(2)按冰碛物的成因分类
根据冰碛物的成因可分为以下几类(图 6-9):
图6-9不同成因冰碛物的剖面分布(据 Derbyshire,1979; 转引自曹伯勋等,1995)
消融碛 在冰川的末端,因冰川消融而堆积形成的冰碛物被称为消融碛(melt-out till) 。当气温和供冰量比较稳定时,冰舌的位置基本不变,冰川就源源不断地把搬运来的碎屑物质在冰舌的位置堆积下来,形成大量的冰碛物; 当气温升高时,冰舌的位置后退,那么冰碛物堆积的位置也随之后退,堆积在冰蚀谷的底部; 如果气温下降,供冰量增加,冰舌的位置向前推进,碎屑物便被搬运到更远的地方堆积下来 。
滞碛 在冰川的底部,在较高围压和较低的有效应力下,通过卸载作用堆积在冰床上的冰碛物称为滞碛 。滞卸作用的方式主要有冰川压力融化、阻滞作用和粘贴作用三种,冰川压力融化致使冰川底部的碎屑释放到冰床上形成滞碛; 阻滞作用是因冰床与冰川底部所夹碎屑间摩擦力致使碎屑滞留下来堆积在冰床上形成滞碛过程; 粘贴作用是冰床上已有较细粒的冰碛物对冰川底部的碎屑 “粘住”或被压入其中 “卡住”而滞留下来形成滞碛的过程 。在形成的过程中,由于受到冰川压力、摩擦和冰川前进的影响,滞碛的固结性好,孔隙率低,含粉砂、粘土较高,砾石 ab 面具有一定的排列方向,a 轴顺冰流方向 。
融出碛 在正常的大气压力下,冰面或冰下冰体发生热力融化,将冰川冰所含的碎屑物质堆积下来形成的冰碛物称为融出碛(melt-out till) 。它发生在冰面上,称为冰面融出碛; 发生在冰下空穴或冰下河道中,称为冰下融出碛 。由于在正常大气压力环境中形成,融出碛的固结性差,多由大小不一的角砾石构成,分选及磨圆均差,砾石排列极差,表面也少见擦痕 。
流碛 由冰川中融出的饱水岩屑或碎屑层,在重力作用下,沿冰面或冰碛斜坡作黏滞性蠕动或流动,在低洼处堆积而成的冰碛称为流碛(flow till) 。流碛可分为冰面流碛和冰下流碛 。流碛的形成环境与融出碛相似,均形成于正常的大气压力下,这不同于液体中悬移物质的沉积过程 。流碛不同于融出碛在于经过黏滞性流动作用,因此它有一定的分选性,发育平行斜坡的斜层理,砾石 ab 面平行流动表面,呈叠瓦状排列,a 轴与坡向一致 。
升华碛 在寒冷干燥的极地地区,冰川的升华作用形成的冰碛物称为升华碛(sublimation till) 。
变形碛 系指冰底受冰川改造而基本未经搬运或仅短距离搬运,且未经持续研磨和压实的冰碛物 。它们可以是松散物质,也可以是破坏了的基岩 。若为基岩则表现为虽经冰川挤压、穿插而变形,但原始结构通常仍可辨别 。
3. 冰碛物的特征
冰碛物形成的环境比较特殊,不同类型的冰碛物形成过程也不相同,其特征也存在差异,但不同类型冰碛物在总体特征上还是具有共性的 。
(1)成分特征
冰碛物的岩性取决于冰川发育区和经流区的基岩特征,构成冰碛物的岩屑一是来自冰川形成的源区,二是来自在冰川流动过程中两侧谷坡的坠落和冰川剥蚀冰床卷入,其中后者是冰碛物的主要来源,因此冰川流经距离的长短,对冰碛物的成分构成影响较大 。一般来说,冰川运动的距离越长,形成的冰碛物成分就越复杂; 反之,就越简单 。因此大陆冰川形成的冰碛物成分都较山岳冰川的复杂,主谷冰川的冰碛物成分比支谷的复杂 。
冰碛物主要为岩石碎屑,粉砂和粘土的含量低 。由于在冰碛物搬运和堆积区,气候寒冷,化学风化弱,以物理风化作用为主,一些不稳定(抗风化能力弱)的矿物和岩石就不易被风化掉,因此在冰碛物中它们易被保存下来,如玄武岩、花岗岩等,矿物有辉石、角闪石、斜长石以及分解程度低的绿泥石、水云母 。与河流沉积物比较,冰碛物的成分相对比较简单,尤其在山岳冰川的冰碛物中表现得更为突出 。由于冰川的搬运能力很大,能搬动巨大的砾石,直径可达 10 ~20m,甚至更大,它可随冰川翻山越岭搬运到远离物源区,当冰川融化后而堆积下来,这种砾石称为冰川漂砾(glacial erratic) 。
图6-10 冰碛与泥石流堆积物粒度频率曲线对比图(据任炳辉,1990)
研究冰碛物,尤其是冰碛砾石的成分及物源,是恢复冰川运动方向,判断冰川运动距离,确定冰川规模的主要手段之一 。不同冰期形成的冰碛物在成分上也不同,而且在间冰期由于气候转暖,冰川消融,化学风化作用加强,在不同冰期的冰碛物之间形成粘土层(古土壤),这是冰碛地层划分对比的重要依据 。
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