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冰川雕刻出的U型山谷:移动冰盖如何重塑山体轮廓的痕迹

U型山谷就是冰川侵蚀最典型、最令人印象深刻的杰作之一。以下是移动冰盖(更准确地说,是山谷冰川山地冰川)如何塑造U型山谷并重塑山体轮廓的过程:

初始状态:V型河谷

  • 在冰川形成之前,山脉通常已经被河流切割出深邃的、横截面呈V型的山谷(河流河谷)。河流向下侵蚀作用强于向两侧侵蚀。

冰川形成与填充

  • 气候变冷,降雪积累量超过消融量,在高海拔地区形成永久性积雪区(粒雪盆)。
  • 积雪在重力和压力作用下逐渐压实、结晶,形成冰川冰。
  • 冰川冰在重力驱动下,开始像“冰河”一样沿着既有的V型河谷向下缓慢流动,逐渐填满整个山谷。

冰川的侵蚀作用:重塑山谷

  • 巨大的重量和压力: 冰川冰极其厚重,施加巨大的压力于谷底和谷壁的基岩上。
  • 磨蚀作用: 冰川底部冻结并携带了大量的岩石碎屑(包括砾石、砂、粉砂)。这些碎屑在冰川移动过程中,像砂纸一样不断地研磨刻划下方的基岩和两侧的谷壁。这是塑造U型谷最主要的过程。
  • 拔蚀作用: 冰川在压力下流动时,其底部的融水渗入基岩裂缝并再次冻结。水结冰膨胀产生的巨大力量可以将岩石块从基岩上拔起、松动,并冻结在冰川底部,随冰川一起移动。这进一步加深和拓宽了山谷。
  • 集中在谷底和谷壁的侵蚀:
    • 谷底: 冰川的侵蚀力量主要集中在谷底,特别是较厚的冰川中心部分。这使得谷底被显著地加深刨平,形成宽阔、平坦或略微上凸的谷底。
    • 谷壁: 磨蚀和拔蚀作用同样作用于两侧谷壁,不断削切谷壁,使其变得陡峭笔直
    • 山脊: 冰川对山脊顶部的侵蚀相对较弱。同时,相邻山谷冰川对各自谷壁的侵蚀会使得山脊变窄、变尖。

U型谷的形成

  • 冰川的侵蚀作用(磨蚀和拔蚀)主要作用于谷底和谷壁,而对山脊顶部作用较弱。这种选择性侵蚀导致:
    • 原有的V型河谷底部被拓宽
    • 河谷底部被加深刨平
    • 河谷两侧谷壁被削直变陡
    • 最终,河谷的横截面从“V”形变成了宽平底、陡直壁的U形

其他相关地貌特征:重塑山体轮廓的证据

  • 悬谷: 较小的支冰川汇入更大的主冰川时,由于主冰川侵蚀能力更强(冰更厚、压力更大),会将主谷侵蚀得更深。当冰川消退后,支谷(较小冰川侵蚀形成)就会高悬在主谷(较大冰川侵蚀形成)的谷壁之上,形成悬谷。悬谷下方常有瀑布飞泻而下,这是冰川侵蚀差异性的明显证据。
  • 三角面: U型谷的陡直谷壁常被后期发育的、侵蚀能力较弱的V型河谷(现代河流)切割,在U型谷壁上形成三角形梯形的断面。
  • 冰斗、刃脊、角峰: 在U型谷的上游源头,冰川的侵蚀形成了半圆形的冰斗。相邻冰斗后壁的不断后退侵蚀,使得它们之间的山脊变得像刀刃一样锋利,称为刃脊。三个或更多冰斗向不同方向侵蚀交汇,则形成尖锐的金字塔形山峰——角峰(如马特洪峰)。这些都是冰川重塑山体轮廓的直接结果。
  • 冰川擦痕和磨光面: 在U型谷的谷底和谷壁基岩上,常可见到由冰川携带的砾石刻划出的平行擦痕,以及岩石表面被磨蚀得非常平滑的磨光面,这些都是冰川磨蚀作用留下的微观证据。
  • 冰碛地貌: 虽然主要是沉积作用,但冰川搬运和沉积的物质(冰碛物)也会堆积在U型谷中(如侧碛垄、终碛垄),进一步改变谷地的轮廓。

总结:

移动的冰川就像一把巨大的、沉重的、携带砂纸的锉刀。它沿着原有的山谷流动,利用其巨大的重量、冻结-融解机制以及携带的岩屑,集中力量侵蚀谷底和谷壁,将其刨平、削直、加深、拓宽,同时相对保留山脊部分。这种独特的侵蚀模式将河流的V型谷改造成为具有宽阔平底和陡直侧壁的U型谷。U型谷的存在,连同悬谷、冰斗、刃脊、角峰、冰川擦痕等地貌一起,清晰地记录了冰川曾经存在并深刻重塑了山体轮廓的历史。它们是解读过去冰川活动最直接、最有力的地形证据。