第19章 冰川堆积(2)
槽碛垄（flutedmoraine）可以是属于稳定的或不活动的冰碛垄类。但在天山一号冰川槽碛垄尚未完全脱离冰体，故划入活动冰碛垄类更切合实际。1号冰川东支冰川东侧偏南处有4条槽碛垄，其中最北的一条槽碛垄规模最大，长110m，其他各条长度依次递减为90m、70m和50m。槽脊间距2—3m，高度一般不超过1m，槽脊两侧的坡度很缓，而且对称。但愈往现代冰川方向去，垄的高度略显增高，两侧陡度亦增大，至冰川陡崖下仍被冰川覆盖的部分高度已达1.5m，两侧坡度约35°，垄的宽度已收敛成2—3m。可见脱离冰体后的槽碛垄，在侵蚀和自身塌陷等作用下高度和陡度降低，宽度加大（图34）。这是砂砾质粗颗粒冰碛物内聚力小的必然结果。国外报道的槽碛垄规模不等，但大部分比本区所见要小。如瑞典北部一条1.5m2的冰川（Istallsglacia冰崖冰川），在终碛垄与现代冰舌之间有无数条密集并列的小型槽碛垄，大的高度30—40cm，垄间相距1—1.5m，但绝大部分只有几厘米高，间距小于25cm。然而，这些槽碛垄的组成物质都比较细（土、粉砂为主），固结程度较好，原始形态能较长期保留。本区槽碛垄的时代很新，基本上是20世纪60年代后的。故冰碛物非常新鲜，擦痕很多，尤其是有很典型的颤痕。在前述瑞典冰川槽碛垄范围内，所有石块亦皆被强烈磨蚀。
据了解，有关槽碛垄的报道多来自高纬地区（如瑞典北部、斯匹茨卑尔根）和北半球大陆冰盖边缘地区（如北美NorthDakata）（Kambetal，1979；Shaw，1977，1979，1983，1985）。一般在粗碎屑冰碛物中，槽碛垄的规模较大，高度为2—25m，长度可达若干千米，垄脊平行冰川流向；在细粒冰碛物中的槽碛垄，其高度只几十厘米，长80—150m，宽几十厘米至2m，脊间距离4.5m。天山槽碛垄和瑞典北部槽碛垄一样，仍覆盖在冰体底部并与冰体冻结在一起，但内部是否延展很长不得而知。有一种成因理论认为，在冰川下面充满水的冰碛物可能被冻结，并因流体静压力迫使其进入冰下空腔或沟槽；这些空腔或沟槽是由冰下石块或基岩突起阻挡，在其背面（即向冰川运动方向的一面）留下来的，并随着冰川向前运动而延长。我们支持上述看法。但也有人认为槽碛垄是侵蚀而成的，是嵌在冰下的石块像犁头一样掠过冰碛堆积面，造成了平行的沟和槽。果真如此，则应在槽的前端看到用以“犁地”的巨石，但事实并非如此。另外，还有人认为，槽碛垄是被拉长了的鼓丘，是冰川运动、挤压的产物。这与第一种成因理论是协调的。
就天山乌鲁木齐河源1号冰川末端槽碛垄的分布部位可以看出，它们完全平行原1号冰川的流向，而垂直于现在东支冰川的流向。
冰核碛垄（ice coredmoraine）见于乌鲁木齐河源6号冰川末端，是由小冰期冰川推进时残留的冰体构成冰核，其位置与真正的现代冰川末端之间隔一个深而大的洼地。冰核碛垄形态上极不规则，岗丘间有洼地和湖泊，以及很深的冰底洞穴和冰下湖泊。在冰底洞穴中，我们看到真正的冰内岩屑，新鲜而棱角尖锐，未经磨损（照片37），愈接近冰川底部冰内碎屑愈发育，厚度亦大。它们是因冰底冻结而增厚的，是大陆性冷冰川的特征；而在真正的温冰川底部，冰内碎屑是很少的，尤其是粗大石块。由此看来，本区现代冰川仍具有冷冰川特征，不像末次冰期时因冰下融出碛和流碛发育而所显示的温冰川特征。
