为什么冰川会流动?

为什么冰川会流动?
为什么冰川会流动?

为什么冰川会流动?
冰川分布在年平均气温0℃以下、 气候寒冷的两极地区或海拔很高的高山地区.这些地区以固体降水为主,降下的雪花在地面上积累起来,

冰川运动主要是受自身重力的影响，沿着地形运动。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，老是处于受力状态。同时，下部冰层的融点由于受压比上部冰层稍低，使下部冰层更接近于融点。在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，愈近谷底速度降低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。<...

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冰川运动主要是受自身重力的影响，沿着地形运动。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，老是处于受力状态。同时，下部冰层的融点由于受压比上部冰层稍低，使下部冰层更接近于融点。在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，愈近谷底速度降低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。
在终年冰封的高山或两极地区，多年的积雪经重力或冰河之间的压力，沿斜坡向下滑形成冰川。受重力作用而移动的冰河称为山岳冰河或谷冰河，而受冰河之间的压力作用而移动的则称为大陆冰河或冰帽。
冰川前进时会切割山谷两侧的岩石，将它们带往下游很远的地方。在冰河退缩时，这些巨大的石块就被留在原来冰河的河道上，包括两旁山坡上。冰河流经的山谷会由原来的V字型横切面变成U字型横切面，千万年期间其粗糙的山谷岩层表面更能给冰川移动时磨擦至平滑。雪花一落到地上就会发生变化，随着外界条件和时间的变化，经过一个消融季节未融化的雪会变成完全丧失晶体特征的圆球状雪，称之为粒雪，新雪的水分子从雪片的尖端和边缘向凹处迁移，使晶体变圆的过程叫粒雪化。在这个过程中，雪逐步密实，经融化、再冻结、碰撞、压实 ，使晶体合并 ，数量减少而体积增大，冰晶间的孔隙减少，发展成颈状连接，称为密实化。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，大大小小的粒雪相互挤压，紧密地镶嵌在一起，其间的孔隙不断缩小，以致消失，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。粒雪化和密实化过程在接近融点的温度下，进行很快；在负低温下，进行缓慢。
冰川冰最初形成时是乳白色的，经过漫长的岁月，冰川冰变得更加致密坚硬，里面的气泡也逐渐减少，慢慢地变成晶莹透彻，带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。冰川冰在重力作用下，沿着山坡慢慢流下（当然流的速度很慢），在流动的过程中，逐渐的凝固，最后就形成了冰川。当粒雪密度达到0.5～0.6克/厘米3时，粒雪化过程变得缓慢。
在自重的作用下，粒雪进一步密实或由融水渗浸再冻结，晶粒改变其大小和形态，出现定向增长。当其密度达到0.84克/厘米3时，晶粒间失去透气性和透水性，便成为冰川冰。粒雪转化成冰川冰的时间从数年至数千年。水冻结成冰，体积要增加9%左右。当融化的冰雪水在晚上重新在岩石裂缝里冻结时，对周围岩体施展着强大的侧压力，压力最大可达2吨/平方厘米。在这样强大的冻胀力面前不少岩石都破裂了。寒冻风化作用不仅在山坡裸露的地方进行，在冰川底床也能进行。这是因为冰川底床有暂时的压力融水，融水渗入谷底岩石裂缝里，冻结时也产生强大的冻胀力。寒冻风化作用不停地在山坡上和冰川底床制造松散的岩块碎屑，山坡上的碎屑在重力作用下滚落到冰川上，底床里的碎屑更容易被冰川挟带着一起流动。
冰川挟带的碎石岩块通称为冰碛。冰川表面的岩石碎块称为表碛，冰川内部的叫内碛，冰川底部的叫底碛，冰川两侧的是侧碛。侧碛靠近山坡，碎石岩块的来源丰富，因而侧碛又高又大，象左右二道夹峙着冰川的巍巍城墙。到冰舌前端，二条侧碛大多交汇在一起，连成环形的终碛。终碛象高大的城堡，拱卫着冰川，攀登冰川的人，必须首先登临终碛，才能接近冰川。我国西部不少终碛高达二百余米。并不是所有冰川都有终碛的，前进迅速和后退迅速的冰川都没有终碛，只有冰川在一个地方长期停顿时，才能造成高大的终碛。两条冰川汇合时，相邻的两条侧碛合为一条中碛。树枝状山谷冰川表面中碛很多，整个冰川呈现黑白相间的条带状。冰碛是冰川搬运和堆积的主要物质，也是冰川改变地球面貌的证据之一。
