冰水沉积物及冰水堆积地貌
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发布时间：2022-05-07 09:06
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时间：2023-10-23 16:16
1. 冰水沉积作用及冰水沉积物特征
即使在寒冷的冰川作用区，由于太阳辐射、冰川运动的摩擦热、冰川压力、地热等作用使部分冰雪融化形成冰水(meltwater)。冰水既可由冰川表面融化形成，也可以是冰川内部和底部融化形成。在冰川表面和两侧流动的冰水，分别称为冰面溪(superglacial stream)和冰侧溪(lateral stream)，也可积水形成冰面湖(superglacial lake); 在冰川内部和底部流动的冰水称为冰内溪(englacial stream)和冰下溪(subglacial stream)，也可形成冰下湖(tunnel lake)。这些冰水都将流出冰川作用区，在冰川的前缘形成冰前河(proglacial river)，或积聚形成冰前湖(proglacial or marginal lake)。
冰水沉积作用是指经冰水搬运的物质，由于水动力的减弱而发生堆积的过程，与冰川的沉积作用明显不同，而与流水的沉积作用有些相似，形成的沉积物称为冰水沉积物(glaciofluvialdeposit or outwash)。冰水沉积作用既可发生在与冰川接触的部位，如冰面、冰下、冰侧，也可出现在冰舌的前面，如终碛堤的弧外、冰前谷地和湖泊等。前者称冰川接触沉积(ice-contactdeposits)，形成的地貌有冰阜阶地、冰砾阜、锅穴、蛇形丘等; 后者称冰前沉积(frontal de-posits)，形成的地貌有冰水扇、冰水冲积平原、冰水阶地等。
图 6-16 冰川末端冰前沉积(据 R. G. West，1977; 转引自谢宇平，1994)a—终碛堤及外冲平原剖面; b—终碛堤及边缘三角洲剖面
根据冰水沉积过程的水环境特征，冰水沉积可分为冰河沉积(glacial-fluvialdeposit)、冰 湖 沉积(glacial-lake depos-it)和 冰 海 沉 积(glacial-sea deposit )(图 6-16)。
冰河沉积 即冰川河流沉积，是狭义的冰水沉积，指冰川融水携带大量的碎屑物质在水动力条件减弱的地方沉积下来的过程，其沉积物称为冰水(河)沉积物(glacial-fluvial sediment)。冰河沉积在冰川作用地区是最常见的冰水沉积，可发育在冰流区域，也可发育在冰川外的地区，因此它包括大多数的冰川接触沉积和冰前沉积。冰河沉积物主要由具有一定磨圆的砾石和砂构成，粘土含量较少，发育层理构造，一般不发育河流沉积的“二元结构”。
图 6-17 冰水地貌组合图(据 Flint，1971)
冰湖沉积 即冰川湖泊沉积，是指冰川融水携带一些细小物质(有时含有坠石)流入冰前湖泊，在静水环境下发生缓慢的沉积过程，其沉积物称为冰湖沉积物。冰湖沉积物很细，以粉砂、粘土为主，发育很薄的韵律层理。冰湖沉积受冰川融水影响，冰川融水的多少又受控于气候，在夏季，气温高，冰川融水多，形成以砂土为主、略厚的浅色层; 而在冬季，冰川融水少，冰水只能携带细小的粘土物质，形成以粘土为主、略薄的暗色层。每年形成一层，每层厚仅 0. 5 ～5. 0cm，从夏季开始，到冬季结束，构成一个沉积旋回，这种纹层称为季候泥(sea-sonally banded clay)。季候泥不仅可以计算沉积物的年代，而且是很好的古气候记录的载体。
