高原冰原的区域海拔关系

许多山区冰川作用的重建都忽略了高原对冰川作用的潜在影响冰川物质平衡，可能是因为早期的研究主要集中在高山地区。但一般控制在高原上冰原由曼利(1955年，1959年)建立。他认为，冰川顶部的宽度越大，垂直于主要积累季节的风，就越接近区域雪/冷杉线，冰盖就能持续存在。图16.1显示了取自曼利原始出版物的数据(曼利，1955)

图16.1显示曼利的原始数据(附幂律)，以及北挪威峰会的附加数据。(摘自Rea et al. 1998)。

峰顶宽度(m)

图16.1显示曼利的原始数据(附幂律)，以及北挪威峰会的附加数据。(摘自Rea et al. 1998)。

与Rea等人(1998)补充的来自挪威北部的其他数据。图16.1中的曼利曲线可以用幂律来近似:

其中sh为峰顶高度，a、c为经验常数，sb为垂直于优势累积风向的峰顶宽度。这个方程可以用来评估冰原的存在，如果冰原线高度可以从其他来源(例如。侧碛海拔)，其中ELA和firn线被假设为同一条(Porter, 2001)。高原面积减小，高原高度必然增加，积温相应降低，因此形成的冰更可能是基于冷的和非冰的侵蚀性的，从而减少重大地貌影响的可能性。在这种情况下，重要的是利用在高原辐射的山谷中发现的证据来约束冰川几何形状，并使用其他技术(例如侧向冰碛的最大海拔，来自corrie和alpine风格的堆积面积比(AAR))来建立当地的防线/ELA山谷冰川)．利用图16.1和上面的方程就可以确定可能存在的冰原。

16.3当代高原冰原

16.3.1加拿大北极的埃尔斯米尔岛

高原冰原排水狭窄出口冰川(Evans 1990a, b;Rea等人，1998;图16.2)。高原冰原和相关出口冰川形成的典型地貌组合与三种沉积环境有关:

1.高原表面

2.峡湾/槽冰边缘沉积中心

3.起伏的基岩低地。

埃尔斯米尔岛西北部的高原峰顶的特征是薄的，经常是斑驳的残余物或风化的基岩表面。在某些地区，碎屑的岩性特征与基岩完全相似，表明其为原生风化成因。一些高度风化的不规则物散布在高原上，记录了该地区不明年代的区域冰流。残余物的保存表明冰川覆盖是基于寒冷和保护性的。在高原上及其周围，诊断以冷为基础的冰层覆盖的其他特征也很明显(O Cofaigh等人，2003年)。峰顶没有明显的冰川侵蚀功能通常以发育良好的有图案的地面特征和岩石为特征。高原撤退冰的利润率通常记录为融水切口进入残渣和/或基岩，表明边缘排水而不是冰下排水(图16.3)。

在峡湾/槽冰边缘环境中，可能存在相当厚的预先存在的沉积物，可用于冰生侵蚀、运输和再沉积。围绕单个高原的山谷系统直接从侧流/原冰流接收沉积物，导致厚厚的山谷底部层序和冲积扇的积累。在埃尔斯米尔岛上，一连串的沉积而切口主要由glacio-isostatically

4 i0冰川LANDSYSTEMS

图16.2加拿大高北极地区埃尔斯米尔岛西北部高原冰原的部分斜向航空照片(1950年)。(加拿大能源、矿业和资源公司T408R-222)

影响海平面变化(英格兰，1983;埃文斯,1990)。通常情况下，从高原冰原出发的山前裂片阻碍了区域排水，形成了广泛的冰坝湖泊。埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾以南高原冰原的航空照片(图16.4)清楚地展示了发育良好的河流阶地和沿北侧排水的山前裂片边缘切割的冲积扇。主要河流中游的广泛地层剖面包括三角洲前积层和其他冰川湖沉积，记录了北部山前裂片的推进对排水的拦阻。逆冲-块状冰碛杂岩的发育，由古老隆起的冰川沉积、冰川湖泊沉积或冰川河流沉积组成(Evans, 1989b;埃文斯和英格兰，1991,1992;图16.5)在这种冰推进过程中是常见的。在冰川-均衡的高海平面时期，这种改造过的谷底沉积物的覆盖、夹带和随后的释放导致水下或接地线扇的沉积(图16.6)。的冰接触沉积物用于划分从周围高原发出的出口的前边缘位置(Evans, 1990a)。前出口冰川的横向边缘通常以岩石冰川(Evans, 1993;O Cofaigh et al.， 2003)。

