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  • 為什么冰川會(huì)流動(dòng)?

    學(xué)明郎

    由于積雪在陽(yáng)光的照射下融化,因受周圍低溫影響,馬上又凝結(jié)成冰;有些則在重壓的作用下,壓緊凝結(jié),形成冰。這些冰隨著體積和重量的不斷增加,最終成為冰川冰。冰川冰繼續(xù)發(fā)展,當(dāng)重力大于地面摩擦力時(shí)便會(huì)發(fā)生流動(dòng)。有時(shí),冰川在自身重力的作用下,也會(huì)發(fā)生塑性流動(dòng)。

    冰川運(yùn)動(dòng)主要是受自身重力的影響,沿著地形運(yùn)動(dòng)。在冰川下部,由于上部冰層的壓力和上游冰層的推力,老是處于受力狀態(tài)。同時(shí),下部冰層的融點(diǎn)由于受壓比上部冰層稍低,使下部冰層更接近于融點(diǎn)。在一個(gè)暢通的山谷中,冰川流動(dòng)時(shí)最大流速出現(xiàn)在冰川表面,愈近谷底速度降低,這種運(yùn)動(dòng)方式叫做重力流。

    如果冰川運(yùn)動(dòng)過程中,在前方遇到突起的基巖或運(yùn)動(dòng)變緩的冰塊的阻塞,就在那里形成前擠后壓的剪應(yīng)力,這種流動(dòng)方式叫做阻塞重力流。許多海洋性冰川上出現(xiàn)的形象十分奇特的弧形連拱,就是冰川運(yùn)動(dòng)過程中,中間和兩邊速度不一而產(chǎn)生的。

    冰川表面常有許多裂隙,有些裂隙有幾十米深。裂隙的存在,說明冰川有脆性。不過,經(jīng)過數(shù)百年的調(diào)查觀測(cè),冰川上的裂隙極少超過六十米深。多數(shù)裂隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個(gè)深度就閉合了。這又說明冰川下部是塑性的,它可以“柔軟”的適應(yīng)各種外力作用而不致發(fā)生破裂。

    因此,可以把冰川分為二層,表面容易斷裂的這層叫做脆性帶,而下部“柔軟”的那層叫做塑性帶。塑性帶的存在是冰川流動(dòng)的根本原因。就冰來說,由于它容易實(shí)現(xiàn)晶體的內(nèi)部滑動(dòng),是有利于表現(xiàn)出塑性變形的。但是,當(dāng)外力突然增高時(shí),很容易超過冰的破裂強(qiáng)度,發(fā)生脆性變形(斷裂)。只有在緩慢加荷并長(zhǎng)期受力時(shí),冰才能充分顯現(xiàn)出塑性變形的特色。我們知道,物體在長(zhǎng)期受力時(shí),哪怕這種力較小,也會(huì)產(chǎn)生塑性變形。

    在冰川下部,由于上部冰層的壓力和上游冰層的推力,老是處于受力狀態(tài),使下部冰層的塑性表現(xiàn)得比較充分。同時(shí),下部冰層的融點(diǎn)由于受壓比上部冰層稍低,使下部冰層更接近于融點(diǎn),因而塑性變形更易實(shí)現(xiàn)。這樣,冰川下部出現(xiàn)塑性帶就不難理解了。而冰川表層,缺乏長(zhǎng)期受力這個(gè)重要條件,當(dāng)外力突然增加時(shí),往往作彈性或脆性變形,成為脆性帶。