第15章 坡积——坡地混杂堆积(4)

（2）影响寒冻风化速率的主要因素有海拔、坡向、温度、降水、岩性构造以及地形。全球对比显示出中纬高山冰缘环境最有利于寒冻风化（朱诚等，1992b）。寒冻风化剥蚀率随高度的增加而加大，但岩性构造和水分条件会使之复杂化；阳坡的风化速率大于阴坡；气温在0°C上下波动的次数（冰融频率）和强度有利于风化；降水量和空气湿度大，会加速寒冻风化；颗粒粗大、成分复杂、构造破碎部位的风化速率大；局部的地形洼地有利于寒冻风化。

四、冰缘地貌与堆积

（一）石海、石河、冰缘岩柱（tor 岩突）

不规则原地块石分布于平坦或和缓山顶，坡度＜10°，基本无明显水平位移，是为石海（1），是冰缘区坡地堆积的启动端。如果粗大石块集中在坡地上部的线状浅沟中，长达百米或更长，则为石河（2）（图222）。若基岩崩塌造成倒石堆，巨砾集中于岩石坡脚下也不是石海，但常有此类误认。石海在山脊上可能与残留基岩岩突（tor）冰缘岩柱共生，这些都是寒冷冰缘环境下的地貌现象，但它们仍广泛残留在常态环境，如欧洲、亚洲和北美广大山地，都是寒冻风化的遗物。在现代常态环境的中、高山区，如华北五台山，华中神农架、太白山等2500—3000m以上部分高寒山区仍然属于冰缘环境，都有着上述地貌过程，这就是冰缘环境坡地上部（不包括坡脚）的实情。英格兰达特莫尔山顶上的残留冰缘岩柱或基岩岩突（tor）（图220）是一实例。

青藏高原及天山、阿尔泰山区有大片石海、石流坡发育，石海的发育高度随纬度向南而逐渐升高，如昆仑山石海海拔5000m，而喜马拉雅山石海海拔高达6000m（珠穆朗玛峰北侧绒布河谷旁），有纬度每降1°，石海升高150m左右的纬度坡降值（崔之久等，1996；崔之久，1981b）。其他石河、石流坡的发育高度也有类似变化规律，如太白山所处环境和纬度，石海在海拔3767m太白山主峰跑马梁一带广泛存在，石流坡下缘可达3400m（照片210）。

石海只发育在坡度＜10°的平坦山顶，如超过10°石块就会顺坡蠕动，产生水平位移，而石海的定义是不产生水平位移的。实际上，石海是典型的寒冷环境下的风化壳，存在有细粒物质在冻融作用下的垂直位移。从风化壳地带性分布而言，与热带亚热带花岗岩和石灰岩的红色风化壳的地位是相当的。迄今很少有石海厚度的报道。据了解，石海只发育于多年冻土带，只有在冻土上限以内才有频繁的冻融交替过程。把石块从基岩上分裂开也只能发生在冻土上限活动层之内。青藏高原一般的活动层厚度最多也只有3—5m。故推测石海厚度不会太厚。关于石海，在山西五台山还有个故事。徐霞客1643年考察五台山时，听老乡说，谓原来五台山蛇多为害，老百姓祝告上苍灭蛇，感动了上苍派神仙下凡把五台山顶上的石头翻了一遍，砸死了蛇除了害。于是五台山上经过翻动的石头被叫做“龙翻石”。这个故事非常生动地说明，所谓“石海”就是山顶上经过冻融作用而被翻动的基岩石块。如前所述，石海的海拔高度随纬度变化，同时也受经度影响。譬如，贺兰山的石海海拔为3500m，五台山的石海海拔为3000m，而北京西部山地——百花山，百草坪古石海海拔在2000m上下，大兴安岭奥克里堆山石海海拔1500m，随不同纬度以及温度和降水条件对石海均起着控制作用。

