的规模、性质及形态。当气候和地形因素综合作用后，对冰川的形成才有积极意义。

从气候的角度看，形成冰川的有利条件是全年低温和大量的固态降水， 特别是夏季的低温，这样才有可能使固态降水不仅不被消融掉，而且每年不断积累。

大气固态降水的年收入等于年支出的界线，称为雪线。雪线不是一条线， 而是一个高度带。雪线以上全年冰雪的补给量大于消融量，形成了终年积雪区；雪线以下的地带，全年冰雪的补给量小于消融量，没有永久积雪，只能产生季节性积雪区。雪线高度在不同地区是不同的，它受温度、降水量及地形的影响。但是，地球上雪线高度总的分布是由赤道向南北回归线方向升高， 并达到最高，如在南纬靠近 20°附近处雪线的平均高度达 5600 米，而北半球同纬度处只有海拔 5200 米，但最大绝对高度却在北半球的青藏高原。然后，雪线由南北回归线向两极方向骤然降低，在南纬 62°以南已降低到海平面的高度了，在北半球同纬度处却仍高出海平面约 600 米（图 6-1）。

在雪线以上的常年积雪，经过一系列的“变质”作用而形成冰川冰，这个过程称为成冰作用。新降的雪呈片状、星状、针状、枝状、柱状、轮柱状和不规则状等，具骸晶形态。当骸晶形态完全消失而成为大体圆球状雪粒， 称之为粒雪。雪与粒雪晶粒之间的孔隙，与大气相连通。在变质成冰过程中， 总的趋向是密度不断增大，孔隙率不断降低。新雪的密度只有 0.05～0.07 克/立方厘米，而粒雪的密度已增至 0.4～0.8 克/立方厘米。一旦孔隙完全封闭成气泡，与大气不相通，则认为粒雪变成了冰川冰。此时，冰的密度达0.83～0.91 克/立方厘米。

成冰作用具有明显的地带性。在高纬极地区为冷型成冰作用，又称重结晶成冰作用，即在永久负温的条件下，靠很厚雪层的巨大压力而使新雪变为粒雪，再变为冰川冰。这一成冰过程速度缓慢，南极中央 200 余米深处的冰体，已经历了近千年的历史。在中低纬高山地区，主要是暖型成冰作用，又称渗浸—冻结成冰作用。夏季气温高，白天积雪表面融化，冰雪融水渗浸， 夜晚再冻结作用，它加速了粒雪化和成冰作用过程，甚至当年就可能使粒雪成冰川冰，由此形成的冰川冰密度为 0.9 左右，一般比极地区冷型成冰的冰川冰密度大，透明度高。

当冰川冰积累到一定厚度，只要地表或冰面具有适当的坡度，冰体就能向雪线以下地区缓慢流动，伸出冰舌，形成冰川。

（二）冰川的运动

运动是冰川区别于其他自然界冰体的最主要特征。冰川运动主要通过冰川内部的塑性变形和块体滑动来实现（图 6－2）。冰川冰是冰晶的聚合体。

它在低温条件下，冰晶体相互之间结合十分紧密。当冰层厚度达到某一临界厚度时，冰层下部受到上部冰层的较大压力，使冰的融点降低，这时在下部冰层内部则是冰、水和水汽三相共存的物态。在缓慢增加的压力作用下，冰的晶体之间的相互位置就可以变动而出现塑性变形。因此，一般较大的冰川常可以分为两层，上部为脆性带，下部是塑性带。塑性带的存在是冰川流动的根本原因。但对于小冰川，塑性流动带常不明显，冰川运动主要依靠底面滑动。

导致冰川运动的力源主要是重力和压力。取决于底床坡度而流动叫重力流，多见于山岳冰川；取决于冰面坡度而流动叫压力流，多见于大陆冰盖。

冰川运动的速度取决于冰川的厚度，冰床或冰面坡度，两者成正比关系。冰川的流动速度是非常缓慢的，肉眼不易觉察。山岳冰川流速一般为每年几米到一百多米。例如，中国天山冰川流速 10～20 米/年；珠穆朗玛峰北坡的绒布冰川，中游最大流速为 117 米/年。但是，世界上有些冰川在短期内出现

爆发式的前进，如 1953 年 3 月 21 至 6 月 11 日不到三个月，喀喇昆仑山南坡

的斯塔克河源的库西亚冰川前进了 12 千米，平均每天 113 米；西藏南迦巴瓦

峰西坡的则隆弄冰川，在 1950 年 8 月 15 日（藏历七月初二）晚，冰川突然前

进，数小时内冰川末端由原来海拔 3650 米处前进至海拔 2750 米的雅鲁藏布

江河谷，前进水平距离达 4.8 千米，形成数十米高的拦江冰坝，使江水断流

（表 6－1）。

表 6—1 世界主要冰川区大冰川的概略运动速度

冰川运动的速度在冰川各部分是不同的（图 6－3）。从冰川的纵剖面来看，中游流速大于下游；从横剖面来看，冰川中央流速大于两侧；从垂直剖面来看，冰舌部分以冰面最大，向下逐步减少，而在冰雪补给区则因下部受压大，故最大流速常位于下层离冰床一定距离的地方（在冰川最底部因为和冰床摩擦速度降低）。由于冰川表面各点运动速度的差异，因而冰面上常产生各种裂隙（图 6－4）。

冰川的运动速度及末端的进退，往往反映了冰川物质平衡的变化。当冰

川的积累量与消融量处于平衡时，冰川停滞稳定。随着气候的变化，若降雪增多，冰川积累量加大，就会导致冰川流速变快，并以动力波的方式向下传播，冰舌末端向前推进；反之，若冰川补给量减少或消融量增加，则冰川流速相应减小，冰川后退。