作者：徐亞(ya) 東(dong) （中國地質大學〔武漢〕)

來源：《星空体育官网入口网站就是力量》雜誌

電影《冰雪奇緣》裏有晶瑩剔透、泛著幽幽藍光的冰川，《冰川時代》裏也有凶猛奇異的史前巨獸(shou) 生活的潔白冰雪世界，這些獨特的冰雪景觀，你想不想去一探究竟呢？

“從(cong) 雪到冰”的童話世界

首先讓我們(men) 看看，雪是怎麽(me) 一步一步變成冰川冰的。

雪和冰隨時間的形態變化

雪花，是天空中的水汽經凝華（物質跳過液態直接從(cong) 氣態變為(wei) 固態的現象）而成的小冰晶，多呈六角形，又名未央花和六出。

受時間和地表輻射熱力影響，積雪的尖端融化並逐漸固化成較大的粒雪；雪花和粒雪都具有較大的孔隙率（>50%），空氣可以在雪粒之間自由流通。

隨著雪層加厚到20-50米，底層雪因承受上覆雪層的壓力、融雪水的滲入和凍結，使粒雪凝結成白色粒狀的冰晶。

當冰晶的空氣孔隙率逐漸下降到20%-30%，經過十多年的長期壓實，冰晶緊緊連接或發生重結晶作用，就會(hui) 形成塊狀的冰川冰；其孔隙率小於(yu) 20%，空氣無法流通。

由雪轉變成冰川冰，經曆壓實、凍結和重結晶等一係列過程，類似於(yu) 把鬆散的雪花經壓緊變成堅硬的冰雕。當它們(men) “長大”到冰川冰時，就會(hui) 產(chan) 生塑性變形（不可自行恢複的變形）。冰川冰的可塑程度與(yu) 冰層厚度有關(guan) ，冰層越厚可塑程度越大，越容易發生冰層滑動和塑性蠕動。在上層冰雪的壓力和重力作用下，冰層發生定向蠕動便成為(wei) 冰川。

因此，冰川是由冰和雪經過動靜變化，構成的一個(ge) 藍白色的童話世界。

冰川——“行走”的記錄者

冰川看起來似乎很“高冷”（高海拔、高緯度和高寒），所以我們(men) 對冰川的誤解是認為(wei) 它永遠都棲伏於(yu) 原地，一動不動。事實上，冰川的名字中就隱含著冰雪川流不息、運動不止的意思，隻不過其體(ti) 積龐大，運動很緩慢。冰川地貌的變遷可以告訴我們(men) 這裏的滄桑巨變。

根據氣候、地貌、規模和形態特征不同，冰川可分為(wei) 大陸冰川和山嶽冰川兩(liang) 大家族。

大陸冰川(冰蓋)的形態特征(層理，物質沿垂直方向變化所產(chan) 生的層狀構造)

在高緯度的分水嶺和極地的高原地帶，雪線位置低、積雪麵積廣，冰層常厚達數千米，寬度可達10千米，形似盾牌形的蓋子，即大陸冰川，也稱冰蓋。冰蓋在重力作用下以擠壓流的方式，由冰層較厚處向四周呈舌狀流動。冰川的底冰與(yu) 基岩發生基層滑動，造成基岩被侵蝕破壞而下凹，因此冰蓋形態呈凸透鏡狀，向兩(liang) 側(ce) 的拉伸運動使得藍白層理上厚下薄。

山嶽冰川地貌的形態特征

在中低緯高山地區，冰川的形態受山嶽地形限製，雪線位置高、規模小、冰層薄，常呈線狀分布，被稱為(wei) 山嶽冰川。山嶽冰川具有高瘦型的基因。中國的現代冰川均屬山嶽冰川，主要分布於(yu) 青藏高原周邊。

在冰川發育之前，地貌主要為(wei) 圓弧形的山峰和山脊，孕育的高山河穀多呈“V”字形，穀底平緩（如上圖A）。

到冰川發育期，冰川沿溝穀發生刨蝕作用，可使穀底加深、穀側(ce) 拓寬，山嘴部分因阻擋冰川流動而被刨蝕掉形成截切山嘴，冰蝕穀常較平直而寬闊，形成兩(liang) 壁陡立的“U”字形，稱“U”形穀。