冰海沉积 即冰川海洋沉积，是指漂浮于海洋边缘的冰舌、冰山、冰棚中所挟带的冰碛，当冰体融化后，它们沉积到海底的过程。它广泛分布于海底，如围绕南极有一个宽达370 ～1300km 的现代冰海沉积。
2. 冰川接触沉积及堆积地貌
(1)冰阜阶地和冰砾阜
图 6-18 冰砾阜剖面(据 C. A. 雅科甫列夫，1958; 转引自杜恒俭等，1981)
冰阜阶地(kame terrace)是分布在冰蚀谷两侧由冰水沉积物构成的台阶状地形(图 6-17)。它的形成可分两个阶段，首先是在冰川的两侧，由于冰侧溪的沉积作用形成与冰川平行的条带状冰水沉积物; 然后当冰川融化时，这些冰水沉积物由于前缘(与冰川接触的一侧)失去冰川的支撑而垮塌，形成陡坎和台地，冰阜阶地就形成了。从分布的位置来说，与侧碛堤是一样的，但成因不同。一般是冰阜阶地发育，侧碛堤就不发育，因为侧碛被冰水改造为冰水沉积物。冰阜阶地沉积物以砾石和砂为主，砾石具有一定的磨圆，发育斜层理，不具有二元结构。
冰砾 阜(kame)是 冰 川 消 融后，冰面溪沉积物坠落冰床上形成的丘状地形(图 6-18)，常分布在山岳冰川或*冰川的边缘部位。冰砾阜的直径为 0. 1 ～2km，高 5 ～70m，四周的坡较陡，主要由亚砂土、砂及细砾石组成，内部常夹有冰碛泥砾透镜体。在冰砾阜表面常覆盖一层冰碛物，其厚在 0. 5 ～2m 之间。
图 6-19 蛇形丘的纵剖面(a)和横剖面(b)(据杨景春，1985)
(2)锅穴
在冰川后退时，一些没有融化的冰块被埋藏在冰水沉积物中成为死冰。当气温变暖，这些死冰将完全融化，在冰水沉积物中出现空洞而致使上面的沉积物发生塌陷，形成下凹的坑，称为锅穴(kettle)(图6-17)。大部分锅穴平面呈圆形，直径一般在几十米，深仅数米，常出现在冰阜阶地、冰水扇或蛇形丘中。锅穴按形态可分为碟坑、窝状坑和盆坑。
(3)蛇形丘
蛇形丘(esker)是冰底溪沉积形成的蜿蜒曲折、高低起伏的垄岗状地形(图 6-17)，常见于*冰川作用区，而山岳冰川作用区少见。随着冰川的后退，冰底溪在出口处的冰水沉积也不断堆积增长，并向上游延伸，形成蜿蜒曲折的沉积体。蛇形丘主要由经过分选和磨圆的砾石、砂组成，具有明显的不均匀斜层理(图 6-19)。蛇形丘两坡对称，大小不一，一般高40～50m，长可达数千米。
3. 冰前沉积及堆积地貌
(1)冰水扇和冰水冲积平原
在*冰川作用区，当冰水流出终碛堤后，由于地形变得开阔和坡度的变缓，冰水携带来的碎屑物质就在终碛堤的前缘部位开始沉积，并向前扩展，形成扇状地形，这种扇状地形被称为冰水扇(outwash fan)(图 6-12)。若是多个冰水扇侧向连接就形成了冰水冲积平原(outwashplain)，又名外冲平原，或冰水裙。在山岳冰川作用区也有冰水扇发育，但规模小，表面坡度大。
冰水扇的顶部一般与终碛堤过渡，向前逐渐过渡到冰湖沉积或冰河沉积。冰水扇沉积物具有明显的分带性，在扇顶主要为粗大的砾石，分选和磨圆差，层理不清晰，厚度大; 在扇中，沉积物粒度变细，砂的成分增加，砾的含量减少，磨圆度增加，分选性变好，水平层理与斜层理及不同粒度和不同分选的砂砾层交替出现; 在扇缘，主要为亚粘土和粘土物质沉积，一般无层理，偶见砂的夹层。这些特点与洪积扇很相似，所不同的是冰水扇中含寒冷的植物化石组合。
(2)冰水阶地
冰水阶地(outwash terrace)发育在冰前的谷地中。在气候寒冷时期，冰雪融化得少，冰水量小，这时冰前的河流侵蚀能力弱，由重力崩塌下来和先前沉积在冰前谷中的物质不能被搬运走。当气温转暖，冰雪融水增多，冰水量增加，其侵蚀能力增强，使河床下切，原来堆积在谷底中的物质就相对抬高而形成冰水阶地。所以冰水阶地的形成机理与冰阜阶地是不一样的。冰水阶地的沉积物分选性和磨圆度都比较差，但还是发育一些沉积层理。