图16.3 A)埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾附近高原冰原的部分航拍照片(1959年)加拿大北极高地(A 16760-99, Energy, Mines and Resources, Canada)。B)当代冰边缘融水通道形成于加拿大高北极埃尔斯米尔岛东部一个高原出口叶瓣的口部。

图16.4加拿大高极地区埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾南部高原冰原的部分航空照片(Al6760-l0l，能源、矿山和资源，加拿大1959年)。注意切口和梯田谷底沉积物。这些沉积物具有冰湖、冰河和冲积扇的成因，记录了出口冰川对河谷的淤积作用。切口是由于山谷引流和冰期所致地壳均衡反弹/相对海平面下降。

图16.4加拿大高极地区埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾南部高原冰原的部分航空照片(Al6760-l0l，能源、矿山和资源，加拿大1959年)。注意切割和梯田的谷底沉积物。这些沉积物具有冰湖、冰河和冲积扇的成因，记录了出口冰川对河谷的淤积作用。切口是由山谷排水和冰川均衡反弹/相对海平面下降造成的。

一些高原的边界是起伏的基岩低地，而不是峡湾/槽系统。该区缺乏厚层序，制约了冰碛层和冰接触冰川沉积的发育。一个典型的基岩低地以前被扩张的高原冰帽所覆盖，在阿姆斯阿姆斯特朗角的南部，菲利普斯入口(图16.7)。该地区的特征是薄而不连续的直到单板，广泛的基岩暴露和残留物。利用废弃的横向融水通道绘制这些地区冰川的存在和退缩，使其在地貌上与高原峰顶相似。

迄今为止提出的证据与当高原作为单独的积累中心时，冰盖覆盖范围更有限有关。随着冰川作用的继续，高原冰原也将如此

图16.5加拿大高北极埃尔斯米尔岛西北部高原冰原出口冰川叶边缘，由冰川河流沉积和冰川湖泊沉积物组成的逆冲块状冰碛。

图16.6加拿大高北极埃尔斯米尔岛西北部峡湾头部的水下接地线风扇。主图为插入图中断面面位置。风扇是由冰川出口叶中流出的融水建造的，这些融水是由围绕峡湾的高原冰原滋养的。冰川叶从左向右流动，占据了峡湾的头部，因此，至少在最初，挡住了前景中的主要山谷。位于扇面上坡的砾石丘划分了冰川边缘。

图16.6加拿大高北极埃尔斯米尔岛西北部峡湾头部的水下接地线风扇。主图为插入图中断面面位置。风扇是由冰川出口叶中流出的融水建造的，这些融水是由围绕峡湾的高原冰原滋养的。冰川叶从左向右流动，占据了峡湾的头部，因此，至少在最初，挡住了前景中的主要山谷。位于扇面上坡的砾石丘划分了冰川边缘。

图16.7埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾阿姆斯特朗角以南起伏的基岩地形。中距离的河谷是由最后一次冰川作用期间从扩张的高原出口叶进入基岩低地的融水切割而成的。该视图显示了典型的高原出口向基岩地形推进的till单板、残留物和基岩暴露。

图16.7埃尔斯米尔岛西北部菲利普斯湾阿姆斯特朗角以南起伏的基岩地形。中距离的河谷是由最后一次冰川作用期间从扩张的高原出口叶进入基岩低地的融水切割而成的。该视图显示了典型的高原出口向基岩地形推进的till单板、残留物和基岩暴露。

开始合并，最终被区域冰盖淹没，可能会留下自己的地貌特征。类似地，一些包含高原冰原的线性侵蚀景观可能主要由内陆山区地形提供的出口冰川主导，如埃尔斯米尔岛东部的情况(例如Rea et al.， 1998;England et al.， 2000)。局部冰的响应时间较短，导致高原冰在冰消期早期变薄，并允许来自内陆的响应较弱的主干冰川形成区域地貌印记。图16.8显示了沿埃尔斯米尔岛东部海耶斯峡湾南壁切割的低轮廓横向融水通道。这些水道记录了海斯峡湾干冰川的衰退，在最后一次冰川作用期间，它排干了扩张的威尔士亲王冰原。在峡湾南部的Thorvald半岛高原山顶上，最近再生的高原冰帽明显已经消退到足以在冰川消冰期间切开区域冰配置的融水通道。在这样的地理/冰川动力学背景下，高原冰原和区域干流冰川地貌的区分对于精确重建古冰川作用显然是必不可少的。