由刨蝕作用造成的三麵壁陡的半圓形窪地被稱為(wei) 冰鬥，呈圍椅狀。冰鬥常發育於(yu) 雪線附近，且往往沿山坡走向排列，因而可以作為(wei) 識別古代雪線位置的標誌。相鄰冰鬥的穀壁因刨蝕作用發生後退，形成兩(liang) 坡陡峻、脊部尖薄的山脊稱為(wei) 刃脊（或鰭脊），似刀刃或魚鰭狀。被三個(ge) 以上冰鬥包圍的、岩壁陡立的山峰，被稱為(wei) 角峰，呈金字塔狀，著名的珠穆朗瑪峰就是一個(ge) 角峰。在冰川最前端（或稱末端），常因中間部分流速較快、兩(liang) 側(ce) 與(yu) 基岩摩擦流速較慢而形成突出的舌狀，稱為(wei) 冰舌（如上圖B）。

到冰川消融期，窪地可以積聚冰融水而成冰蝕湖，多呈串珠狀，有時冰鬥還可聚積冰融水成為(wei) 冰鬥湖（如上圖C）。在最前端的冰舌消失後，其裹挾的大量碎石會(hui) 堆積成各類磧堤（冰川通道兩(liang) 側(ce) 的堆積物叫側(ce) 磧堤，冰川消失的位置是終磧堤）地貌。

冰河世紀留遺跡

冰川地質遺跡

受全球氣候變化的影響，冰川的消長變化隨著冰川運動可以留下典型的地質遺跡。從(cong) 冰河世紀的地質遺跡中可以探尋地貌演化和氣候演變的時空規律。

冰川擴張時，固態冰川的塑性流動可分為(wei) 推運和載運兩(liang) 種機械方式。推運是指冰川前端以巨大的推力，將冰床上的岩屑向前推進，類似於(yu) “推土機”。載運是指凍結在冰塊內(nei) ，或落在冰麵上的岩塊，隨冰川的運動而被搬運，類似於(yu) “傳(chuan) 送帶”。

隨著冰川退縮，雪線上升，冰川前端冰體(ti) 融化，被冰川搬運的物質和冰融水一起堆積下來，統稱為(wei) 冰磧物，其中不同粒徑的岩石碎屑混雜在一起，形似“混凝土”。

若氣候條件穩定、冰川前端停滯、冰的消融量與(yu) 補給量基本平衡時，冰川挾帶的碎屑物大量堆積在冰川前端，常在冰舌外構成一個(ge) 弧形的長壩，即終磧堤。“U”形穀兩(liang) 側(ce) 穀坡常見冰溜麵和冰擦痕。

在終磧堤內(nei) 受冰床起伏的基岩（羊背石）可以形成橢圓形的小丘，它的長軸方向常與(yu) 冰川流動方向平行，稱鼓丘。

在冰床上堆積的冰磧物，稱底磧，其中根據大漂礫的分布和侵蝕形態還可見飛來石和冰臼等。

冰川環境科考在路上

青藏高原冰川的生態環境脆弱敏感，對中國乃至全球的氣候和生態環境都具有重要影響。2021年6月，中國科學院沈陽自動化研究所團隊在青藏高原廓瓊崗日冰川，完成了對攀登者號科考站外機器人的現場測試（如下圖）。中國地麵機器人首次高海拔冰川科考成功實現。

攀登者號在廓瓊崗日冰川進行雷達探冰作業(ye)

在全球變暖的背景下，基於(yu) 青藏高原提供的長時期氣候變化的“自然檔案”，科學家們(men) 發現高原整體(ti) 暖濕化、植被增多、生態係統趨好、湖泊麵積明顯擴張、湖水越來越清澈。然而，自1989年以來，唐古拉山的冬克瑪底冰川加速退縮、厚度減薄，其主要原因是全球變暖和冰川表麵汙化，而後者主要來自人類排放的黑碳。此外，冰崩事件時有發生，並伴生次生災害。

為(wei) 應對冰川變化和災害風險，中國科考隊已建立中國冰川強化監測網絡，並在雅魯藏布江冰崩堵江災害時取得成功預警。這也證明科學考察研究將對推動青藏高原可持續發展、推進國家生態文明建設、促進全球生態環境保護產(chan) 生十分重要的影響。

致謝：感謝中國地質大學（武漢）顧鬆竹和中國地質調查局自然資源實物地質資料中心朱寧提供部分冰川照片。感謝中國地質調查局項目（DD20190811，DD20190370）聯合資助

歡迎掃碼聯係科普老師！

深圳科普將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！