青藏高原无冰雪覆盖的基岩山顶，原地寒冻风化的石块构成石海，绝不是任何类型的冰碛。

集中在较宽（几十米）常态河槽中的巨石堆积绝不是石河。石河有严格的限定范围，如浙江新昌之“万马渡”是泥石流堆积，也绝不是什么“古冰川”现象，在当地曾立有标牌，认为是第四纪冰川遗迹，实与冰川无关。作者注。

大兴安岭地区属纬度冰缘带，但也有部分高度影响；仅就块石的形态和堆积规模而言，冰川形成的漂砾与冰缘作用形成的石海、石河有相似之处，均属巨砾组成的大片石块堆积。这种物质在大兴安岭北部、中部山地普遍出现。如岭北西林吉火车站附近绿林林场南9km处、布特哈旗的柴河林业局附近的淖尔河阶地上以及阿尔山一带等地，砾石的最大特点是岩性单一。如柴河桥所见全部由第四纪的“河谷玄武岩”组成，粒径可达2—3m，甚至4—5m，西林吉与劲涛的巨砾为花岗岩。其他地区的巨砾堆积，也均为玄武岩与花岗岩类，别的岩性少见。这种巨砾堆积并非冰川漂砾，因为冰川在形成和搬运过程中除从较远的冰川源头区携带了大量岩石碎块外，还不断刨蚀所流经的冰川谷，所以冰碛漂砾岩性复杂。而冰缘环境下形成的石海、石河除岩性单纯外且仅在一定的岩性中才易形成。如玄武岩与花岗岩类均是柱状节理发育的岩石，冰缘气候条件下，冻胀作用强烈，水体沿岩石的柱状节理冻结膨胀，使大块岩石易沿节理破裂成巨块，并在原地堆积成石海，或沿沟谷运动形成石河。故甚至在松嫩平原中的德都县五大连池第四纪火山区，大片玄武岩在晚更新世寒冷气候下形成的石海，也有人认为是冰碛漂砾。

有人将其称为块砾冰碛，这显然是不对的。

有人主张大兴安岭古雪线的高度分布在海拔500—800m。然而从大兴安岭附近地区的雪线资料来看，前苏联东西伯利亚南部、朝鲜、日本以及我国长白山晚更新世雪线高度均匀分布在海拔2200m±，而大兴安岭北部海拔最高的伊勒呼里山主峰仅为1528m，南部高峰罕山为1950m，黄岗梁为2029m。因此整个山地几乎全部低于周围山地的晚更新世雪线的高度，不可能形成冰川。目前大兴安岭北部年降水量只有350—500mm，年均温—5℃。而长白山年降水量达1000mm以上，年均温在—5——7℃。尽管降水已很多，年温也很低，同样不能形成现代冰川。因为夏季温度高而不能造成常年的积累。我们认为即使在晚更新世时，在大兴安岭也不可能出现相反的情况，其雪线高度大大低于邻区以及更北的地区，从而形成冰川。经实地勘察，例如位于满归东南高达1520m的奥科里堆山，从山下至山上未见任何古冰川的迹象。山下为冰缘宽谷，山坡为古泥石流坡和石河，已被冰后期上升的森林带所覆盖。林线直至1350m。再向上至山顶则为平坦的石海和成片的泥石流坡，已有偃松林发育其上。

总之，由于大兴安岭山体高度低（一般1000—1500m），第四纪晚更新世时虽然气候寒冷，但因降水量少，夏季热，导致山地均在雪线以下，始终处于冰缘环境中，而从未有形成冰川的条件。

（二）冻融泥流堆积层及泥流片、泥流层

1.泥流堆积层

大兴安岭的现代河谷中，在全新世黑土和砂砾石层之下，普遍堆积一套厚达数米至10m余的姜黄色砾石夹黏土、亚黏土层。杨怀仁（1955）、俞建章等（1964）也注意到此层泥砾的分布，认为是典型的冰碛泥砾。我们在呼盟岭南三旗（布特哈旗、阿荣旗、扎赉特旗）的一些河谷里做过20余条电测剖面和在黄岗梁地区（谢又予，1984）利用钻孔资料皆证实谷底普遍存在这套物质。通过比较分析，可以看出该沉积物的岩性和结构具有三个特点：（1）黏土、砂、碎石、砾石混杂，分选差，其中黏土含量占15%—60%，碎石含量占40%—75%，粒径3—8mm，局部1.0—2.5cm粒径的占多数，个别最大的为7cm。