乌鲁木齐河源6号冰川冰核碛垄规模较大，长约800m，宽500m；推测6号冰川在相当于小冰期的第二道终碛垄阶段时，冰川有过强大的推进，在冰舌前端形成了高达30m的推碛垄（push moraine），可能把第一道终碛垄完全超覆了，其超覆的程度胜过天山1号冰川。冰核碛垄——即冰碛丘陵，在藏南波密地区则有更典型的表现（照片34）。
2.不活动冰碛垄（unactivemoraine）
不活动的冰碛垄是指与冰川冰不相接触的冰碛垄。
侧碛垄与终碛垄本区侧碛垄的分布不对称。例如，天山1号冰川北侧的小冰期侧碛垄，气象站所在地段属于新冰期的侧碛垄，216国道罗卜道沟口以下112—114里程段属于上槽谷的、时代为晚更新世早期的侧碛垄，同上地段属于下槽谷的、时代为晚更新世晚期的侧碛垄，6号冰川末端以下属于新冰期的侧碛垄等，都是沟谷北侧，即阳坡坡脚下的侧碛垄发育，而对侧不发育。其原因主要是气候因素所造成的，此外也与河谷、冰川体皆偏向南侧和构造线控制河谷发育有关。这里阳坡的寒冻风化作用远比阴坡强，其现代的速率阳坡比阴坡要大2.45倍，这就为侧碛的发育提供了大量的当地物质。
据在216国道113里程观测上槽谷高侧碛岩性组合得知，当地岩性占45%以上，这里侧碛垄规模大，条数多（一般两道）。应该承认，阳坡坡脚处空气的热交换频繁，冰川消融较快，冰融水冲刷强烈，这些对侧碛的发育与保留又是不利的。但就该区而言，可能是寒冻风化的因素占了上风。乌鲁木齐河源主谷和罗卜道沟，断层线皆偏于南侧，导致冰前河谷不对称和冰川厚度不平衡，使得冰川南厚北薄，且当阳坡坡脚冰体融化较快而变薄时，冰川主流线更偏向南侧阴坡坡脚，使其厚度变大，流速加快，侵蚀加强，侧碛难以发育，加之后期流水的冲刷，更使其难以保存。由此，该区侧碛垄只发育在谷地北侧，而南侧基本缺失。
推碛垄（pushmoraine）推碛垄是终碛垄的一部分，现在已可以把它们与一般的终碛垄区别开来（Nichols，2009）。本区推碛垄发育于不同时代。发育于小冰期时的推碛垄有1号冰川末端的第1道至第3道终碛垄，其中以第2、3道最明显。在6号冰川末端第2道终碛垄完全超覆第1道。3号冰川的推碛垄更为显著，它以第2道爬上对面山坡并超覆第1道而别具一格，垄脊的迎冰面为30°的坡，而背冰面（外侧）为40°的坡，并显出向前翻动的情景（图36，图37；照片317）。
在望峰附近的冰碛剖面中，可以看到上望峰期的推碛垄（晚更新世晚期）。此处推碛垄是通过低角度的剪切面表现出来的，共有两道，剪切面角度分别为12°和15°，都是在前进方向上遇到巨大障碍而发生剪断的。国际上已知推碛垄广泛发育于冰岛、德国西北部、北威尔士、斯堪的纳维亚和北美，大都在冰盖和冰帽的边缘地区。有早更新世的，也有最后一次冰进的。有的地方冰推造成的断裂面倾角达50°—70°，这是由巨大侧压力造成的冰川构造（glacialtectonicstructure），属于简单变形类型。其前提是，冰川向前推挤前，在先期的冰缘环境下地面已形成厚达100—150m的冻土，地面的冻结增加阻力，增高沉积物的脆性而导致断裂。正如本节前已提及的1号冰川南支末端，剪切面倾角向上游减小所表明的那样，剪切面或推断面（thrustplane）的倾角大小与推力大小或阻力大小是密切相关的。