冰面湖的形成主要有三种形式。一种是冰川上的冰下河道融蚀冰川，产生巨大的洞穴或隧道，洞穴顶部塌陷，便形成较深较大的长条形湖泊。一种是冰川低陷处积水，在夏季产生强烈的融蚀作用而形成的。另外，冰川周围嶙峋的角峰，经常不断地崩落下岩屑碎块。如果较大体积的岩块覆盖在冰川上，引起差别消融，就能生长成大小不等的冰蘑菇。如果崩落的岩块较小，在阳光下受热增温就会促进融化，结果岩块陷人冰中，形成圆筒状的冰杯。
冰杯形成速度很快，在冰面上形成大大小小的积水潭，在夏天消融期间，冰面积水温度较高，有时竟达到5℃。因此积水的融蚀作用强烈，能把蜂窝状的冰杯逐渐融合一起，形成宽浅的冰面湖泊。冰面湖给冰川景色增添了更为绚丽多彩的风光。夏季，冰川经常处于消融状态中。冰川的消融分为冰下消融、冰内消融和冰面消融三种。
地壳经常不断向冰川底部输送热量，从而引起冰下消融。不过冰下消融对于巨大的冰川体来说，是微不足道的。 当冰面融水沿着冰川裂缝流入冰川内部，就会产生冰内消融。冰内消融的结果，孕育出许多独特的冰川岩溶现象，如冰漏斗、冰井、冰隧道和冰洞等。冰川上的融水，在流动过程中，往往形成树枝状的小河网，时而曲折蜿流，时而潜人冰内。在一些融水多面积大的冰川上，冰内河流特别发育。当冰内河流从冰舌末端流出时，往往冲蚀成幽深的冰洞。洞口好像一个或低或高的古城拱门。从冰洞里流出来的水，因为带有悬浮的泥距沙，象乳汁一样浊白，冰川学上叫冰川乳。当冰川断流的时候，走进冰洞，犹如进入一个水晶宫殿。
有些冰川，通过冰洞里的隧道，一直可以走到冰川底部去。冰洞有单式的，有树枝状的，洞内有洞。洞中冰柱林立，冰钟乳悬连，洞璧的花纹十分美丽。有的冰洞出口高悬在冰崖上，形成十分壮观的冰水瀑布。冰面差别消融产生许多壮丽的自然景象，如冰桥、冰芽、冰墙和冰塔等。尤其是冰塔林，吸引了不少人的注意。
珠穆朗玛峰和希夏邦马峰地区的很多大冰川上，发育了世界上罕见的冰塔林。一座又一座数十米高的冰塔，仿佛用汉白玉雕塑出来似的，它们朝天耸立在冰川，千姿万态。有的像西安的大雁塔、小雁塔的塔尖，有的像埃及尼罗河畔的金字塔，有的像僵卧的骆驼，有的又像伸向苍穹的利剑。冰川周围嶙峋的角峰，经常不断地崩落下岩屑碎块。如果崩落的岩块较小，在阳光下受热增温就会促进融化，结果岩块陷人冰中，形成圆筒状的冰杯，进而形成冰面湖。如果较大体积的岩块覆盖在冰川上，引起差别消融，当周围的冰全部融化了，而大石块因为遮住了太阳辐射，其下的冰没有融化，就能生长成大小不等的冰蘑菇。
冰川运动有些和水流相似，中间快，两边慢。要是横过冰川插上一排花杆，不需太长时间就可发现，中间的花杆远远地跑到前面去了，原来呈直线的花杆连线变成向下游凸出的弧线。许多海洋性冰川上出现的形象十分奇特的弧形连拱，就是冰川运动过程中，中间和两边速度不一而产生的。
冰川表面常有许多裂隙，有些裂隙有几十米深。裂隙的存在，说明冰川有脆性。不过，经过数百年的调查观测，冰川上的裂隙极少超过六十米深。多数裂隙远远小于这个深度就闭合了。这又说明冰川下部是塑性的，它可以“柔软”的适应各种外力作用而不致发生破裂。因此，可以把冰川分为二层，表面容易断裂的这层叫做脆性带，而下部“柔软”的那层叫做塑性带。塑性带的存在是冰川流动的根本原因。物体在受力情况下，为了适应或消除外力，可作三种变形，即弹性变形、塑性变形和脆性变形(或称破裂)。一般物体在受力时都有这三个变形阶段。例如一根弹簧，一般情况下，作弹性变形；当受力超过弹性强度时，作塑性变形，弹簧回不到原来的位置；当受力特大超过破裂强度时，弹簧拉断，作脆性变形。但是，这三个阶段究竟有主有从，三个阶段并不同样平分秋色。
到底以何种变形为主，要取决于材料本身的性质。就冰来说，由于它容易实现晶体的内部滑动，是有利于表现出塑性变形的。但是，当外力突然增高时，很容易超过冰的破裂强度，发生脆性变形(断裂)。只有在缓慢加荷并长期受力时，冰才能充分显现出塑性变形的特色。我们知道，物体在长期受力时，哪怕这种力较小，也会产生塑性变形。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，老是处于受力状态，使下部冰层的塑性表现得比较充分。