16.3.2北挪威16.3.2.1 Lyngen

林根半岛南部以Jiek'kevarri峰(1833米)为中心的冰川为高原冰原和山谷出口冰川提供了一个极好的例子(图16.9)。从高原到以冰崩为主的山谷，这里的冰供应非常紧张。目前

图16.8加拿大高北极埃尔斯米尔岛东部，Thorvald半岛高原冰原流入海斯峡湾。横向融水通道沿海斯峡湾南壁出现，记录了最后一次冰川作用结束时峡湾主干冰川的衰退。来自Thorvald半岛高原冰原的出口冰川自形成以来已经跨越了融水通道。

图16.8加拿大高北极埃尔斯米尔岛东部，Thorvald半岛高原冰原流入海斯峡湾。横向融水通道沿海斯峡湾南壁出现，记录了最后一次冰川作用结束时峡湾主干冰川的衰退。来自Thorvald半岛高原冰原的出口冰川自形成以来已经跨越了融水通道。

冰川高原往往相当小，其中杰克瓦里是该地区最大的，面积为3.70平方公里，远远高于区域冷峰线。在冰原边缘和较低的非冰期高原上，无处不在的原生块地覆盖;在某些地方，可以在块场中观察到条带，反映了下面层状辉长岩中的条带。尽管高原上存在易于移动的块场材料，但冰盖的冷性(Whalley等人，1981;盖里特利等人，1988;Gordon et al.， 1988)和微不足道supraglacial碎片源限制河床侵蚀和冰碛形成,分别。一些局部侵蚀可能发生在存在出口冰川的高原边缘，例如Balgesvarri的北侧(图16.9)。Gordon等人(1988)和Gellatly等人(1988)强调了融水通道的缺失，尽管在Bredalsfjellet的残冰覆盖边缘观察到了融水(图16.9)。看来，低床坡角产生融水积水，但这不足以形成明显的渠化排水。因此，在以冷为基础的高原上，以前冰川覆盖的证据是非常微妙的。

在高原以下的山谷中，其地貌特征与传统上预期的任何温带山谷冰川相似山的环境。在冰与海接触的峡湾主要冰川消退后，与冰接触的三角洲划定了以前的冰川边缘。在这些三角洲的河谷上游，大量的冰川河流沉积沉积在坡度较低和过深的河谷段。一连串的巨石、正面和侧面冰碛记录了山谷中的冰缘。在犁盖层在基岩上形成薄层的地区，纹纹和罗彻斯moutonnées主导了冰川作用的地貌特征。

图16.9航空照片(1978年)，以林格斯达伦山头的杰克瓦里为中心的高原和山谷景观(Fjellanger Wideroe 7802, 33-8 - 5820)。冰川名称见图16.17)。

16.3.2.2 Troms-Finnmark

该地区的高原比在Lyngen发现的高原更低和更大(在Lyngen发现的高原被解剖)，因此倾向于作为出口冰川的积累中心，风格与埃尔斯米尔岛西北部的例子类似。出口以冰瀑的形式陡然进入山谷头部，并与上面的主要冰原相连(图16.10)。一般高原的垂直范围最多在100-200米数量级。许多表面相对平坦，坡度角一般小于10°，只有在向上隆起的区域才会变陡(Rea et al.， 1996a)。这些更大，更低的冰原在压力融化在床上滑动(Rea和Whalley, 1994)。一些冰缘终止于LIA期间产生的冰碛后面(Gellatly et al.， 1988;图16.11)。在冰周围的地方

图16.10 Langfjordj0kelen的主出口，从基岩高原(800-1000 m)陡然下降到300 m以上的河口。

图16.11 0ksfjordj0kelen东缘的巨石/冰碛。中间的地面显示冰直接从高原边缘俯冲下来，从而阻止了冰碛的形成。还要注意冰下排水。

边缘，自LIA以来的后退暴露，基岩采石和磨损的结果是明显的(Rea和Whalley, 1994,1996)。对冰下洞的测量和对冰下沟道化流出流的观测表明，至少在冰原边缘的部分地区，冰处于压力熔点(PMP)(图16.11)。