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1. 冰水沉积作用及冰水沉积物特征
即使在寒冷的冰川作用区，由于太阳辐射、冰川运动的摩擦热、冰川压力、地热等作用使部分冰雪融化形成冰水(meltwater)。冰水既可由冰川表面融化形成，也可以是冰川内部和底部融化形成。在冰川表面和两侧流动的冰水，分别称为冰面溪(superglacial stream)和冰侧溪(lateral stream)，也可积水形成冰面湖(superglacial lake); 在冰川内部和底部流动的冰水称为冰内溪(englacial stream)和冰下溪(subglacial stream)，也可形成冰下湖(tunnel lake)。这些冰水都将流出冰川作用区，在冰川的前缘形成冰前河(proglacial river)，或积聚形成冰前湖(proglacial or marginal lake)。
冰水沉积作用是指经冰水搬运的物质，由于水动力的减弱而发生堆积的过程，与冰川的沉积作用明显不同，而与流水的沉积作用有些相似，形成的沉积物称为冰水沉积物(glaciofluvialdeposit or outwash)。冰水沉积作用既可发生在与冰川接触的部位，如冰面、冰下、冰侧，也可出现在冰舌的前面，如终碛堤的弧外、冰前谷地和湖泊等。前者称冰川接触沉积(ice-contactdeposits)，形成的地貌有冰阜阶地、冰砾阜、锅穴、蛇形丘等; 后者称冰前沉积(frontal de-posits)，形成的地貌有冰水扇、冰水冲积平原、冰水阶地等。
图 6-16 冰川末端冰前沉积(据 R. G. West，1977; 转引自谢宇平，1994)a—终碛堤及外冲平原剖面; b—终碛堤及边缘三角洲剖面
根据冰水沉积过程的水环境特征，冰水沉积可分为冰河沉积(glacial-fluvialdeposit)、冰 湖 沉积(glacial-lake depos-it)和 冰 海 沉 积(glacial-sea deposit )(图 6-16)。
冰河沉积 即冰川河流沉积，是狭义的冰水沉积，指冰川融水携带大量的碎屑物质在水动力条件减弱的地方沉积下来的过程，其沉积物称为冰水(河)沉积物(glacial-fluvial sediment)。冰河沉积在冰川作用地区是最常见的冰水沉积，可发育在冰流区域，也可发育在冰川外的地区，因此它包括大多数的冰川接触沉积和冰前沉积。冰河沉积物主要由具有一定磨圆的砾石和砂构成，粘土含量较少，发育层理构造，一般不发育河流沉积的“二元结构”。
图 6-17 冰水地貌组合图(据 Flint，1971)
冰湖沉积 即冰川湖泊沉积，是指冰川融水携带一些细小物质(有时含有坠石)流入冰前湖泊，在静水环境下发生缓慢的沉积过程，其沉积物称为冰湖沉积物。冰湖沉积物很细，以粉砂、粘土为主，发育很薄的韵律层理。冰湖沉积受冰川融水影响，冰川融水的多少又受控于气候，在夏季，气温高，冰川融水多，形成以砂土为主、略厚的浅色层; 而在冬季，冰川融水少，冰水只能携带细小的粘土物质，形成以粘土为主、略薄的暗色层。每年形成一层，每层厚仅 0. 5 ～5. 0cm，从夏季开始，到冬季结束，构成一个沉积旋回，这种纹层称为季候泥(sea-sonally banded clay)。季候泥不仅可以计算沉积物的年代，而且是很好的古气候记录的载体。
冰海沉积 即冰川海洋沉积，是指漂浮于海洋边缘的冰舌、冰山、冰棚中所挟带的冰碛，当冰体融化后，它们沉积到海底的过程。它广泛分布于海底，如围绕南极有一个宽达370 ～1300km 的现代冰海沉积。