冰碛垄丘（即冰碛丘陵）在我国西部高山区的宽谷、盆地中广泛发育，是停滞冰的产物，也是冰核碛垄的最后结果。望峰冰碛的绝大部分皆具有冰碛垄丘的性质（照片34）。
二、冰碛成因类型、特征与冰水沉积
国内关于冰碛的成因、形成过程及其与冰蚀地貌之间的关系，曾有很好的研究成果（施雅风等，1989；崔之久等，1998）。
（一）冰碛物及其分类
冰碛物的形成即冰川作用产生的堆积物比较复杂。在进行分类时，应考虑到它们的形成、搬运和沉积作用，即把冰碛物与形成环境联系起来。根据这个原则，冰碛物可做如下划分。
冰碛的组分类型一般有两类：以粗碎屑占优势的冰碛层和以细粒填质占优势的冰碛层。这与冰碛物质来源有关，凡由节理发育易碎成大块的火成岩、变质岩、厚层砂岩等为陆源区的属前一类，我国西部山地皆属这类；相反，在泥岩、页岩、千枚岩、白垩岩等地区发育的冰碛属于后者，但在我国不很发育。
滞碛（lodgementtill）是在冰下大于大气压力的围压下，基部冰和碎屑的混合物因压力融化而堆积下来的冰碛物。它在山地冰川区不太发育，主要见于天山1号冰川小冰期终碛垄与现代冰川之间的地带。槽碛垄即以滞碛为主要成分（图38）。另所统计的100块大于1—2m以上的大漂砾，特别是上端尖锐、下端粗钝的“熨斗石”，均为滞碛的一部分（图34）。这是在冰下巨大压力下有效磨蚀作用强的直接结果。这些大漂砾中，有70%的长轴完全平行小冰期时冰川流向（130°—140°）；有12%几乎垂直于冰川流向（160°—180°）；其他18%长轴方位不定的则多是再搬运的。一般认为，滞碛和槽碛垄上石块长轴平行冰川流向。例如，在挪威Finse附近（Muller，1983；Shaw，1979），漂砾上伴有较多的擦痕和刻槽，这与本区所见完全一致。我们发现滞碛中有较发达的“颤痕”，细看皆由一系列弧形裂纹组成，这是在冰下巨大压力下，相邻石块以高角度相接触，在接触面上发生颤动而产生的。
滞碛的磨圆度较低，特别是与融出碛相比。天山1号冰川末端滞碛磨圆度情况以次棱角状占优势，这是冰碛磨圆度的基本特征；次圆状占六分之一，与融出碛（占30%）相比要少得多，说明滞碛的活动性较小，冰下流水参与作用很弱。
组成天山乌鲁木齐河源哈依萨鼓丘的冰碛也是滞碛的一部分，其磨圆度更差，粒径2cm—1m的次圆状占10%；次棱状占60%—70%以上，说明鼓丘中冰碛的停滞性更明显。若以磨圆度和冰碛分布状况为依据，则本区上槽谷底部的数米厚的冰碛也可能是滞碛，其冰碛中次圆状只占6%—12%。
已知我国最典型而大面积分布的滞碛是在天山西段喀纳斯湖出口处，滞碛形成冰碛垄，阻断出口，后经切割，湖水外泄，故出现了厚层滞碛剖面（照片39，照片310），冰川底部研磨的粉砂质夹杂残留的坚硬碎块，构成典型的悬浮结构。滞碛的大量存在表明喀纳斯湖是冰川底部长时期在此磨蚀底床并带走滞碛堆在冰蚀洼地下端，于是在冰川消退时形成喀纳斯湖。在阿尔泰山喀纳斯湖出口处的滞碛剖面也是山地冰川区罕见的，该剖面高16—17m，上覆数块大漂砾，而剖面内部直径几厘米的磨光砾石呈星点状悬浮结构。据研究，此滞碛堆积区恰位于喀纳斯湖出口处，该湖深达180m，冰川末端在6万—3万aBP期间一直停留此处，长时期挖掘湖底并把被挖掘物聚集于此。形成13道可以分为三组的冰碛垄同时，也堆积了厚层滞碛，该剖面目前还缺少深入系统研究（照片39，照片310）。据已知年代数据，在该湖出口以下共有6道终碛堤，历时60—20kaBP，可以推测该冰川用了3万—6万a时间造成该湖。