磨圆度以次棱角状为主，多尖棱角状和半滚圆状；（2）砾石的岩性比较简单，皆为附近的基岩，有的砾石风化较强；（3）本层下面的基岩，普遍有厚4m至10m余的风化壳或风化破碎带，向下才逐渐过渡为新鲜坚硬的岩石（谢又予，1984）。

上述特点表明，原来的风化壳物质在冰缘环境下发育成大面积上的冻融泥流堆积。

从风化壳的发育来看，大兴安岭在中新世时，地壳比较稳定，气候温暖湿润，形成了遍布大兴安岭的所谓“布西期”夷平面。目前夷平面高出谷底60—80m。在强烈的冻融、冻胀作用下，山坡迅速后退以及夷平面上的风化壳通过坡面侵蚀作用带入河谷中，于是形成了上述大面积的冻融泥流堆积。上述“泥砾”中的砾石粒径小，岩性成分单一，砾石的排列有一定的方向，堆积层有蠕动的痕迹等特点，都不是冰碛的证据。另在诺敏河大脑袋山剖面，在厚达10m的冲积砾石层下面，存在着浅绿黄色、黄灰色的混杂堆积。由砾石、砂和黏土组成的混杂堆积物中，砾石大多为中酸性火山岩和花岗岩等，粒径一般为3—4cm，大部分见有一定程度的磨圆。缺乏巨砾或大漂砾，厚达8—27m。下伏地层为花岗岩，并发育风化壳。另在姚儿河镇西坝址剖面（图226），在厚达18—30m的冲积砂砾层下面，也有一套灰黄色混杂堆积。粒径多为1—3cm，砾石多经磨圆，厚达10—15m。在大兴安岭西坡的贝尔茨河、根河和乌奴耳河等河流的谷底，在厚达1—2m的冲积层下面，也普遍有5—10m厚的混杂堆积。

2.冻融泥流片和泥流舌（泥流坡坎及泥流阶地）

现代冻融泥流片和泥流舌在我国东北、西部高山遗迹、台湾高山具有大片分布，经过此类地区的公路排水沟，靠山的一侧经常有崩塌的泥流块填充。但山坡上的泥流片或泥流舌并未中断，显示它们有很明显的蠕滑速度，可以即时补充已坍塌部分，对公路的可知天山地区泥流舌（阶地）冻融蠕流速率比上述其他地区中最快的斯匹茨卑尔根还快2—4倍。基本同前述寒冰风化速率分布规律一样（表26）。主要原因是在中纬度山地，冻融频率要高于高纬度区和极地。此外，在对比表中天山山坡坡度一般较大，除波兰Karkonosze山外，坡度是最大的。这说明在中国天山等山地进行道路建设时，选线时要注意道路走向与坡向、地层走向等之间的关系；一般阳坡冻融蠕流速率大，顺地层层面坡速率大，垂直地层走向坡速率小。这也反映蠕流速率同样受地层走向，甚或岩性等因素影响。

在青藏高原风火山垭口南侧，每一泥流阶地前缘高数十厘米，宽1—2m，阶地向坡下方向倾斜。朱诚（1992a、b）通过对天山泥流阶地活动层中上部实测，发现距阶面0.5m左右深处的蠕移速率大于表层，与国内学者提出的泥流舌和泥流阶地蠕移速率自地表向下减小的结论不一致。天山乌鲁木齐河流域望峰冰碛平台和拉尔墩达坂活动型泥流舌（阶地）的冻融蠕流速率则分别为25cm/a和49cm/a。

