冰川是一种体积巨大并且能够流动的固体,在高寒地区,雪通过再结晶聚集成为体积巨大的冰川冰,因重力为主要因素而使冰流动,因此形成冰川。冰川作用有侵蚀、搬运、堆积等,这些作用形成了许多地形,使得经过冰川作用的地区形成的冰川地貌具有多种形态。据考察,目前全世界的冰川多达7~20万个。
虽然见过冰川的人不多,但在许多方面,冰川对人类今后在地球上生存的影响,绝不亚于海洋和空气。如果地球的气候发生了往日曾有过的现象,大为转冷,南极洲和格陵兰的冰原就会扩大,使海面降低,这样就会带来许多灾难。反之,如果这些冰原进一步融解,海水就会上涨,那么全世界的濒海地区必然也会因此而受到严重破坏。
不过,冰川也能给人类带来丰富的资源。世界上的大河多半都发源于冰川;全世界约3/4的淡水,都结成冰储存起来了。据科学家估计,这种储存量约等于全球66年的雨量。
冰川是如何产生的
作为水的一种存在形式,冰川也是雪经过一系列的变化转变而来的。冰川要想形成,首先要有包括雪、雾、雹等在内的一定数量的固态降水,若是没有充足固态降水提供“原料”,就等于“无米之炊”,冰川根本无法形成。
每逢冬季降雪多于夏季融雪之时,就形成冰川。剩下的雪聚集起来,渐渐变成了冰。从雪片变为微小的冰晶是第一步变化,称为“万年雪”或“永久冰雪”。雪暴接连不断地降落下来,积雪日渐深厚,精致的冰晶就会变得愈来愈紧密,并重新结晶成近乎球形的坚硬冰粒。随着积雪的逐年增多,冰块也随之逐渐增大,并且变得越来越坚硬。
分布于南极和北极圈内的格陵兰岛上的冰川,是在一片大陆上的发育的,故叫做大陆冰川。而在其它地区,冰川只能在高山上发育,故把这种冰川叫做山岳冰川。
若要在高山之上有冰川发育,除了对海拔高度有一定的要求以外,还要求高山不能过于陡峭。如果山峰过于陡峭,雪降落后就会顺坡而下,不能形成积雪。一落到地上,雪花就会发生改变,并且雪花随着外部条件和时间的改变,会变成圆球状雪,完全丧失晶体特征,我们把这种情况称为粒雪。积雪变成粒雪之后,粒雪的硬度和彼此间的紧密度随时间的推移而不断增加,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渐渐减弱,一些空气也被封闭于其中,由此就形成了冰川冰。
刚刚形成的冰川冰呈乳白色,但是历经漫长的时间后,就会变得更加致密坚硬,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。
在重力作用下,冰川冰缓慢流下山坡(当然流速很慢),在这一过程中,渐渐凝固,最终形成冰川。
有多少种冰川存在
以规模和形态划分,冰川有大陆冰盖(简称冰盖)和山岳冰川(又称山地冰川或高山冰川)两种。大陆冰盖主要在南极和格陵兰岛分布;而山岳冰川主要在地球的高中纬山地区分布,有悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、平顶冰川等多种类型。
目前,全世界的冰川面积共有1500万多平方千米,其中南极和格陵兰的大陆冰盖就占去1465万平方千米。因此,山岳冰川与大陆冰盖相比,规模极为悬殊。
漫慢无边的冰流在巨大的大陆冰盖上,将高山、深谷统统掩盖起来,只有极少数高峰在冰面上冒了一个尖。辽阔的南极冰盖过去一直是个谜,深厚的冰层将南极大陆的真面目掩盖了起来。用地球物理勘探的方法,科学家们发现,有许多小湖泊分布于茫茫南极冰盖下面,而且这些湖泊里还有生命存在。
分布于我国的冰川均属于山岳冰川。在第四纪冰川达到最盛时期的冰河时代,冰川在规模上得到极大扩展时,这些冰川也未发育为大陆冰盖。以前很多专家认为,青藏高原在第四纪时曾被一个大的冰盖所覆盖,即使现在国外有些专家仍持这种观点。但经过考察和论证,我国的冰川学者基本上否定了这种观点。
按冰川的物理性质(如温度状况等),可将冰川分为极地冰川、亚极地冰川和温冰川。极地冰川的整个冰层在整个一年的温度都比融点要低;亚极地冰川的冰层大部分仍在融点以下,仅有表面可以在夏季融化;而温冰川除了在冬季表层有冰结外,整个冰层都处于压力融点。极地冰川和亚极地冰川又合称冷冰川,多在南极和格陵兰分布;温冰川则主要发育在欧洲的阿尔卑斯山、斯堪的纳维亚半岛、冰岛以及阿拉斯加和新西兰等降水丰富的海洋性气候地区。