滞碛由于研磨程度大，故磨圆度较好。但其粒度成分，由于处在冰川底部，在高压下磨蚀作用非常强烈，形成大量的粉砂物质而又较少被冰水冲刷，故滞碛的组分中粉砂所占比例极高，超出冰下、冰上融出碛的粉砂含量一倍以上（表33），而且也超过本身砂的含量。这种情况在其他冰碛中都是没有的。天山1号冰川之哈依萨鼓丘处滞碛中a轴平行冰川流向，迎冰面ab面倾向上游，绝大部分倾角小于15°。
滞碛在大陆冰盖区分布广泛，如美国西雅图郊区，临海的原北美冰盖在此留下高达数十米垂直陡立，主要成分是粉砂，夹少量磨光极好的冰碛石，粒径3—5cm，呈悬浮结构，剖面中细粒成分中有平行裂纹。Derbyshire和Jones（1980）曾描述英国ChurchWilne地方Wolstonian冰碛滞碛中的半直立弯曲裂隙构造，垂直于冰川流向，并成群发育。Schluchter（1979）则叙述过阿尔卑斯冰川部分侧碛中发育有垂直的裂隙构造和鳞片状的挤压构造。
3号冰川剪切面46.5437.8015.66冰上融出碛
望峰冰碛上层65.5029.684.82流碛融出碛（melt outtill）是在大气。压力下由包含在冰内的碎屑融化后在冰上或冰下孔穴、裂隙中堆积下来的冰碛物。故有冰上融出碛（supraglacialmelt outtill）和冰下融出碛（subglacialmelt outtill）之分（照片32，照片33，照片35，照片38）。
这类冰碛在本区晚更新世冰碛中分布广，发育好。大部分终碛垄、侧碛垄、冰碛垄丘等皆由此类冰碛组成。国际上有不少专门研究融出碛的文献（Shaw，1979，1983，1985）。
冰下融出碛天山望峰冰碛实际上包括两个时期的冰川堆积：一是216国道公路剖面所在的上望峰冰碛垄丘；另一是望峰道班房所在的下望峰冰碛平台。前者绝对年代为（14920±750）—20000aBP，后者更老。这两个时期的冰碛皆以冰下融出碛为主。例如，望峰道班房东100m处，所测冰碛组构特征表明，a轴走向主要集中在325°—335°，即北北西方向，此处谷地走向为310°左右，两者基本一致。ab面倾角小于20°的也集中在此范围内，但ab面倾向则无明显的优势方位。由于冰下融出碛形成于冰下孔穴或空隙中，不断受到冰的压力，所以在各种冰碛中其a轴平行冰川流向的程度是较高的。ab面的倾角也是比较小的，表明ab面基本上平行于冰面。同时冰下融出碛形成时有冰融水的积极参与，所以它的磨圆度在各类冰碛中是较高的（表34）。人们公认，冰川磨蚀本身不会使砾石的磨圆度明显增高，譬如受磨蚀而成的“熨斗面”其圆度并不高。因此，冰碛中圆形石块的增多往往说明冰上、冰内、冰下的融水活动和“瓯穴”作用较强烈而广泛。当然也不排除冰前河床中圆形砾石的卷入。此外，融出碛与滞碛相反，其机械组分中砂占50%以上，多于粉砂。
冰下融出碛的厚度，在下、上望峰期均达30—40m，是此处各类冰碛中最厚的。