非侵蚀性冰也存在，这可以从保存有图案地面(图16.12)的广泛区块区、严重风化的冰原和基岩以及缺乏冰碛看出。一些基岩地区显示出“更古老”的迹象冰川下的侵蚀但随后的风化程度表明，这最有可能发生在至少早于魏克塞尔时代的冰川期。在某些地方，岩块的厚度超过了1米，并且经过了霜分选，尽管在Oksfjordjokelen周围的岩块中没有发现永久冻土(Rea等人，1996a, b)，这与Lyngen的较高高原不同(Gellatly等人，1988)。在这两个地区的研究表明，这些岩块代表了风化序列的遗迹，其年代可能是更新世以前(Rea et al, 1996a, b;Whalley et al, 1997)。

Evans等人(2002)对以0ksfjordjokelen为中心的高原冰川作用的地貌影响进行了全面评估，认为冰川衍生物质的最大积累发生在山谷中的侧向和侧向锋侧冰碛。这些冰碛的砾石性质和单个砾石的角度表明，岩石雪崩和岩石从广泛的基岩悬崖坠落是碎片的主要来源。冰碛不对称性证明了某些盆地内悬崖暴露的变异性。马修斯和佩奇，1982年;Benn, 1989;埃文斯,1999)。岩石冰川在一些陡峭的基岩壁下发育，反映了当地较高的碎片供应率。在冰川下产生的一些物质结束碛，除了roches-moutonnées和零碎的直到封面，证明基底滑动，河床侵蚀和泥沙沉积。这很大程度上可能是由于基面冰通过连接高原顶部冰川和山谷出口冰川的陡峭冰瀑时的应变加热引起的。当高原出口冰川终止于周围的峡湾头时，它们有时会沉积冰架冰碛，这表明存在寒冷的口鼻。在一些峡湾岬的浅海水域，由De Geer冰碛和冰接触，gilbert型三角洲记录了河口的退缩。

图16.12 0ksfjordj0kelen边缘以外的风化基岩和地块显示出有图案的地面。

16.3.3冰岛

的温带冰川冰岛的冰口至少在一年中有一部分时间主要以潮湿为基础，在冬季由于季节性大气寒潮的渗透，在大多数边缘形成了狭窄的冰冻区(见Evans, 2003)。除了由于过度深度的过冷而“冻结”大量碎片的冰川(Spedding和Evans, 2002)外，富含碎片的基底冰层序通常很薄或不存在。石柱或火山口是冰川作用极限地区小型高原冰原堆积的理想地理特征，例如@orisjokull、Eiriksjokull和Hrutfell，它们围绕着较大的Langjokull冰盖、西北部的Drangajokull和南部的Torfajokull。由于缺乏冰外碎屑来源，在高原表面滋养的冰川不太可能积累大量的冰上碎屑(Rea et al.， 1998;埃文斯，在新闻界)。然而，大量的岩崩碎片堆积在一些出口冰川的侧面边缘，它们从高原边缘的悬崖上下降(图2)。

16.13)。因此,横向碛是仅在陡峭悬崖下的边缘发育，因此在单个出口叶上不连续和不对称。在一些高度活跃的岩壁下，岩屑的供应足以在山谷头后退时掩埋冰川冰，从而产生冰芯的侧向冰碛和距石脚岩冰川(图16.13)。除了活动岩壁的影响外，高原出口冰川在山谷头消退期间沉积了侧锋冰碛的嵌套序列。然而，在许多冰岛高原冰原的边缘，每年的推冰碛并不明显。相反，山谷底部覆盖着一层巨石贴面，在个别的侧锋冰碛处加厚(图16.13)。这种类型的耕地覆盖表明，冰川只是将风化层从高原峰顶运送到附近的山谷头，而冰边缘仍然存在只是对频率低于年度周期的气候信号的响应。raybet雷竞技最新

大量的碎石冰碛已经在高原峰顶上形成，例如在@orisjôkull的西南边缘，尽管下面的冰芯的范围是未知的(图。

16.14)。冰碛表明，至少部分冰川床是暖基的，能够侵蚀风化层和/或基岩。一些风化层被清除的地区表明冰川冰从高原下降到周围的山谷(Rea et al.， 1998)。在其他地方，高原地貌以融水通道为主，甚至局限于融水通道，表明主要是冷基冰和/或无效的冰下侵蚀。