（三）石冰川及其堆积结构石冰川是冰缘区重要的地貌和堆积类型，是成因和运动机制十分复杂的一种冰与岩块碎屑的混合运动体。我国石冰川类型齐全，既有发育于干旱、半干旱气候下连续多年冻土带内的，如青南藏北高原和天山，又有发育于海洋性气候条件下的岛状多年冻土带内的，如贡嘎山和阿尔泰山区［李树德（冰川所）等，1987］。

崔之久（1984）在我国昆仑山青藏公路附近（35°40′N，94°E）发现并命名了一种新的石冰川形态成因类型——昆仑山型石冰川，进而将世界上的石冰川分为4个类型：

昆仑山型、科罗拉多型、阿尔卑斯型和阿拉斯加育空型（图230）。其中阿尔卑斯型发育在海洋性气候条件下，其余三个类型发育在大陆性气候条件下。

我国天山的石冰川主要有两个类型，天山西部主要为阿尔卑斯型，东部为科罗拉多型。前者为舌状石冰川，后者为叶状石冰川。有些含细粒物质较多的泥流舌，如昆仑山青藏公路经过的惊仙谷北口西侧坡麓的一条泥流舌，实际上是石冰川的一个变种。

石冰川分布高度大多在雪线附近或稍低于雪线。但科罗拉多型石冰川则几乎全部由倒石锥或倒石堆前缘堤演化而来，其分布高度大大低于雪线。石冰川的动运形式以冻融蠕移为主，其活动层还具有冻胀、冻融分选和挤压槽脊等现象。现代活动石冰川所在地平均气温大多在—2℃以下，干旱区石冰川可以作为重要的水资源（图228，图230，图231）。在天山乌鲁木齐河源也有倒石堆经过蠕动而演变成石冰川。

天山乌鲁木齐河源区的石冰川，大多数集中出现在海拔3400—3600m，石冰川长10—265m，平均70m；宽35—500m，平均150m。发育在北坡（坡向NW22.5°—22.5°NE）的石冰川占52%，西坡（SW247.5°—295.5°NW）占35%，北东坡（NE22.5°—67.5°NE）占10%，南坡（SE157.5°—202.5°SW）占3%。可以看出，绝大多数石冰川发育在阴坡，发育在阴坡和半阴坡的石冰川占84%。冰碛型石冰川仅占6%—10%；倒石堆型石冰川占90%—94%。倒石堆型石冰川补给区长205—800m，平均560m；高差140—500m，平均390m；补给区上限（分水岭）海拔3400—4200m。海拔3400—3600m石冰川强烈发育（图232）（朱诚，1992a）。

乌鲁木齐河源区年均降水400—440mm，石冰川发育地段的年均气温—2——8℃。

沙湾头道河子、大南沟源区年均降水量500—600mm，年均气温0——9℃。乌鲁木齐河源区石冰川发育地段的地温，海拔3348m的年均地温—0.7℃，3497m为—1.6℃，3900m为—5℃。朱诚（1992a）根据电测深曲线解译推测天山乌鲁木齐河源区的石冰川具三层结构——活动层、永冻层、不冻层。

石冰川的物质组成：主要由两部分组成，碎屑占70%—80%，冰占10%或更多。

冰碛型石冰川的碎屑来自冰碛物及少量两侧山坡上滚落下来的碎屑。倒石堆型石冰川由倒石堆演化而来，并不断接受倒石堆碎屑的补给。

石冰川堆积结构比较（A）及RG3剖面（B）（朱诚，1992a）根据石冰川分布部位和古冰碛垄分布判断，天山石冰川是冰后期的产物。乌鲁木齐河源石冰川均分布在末次冰期冰碛垄范围之内。个别石冰川由新冰期和小冰期的冰碛物组成。沙湾头道河子等地冰碛型石冰川大部分由小冰期的冰碛物演化形成。

因此，可以推断天山石冰川形成年龄有三组：最老的一组位于末次冰期冰碛垄之上，新冰期冰碛垄之下，约10000aBP；较老一组形成于新冰期之后，约3500aBP；较新组形成于小冰期之后，为300—400aBP。与对阿尔卑斯山的研究得出同样的结论（朱诚，1992a）。

（四）成层坡积