同时，下部冰层的融点由于受压比上部冰层稍低，使下部冰层更接近于融点，因而塑性变形更易实现。这样，冰川下部出现塑性带就不难理解了。
而冰川表层，缺乏长期受力这个重要条件，当外力突然增加时，往往作弹性或脆性变形，成为脆性带。在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，愈近谷底速度降低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。
在发生阻塞重力流的地方，冰中常有许多逆断层，还有复杂的褶皱出现。冰川运动的速度，日平均不过几厘米，多的也不过数米，以致肉眼发觉不出冰川是在运动的。格陵兰的一些冰川，运动速度居世界之首，但每年也不过运动千余米而已。其它地区的冰川，像比较著名的某些阿尔卑斯山的冰川，年流速不过80～150米。我国冰川大多数是大陆性冰川，冰川积累不丰富，冰川上物质循环较为缓慢，因而导致冰川运动速度比较低。冰川运动速度是有季节变化的，夏快冬慢。天山和祁连山的冰川，夏季运动速度一般要比冬季快50%(均指冰舌而言)。
造成这种差别的原因之一是冰川温度的变化。当冰川增温时，冰的粘度迅速减小，从-20℃增高到-l℃，冰的粘度随温度作近直线的下降。粘度减小使塑性增加，因而冰川运动速度加快。夏天冰融水出现在冰川内部及底部是促进冰川快速运动的另一个原因。
冰川运动速度总的来说十分缓慢。但是，有些冰川的脾气却很古怪，它们会在长期缓慢运动或退缩之后，突然爆发式地向前推进。冰川移动时,如果动能足够,或者有一定坡度,自坡上而下,则可以使重量较大的东西发生位移，冰川就推动了巨石的移动！影响冰川运动的因素有：地面坡度：坡度越大则移动越快。冰川厚度。冰层越厚则压力越大，动能越大，运动速度越快。
温度较高时则冰的活动力较强，移动较快。 地面的光滑度。地表越光滑则冰川移动阻力越小，移动越快，相反，若 地表面粗糙不平，则阻力较大，则移动较慢。融冰含量。若温度升高，一部分的冰融化成水，则融冰含量增加，流动性增加，冰川移罢较快。冰川携带岩石碎片之影响。冰川所携带岩石碎片越多，则压力越大，动能越强，移动越快。
动能是质量乘速度平方的二分之一，有着这样强大的动能来源冰川搬运巨石，简直是再正常不过的事情了。爆发式推进在这类冰川上是周期性发生的，是冰川运动的一种特殊方式。人们把这种现象叫做冰川的“波动”，具有波动性质的冰川叫做“动冰川”。
冰川“波动”常引起特大洪水。在印度河上游就有一条冰川，周期性地进入主谷，当它拦截河流时，形成大湖，以后湖水溃决，又形成大洪水，造成灾害。在新疆的叶尔羌河周期性的发生特大洪水，也可能与冰川“波动”造成的冰湖溃决有关。

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冰川运动主要是受自身重力的影响，沿着地形运动。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，老是处于受力状态。同时，下部冰层的融点由于受压比上部冰层稍低，使下部冰层更接近于融点。在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，愈近谷底速度降低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。<...

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冰川运动主要是受自身重力的影响，沿着地形运动。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，老是处于受力状态。同时，下部冰层的融点由于受压比上部冰层稍低，使下部冰层更接近于融点。在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，愈近谷底速度降低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。
在终年冰封的高山或两极地区，多年的积雪经重力或冰河之间的压力，沿斜坡向下滑形成冰川。受重力作用而移动的冰河称为山岳冰河或谷冰河，而受冰河之间的压力作用而移动的则称为大陆冰河或冰帽。

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