2. 冰川接触沉积及堆积地貌
(1)冰阜阶地和冰砾阜
图 6-18 冰砾阜剖面(据 C. A. 雅科甫列夫，1958; 转引自杜恒俭等，1981)
冰阜阶地(kame terrace)是分布在冰蚀谷两侧由冰水沉积物构成的台阶状地形(图 6-17)。它的形成可分两个阶段，首先是在冰川的两侧，由于冰侧溪的沉积作用形成与冰川平行的条带状冰水沉积物; 然后当冰川融化时，这些冰水沉积物由于前缘(与冰川接触的一侧)失去冰川的支撑而垮塌，形成陡坎和台地，冰阜阶地就形成了。从分布的位置来说，与侧碛堤是一样的，但成因不同。一般是冰阜阶地发育，侧碛堤就不发育，因为侧碛被冰水改造为冰水沉积物。冰阜阶地沉积物以砾石和砂为主，砾石具有一定的磨圆，发育斜层理，不具有二元结构。
冰砾 阜(kame)是 冰 川 消 融后，冰面溪沉积物坠落冰床上形成的丘状地形(图 6-18)，常分布在山岳冰川或*冰川的边缘部位。冰砾阜的直径为 0. 1 ～2km，高 5 ～70m，四周的坡较陡，主要由亚砂土、砂及细砾石组成，内部常夹有冰碛泥砾透镜体。在冰砾阜表面常覆盖一层冰碛物，其厚在 0. 5 ～2m 之间。
图 6-19 蛇形丘的纵剖面(a)和横剖面(b)(据杨景春，1985)
(2)锅穴
在冰川后退时，一些没有融化的冰块被埋藏在冰水沉积物中成为死冰。当气温变暖，这些死冰将完全融化，在冰水沉积物中出现空洞而致使上面的沉积物发生塌陷，形成下凹的坑，称为锅穴(kettle)(图6-17)。大部分锅穴平面呈圆形，直径一般在几十米，深仅数米，常出现在冰阜阶地、冰水扇或蛇形丘中。锅穴按形态可分为碟坑、窝状坑和盆坑。
(3)蛇形丘
蛇形丘(esker)是冰底溪沉积形成的蜿蜒曲折、高低起伏的垄岗状地形(图 6-17)，常见于*冰川作用区，而山岳冰川作用区少见。随着冰川的后退，冰底溪在出口处的冰水沉积也不断堆积增长，并向上游延伸，形成蜿蜒曲折的沉积体。蛇形丘主要由经过分选和磨圆的砾石、砂组成，具有明显的不均匀斜层理(图 6-19)。蛇形丘两坡对称，大小不一，一般高40～50m，长可达数千米。
3. 冰前沉积及堆积地貌
(1)冰水扇和冰水冲积平原
在*冰川作用区，当冰水流出终碛堤后，由于地形变得开阔和坡度的变缓，冰水携带来的碎屑物质就在终碛堤的前缘部位开始沉积，并向前扩展，形成扇状地形，这种扇状地形被称为冰水扇(outwash fan)(图 6-12)。若是多个冰水扇侧向连接就形成了冰水冲积平原(outwashplain)，又名外冲平原，或冰水裙。在山岳冰川作用区也有冰水扇发育，但规模小，表面坡度大。
冰水扇的顶部一般与终碛堤过渡，向前逐渐过渡到冰湖沉积或冰河沉积。冰水扇沉积物具有明显的分带性，在扇顶主要为粗大的砾石，分选和磨圆差，层理不清晰，厚度大; 在扇中，沉积物粒度变细，砂的成分增加，砾的含量减少，磨圆度增加，分选性变好，水平层理与斜层理及不同粒度和不同分选的砂砾层交替出现; 在扇缘，主要为亚粘土和粘土物质沉积，一般无层理，偶见砂的夹层。这些特点与洪积扇很相似，所不同的是冰水扇中含寒冷的植物化石组合。
(2)冰水阶地
冰水阶地(outwash terrace)发育在冰前的谷地中。在气候寒冷时期，冰雪融化得少，冰水量小，这时冰前的河流侵蚀能力弱，由重力崩塌下来和先前沉积在冰前谷中的物质不能被搬运走。当气温转暖，冰雪融水增多，冰水量增加，其侵蚀能力增强，使河床下切，原来堆积在谷底中的物质就相对抬高而形成冰水阶地。所以冰水阶地的形成机理与冰阜阶地是不一样的。冰水阶地的沉积物分选性和磨圆度都比较差，但还是发育一些沉积层理。
