冰冰川川侵侵蚀蚀作作用用与与U型型谷谷形形成成过过程程
一一、、冰冰川川侵侵蚀蚀作作用用的的基基本本原原理理
冰川侵蚀是冰川通过自身运动对地表岩石地形进行改造的过程,其本质是冰川的机械作用与物理化学作用的综合结果。冰川
的侵蚀能力取决于冰体厚度、运动速度、底部物质组成以及地形坡度等因素。冰川侵蚀作用主要分为以下两种类型:
1.拔拔蚀蚀作作用用((Plucking))
拔蚀作用是冰川底部冻结的冰体与基岩相互作用的结果。当冰川运动时,冰体通过冻融循环对基岩产生破坏:
冻胀作用:冰川底部融水渗入岩石裂隙后重新冻结,体积膨胀(约9%),导致裂隙扩大。
冰体拖拽:冰川运动时,冻结在冰体内的岩石碎块被连带拔起,形成破碎的基岩面。
拔蚀作用在节理发育的岩石区域表现尤为显著,常形成冰坎(Rochesmoutonnées)等特征地貌。
2.磨磨蚀蚀作作用用((Abrasion))
磨蚀作用是冰川携带的岩屑(包括砾石、砂粒等)对基岩表面进行刮擦、研磨的过程:
冰下碎屑的研磨:冰川底部碎屑在高压(冰川自重产生的静压力可达数兆帕)下嵌入冰体,形成天然的“砂纸”效应。
擦痕与磨光面:基岩表面常出现平行于冰川运动方向的擦痕光滑的磨蚀面,这些是判断古冰川活动的重要证据。
磨蚀作用强度与冰川运动速度、冰体厚度及碎屑含量呈正相关。在石灰岩等软岩区,磨蚀作用可形成深达数十米的槽谷。
二二、、U型型谷谷的的形形态态特特征征与与形形成成机机制制
U型谷是冰川侵蚀作用的标志性产物,其典型特征包括:
横剖面呈“U”形:谷底宽平,两侧谷坡陡峭且对称。
纵剖面阶梯状:由冰坎与冰蚀盆地交替组成。
悬谷发育:支冰川谷因侵蚀能力弱于主冰川,形成高悬于主谷之上的悬谷(HangingValley)。
1.冰冰川川发发育育阶阶段段::冰冰前前河河谷谷的的改改造造
冰川形成前,地表通常存在由河流侵蚀形成的V型谷。当气候变冷、降雪积累超过消融量时,V型谷逐渐被冰川占据。冰体在
重力作用下沿河谷向下运动,开始对原有河谷进行改造。
2.冰冰川川侵侵蚀蚀阶阶段段::U型型谷谷的的塑塑造造过过程程
(1)冰下侵蚀的垂向切割
冰川底部通过拔蚀磨蚀作用向下切割基岩。由于冰体压力集中在谷底中央,侵蚀作用以垂向为主,导致谷底加深。例如,挪
威松恩峡湾(Sognefjord)的U型谷底部低于海平面138米,展现了冰川的强烈下切能力。
(2)侧向扩展与谷坡后退
冰川在运动中通过以下机制拓宽河谷:
冰缘冻融风化:冰川边缘的冻融循环加速谷坡岩石崩解。
冰体侧向挤压:冰川运动产生的侧向压力直接推挤谷坡基岩。
这一过程使河谷横剖面逐渐由V形转变为U形,典型案例如美国约塞米蒂谷(YosemiteValley)。
(3)冰川运动的差异性侵蚀
冰川内部存在速度梯度:底部中央冰体运动速度较快,侵蚀作用更强;而两侧表层冰体运动较慢。这种差异导致谷底中央
被强烈侵蚀,形成宽平的谷底,而两侧谷坡保持陡峭。
3.冰冰川川消消退退后后的的地地貌貌特特征征
(1)冰碛物堆积
冰川消退后,冰体携带的碎屑(冰碛物)堆积在谷底,形成侧碛垄、终碛垄等地貌。例如,阿尔卑斯山脉的因特拉肯谷地可见
高出现代河床1米的古冰碛阶地。
(2)谷底河流的再切割
冰川消退后,河流重新占据谷地,在U型谷底部切割出狭窄的V型河道,形成“谷中谷”结构。这种地貌在青藏高原东缘的岷江上
游表现明显。
三三、、冰冰川川侵侵蚀蚀的的地地貌貌组组合合
U型谷的形成并非孤立过程,而是与多种冰川侵蚀地貌共同构成完整的地貌系统:
1.冰斗与角峰
冰斗(Cirque)是冰川源头积雪盆地的侵蚀产物,其后退作用可形成尖锐的角峰(如马特洪峰)刃脊(如喜马拉雅山脉的洛
子峰)。
2.冰蚀湖与冰蚀槽
冰川侵蚀形成的洼地积水成湖,如加拿大落基山脉的路易斯湖。冰蚀槽(如美国五指湖)则是冰川沿软弱岩层强烈侵蚀的产
物。
3.羊背石与冰溜面
羊背石(Rochesmoutonnées)是冰川磨蚀形成的流线型基岩丘,其迎冰面光滑而背冰面粗糙。冰溜面则是冰川底部磨蚀形成
的平坦岩面,常见于苏格兰高地。
四四、、U型型谷谷的的生生态态与与人人类类活活动动意意义义
1.水文调节功能
U型谷的宽平谷底可储存大量地下水,例如瑞士的罗纳河谷为周边农业提供稳定的灌溉水源。
2.地质灾害风险
冰川消退后,陡峭的谷坡易发生岩崩滑坡。214年尼泊尔Langtang谷的冰湖溃决事件即为U型谷地貌演化的典型灾害
案例。
3.人类聚落与交通