冰川的运动
19世纪初,几个登山者在阿尔卑斯山上不幸被雪崩掩埋在冰川粒雪盆里。当时有个冰川工作者推测说,40年后这几个人的尸体将在冰舌前出现。果然不出所料,43年后,这几个不幸者的尸体在冰舌前出现了,登山者同伴中的幸存者很快把尸体辨认出来。
1827年,一个地质工作者在阿尔卑斯山的老鹰冰川上修筑了一座石砌小屋。13年后,这座小屋向下游移动了1428米。我们知道,小屋本身是不会移动的,那么造成小屋移动的原因就是小屋的地基随着冰川向下运动,把小屋捎带着一起移动了。
这种像岩石一般的大冰块又怎么能移动呢?对此,冰川学家提出了不同的学说,但目前还都在争论当中。不过他们基本都同意,当冰块厚度达到30~45米时,就会发生变化。晶状的冰在冰川深处遭受重大压力时,就会变为半可塑性,受到地心引力而开始流动。
不过,目前还没有人知道冰川在什么地方和在什么温度时发生流动的。科学家通过凿隧道深入格陵兰的冰块里面,发现冰川是与地面坚实地冻结在一起的,但距地面0.3~9米的冰,却是在移动过程中。
不论冰川究竟是怎样移动的,可以相信的是,大多数冰川每天只移动2.5厘米或二三十厘米,有些冰川则是完全不移动。但也有移动速度相当惊人的。1966年,一位机师在加拿大育空区飞越史提尔山时,发现一条极壮观的冰川,每小时移动了0.6米,这样每天就一定15米左右!整个冰川长35千米、宽1千米多,有规律地向前冲行,所向披靡,一切东西都被它冲毁带走了。
许多世纪以来,冰川已使地球的面貌发生了很大的改观。冰川挟万钧之力冲凿地面,挖成北美洲五大湖和挪威沿海的峡湾,凿成阿尔卑斯山高耸的马特杭峰,以及掘成珞矶山脉那些惊险的峡谷等。
延伸阅读——西伯利亚冻原
西伯利亚冻原位于西伯利亚北部,是一片广袤的大平原,沿着北极冰盖的边缘绵延了3200千米,属于欧亚大陆最北部泰米尔半岛的典型景色,湖泊和沼泽星罗棋布,大部分地区苔藓遍布。
在上个世纪80年代的一个夏天,作家杰拉尔德与动物学家德罗尔在泰米尔半岛进行了一番游历。据他们记述,那里的冻土上苔藓和草本植物遍布,苔草之间还有许多小花夹杂其中。矮柳丛遍地都是,粉红的花在翠绿色的苔藓中茁壮地开放着。
那里每年有3个月的时间太阳是不落的,然而即使在仲夏,气温也只有5℃左右。冬季则有一段时间全是漫长的黑夜,不过要短于夏季太阳不落的时间。在这个时候,只有月光可见,极光则是偶尔可见。冬季的气温可降到-44℃,留给植物生长的时间很少,所以这里大多是多年生植物,而且为了免受寒风的侵袭,植物均较为矮小,生长也较为迟缓。
在冻原的下层,大部分土为永久冻土,最厚的冻土层达1370米之深。所有土壤到了冬季都会变成又紧又硬的冻土;而到了夏季,最上层的土壤会融化成一层薄薄的湿土,使植物能在此扎根并生长。湿土层的厚度在最北面只有150~300厘米,但湿土层越向南越厚,最厚可达3米多,即使是桦树和落叶松等植物也能茂盛生长。
在泰米尔半岛,有很多处均为龟裂的冻原,是一种不规则的蜂窝状特殊地貌,由垄埂将沼泽和小湖分割而成。这是由冰冻和解冻不断循环造成地面开裂形成的。在裂缝中,冰楔逐渐形成产生强大压力,地面从而凸起成垄,解冻的泥土和融化的冰水则随之沿坡而下聚成湖沼。
在冻原上,有时可以看见早已绝种的长毛猛犸的骨骼和长牙。几世纪来,西伯利亚人就是从冻土中挖出猛犸的长牙卖给象牙商。肩高4米多的猛犸也曾活跃在欧亚大陆北部和北美洲,其牙长达4米,约在1.2万年前灭绝。但不少猛犸的遗骸——包括完整的猛犸尸体,至今都保存在永久冻土中,主要在西伯利亚。第一具几乎完整无损的猛犸尸体,是1799年由一名找象牙者在利纳牛岛发现的,1803年完全挖掘出来,交给科学家进行研究。
泰米尔半岛的脊梁是贝兰加高原,高约为1500米。泰米尔湖位于高原南缘,属于是北极最大的湖泊,但只有3米左右的深度。春季湖里被融水注满,夏季有3/4的水会流入河流,冬天则全部结冰。这里的许多动物在冬季到来时都会向南迁徙到较为温暖的地方。在西伯利亚的西部,沼泽洼地一直从鄂毕河延伸到乌拉尔山脉,稀有的西伯利亚鹤就在鄂毕河下游度过夏天。