16.4高原冰原动力学

为了编制高原冰原陆系，了解高原峰顶冰川化的动态和类型是非常重要的。广义上讲，冰川作用类型可分为两种，每种类型代表不同的冰川作用阶段:

•大规模冰盖(冰盖)通常在完全冰川条件下经历，地形被淹没，对冰流方向的控制较小

•较小规模，区域到局部尺度的冰川作用，冰源集中在高原上，冰分布的模式由该地区的海拔和纬度决定(在高度分层的小高原景观中，如林德斯达伦，在这一冰川化阶段的部分时期可能存在，也可能不存在)

图16.13 @orisjokull西北边缘出口冰川的航拍立体影像(Isgraf/Loftmyndir和University of Glasgow, 1999)。可见不对称发育的冰川上侧碛和前缘侧碛，其分布受基岩峭壁相对于冰缘位置的控制。比例尺代表1公里。

图16.13 @orisjokull西北边缘出口冰川的航拍立体影像(Isgraf/Loftmyndir和University of Glasgow, 1999)。可见不对称发育的冰川上侧碛和前缘侧碛，其分布受基岩峭壁相对于冰缘位置的控制。比例尺代表1公里。

完全冰川条件的出现通常会导致年气温下降，确保新形成或扩大的高原冰原可能以冷为基础。这种冷基冰在高原表面起着保护层的作用。逐渐地，随着更大的区域和大陆冰块的增长，厚厚的山谷冰川和最终可能形成冰流，这些冰流(周期性地或长期地)到达PMP，使冰川侵蚀和山谷过度加深。这是典型的“选择性线性侵蚀”(Sugden, 1968;1974年)，它被认为是形成贯通山谷和过度加深有利方向的山谷的原因。正是在冰期的这一阶段，漂流物可能被运到高原上(见上图的埃尔斯米尔岛;爱丁堡,1968;苏格登和瓦茨，1977;Rea et al.， 1998)。

图16.14 @orisjokull火山西南角的航拍照片(Isgraf/Loftmyndir和格拉斯哥大学，1999)。在小冰期的最大限度，形成了大量的碎石、冰芯冰碛，表明冰川边缘已经侵蚀和运输了下面的块状区域。比例尺代表0.5公里。

图16.14 @orisjokull火山西南角的航拍照片(Isgraf/Loftmyndir和格拉斯哥大学，1999)。在小冰期的最大限度，形成了大量的碎石、冰芯冰碛，表明冰川边缘已经侵蚀和运输了下面的块状区域。比例尺代表0.5公里。

在局部地形控制的冰川覆盖条件下，高原上的冰较薄，但会随着高原面积的增加而变厚。正是在冰期的这一阶段，热状况可能变得更加复杂。为了使冰原在高原上形成或扩大，显然必须有一个正的质量平衡。Manley(1955)和图16.1表明，有一个重要的区域/高度关系决定了高原冰原的积累。简单地说，在临界峰顶尺寸以下，高原越小，它就必须高于冰原线以支撑冰原，因此，冰的温度就越低。因此，最温暖的冰将在最低的高原上发现，图16.1表明，这将倾向于有较大的冰原。因此，在高山线之上的高原上形成的冰(例如林德斯达伦)最有可能是冷基的，而且是非侵蚀性的。在某些情况下，冰可能达到PMP(例如0ksfjordj0kelen)。在极地地区，堆积温度较低，即使是在最低海拔，大型冰原也不太可能达到其底部的PMP。然而，冰原越大，产生清晰地貌特征的可能性就越大。

由于坡角较浅，高原冰基底层的基底剪应力和应变速率较低。在床层变陡的区域(即向出口)，则发生相反的情况。如果基础冰的温度接近PMP时，应变加热的增加可能足以诱导基底融化从而导致滑动(例如前面提到的Balgesvarri)。在这一点上，冰川将开始侵蚀河床。基底冰也可能到达冰原边缘部分附近的PMP。例如，0ksfjordj0kelen的高原终止边缘至少有两部分是基于温度的(Gellatly et al.， 1988;Rea和Whalley, 1994)，并侵蚀河床产生冰碛;在冰岛的@orisjokull火山西南边缘也出现了类似的情况(见上文)。这些地方的冰可能会到达PMP，原因如下:

1.融水渗向床面

2.夏日暖流穿透薄冰

3.应变加热随床面倾角增大而增加，或

4.这些因素的某种组合。

继续阅读:高原冰原陆地系统

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