為什麼冰川會流動?
由於積雪在陽光的照射下融化,因受周圍低温影響,馬上又凝結成冰;有些則在重壓的作用下,壓緊凝結,形成冰。這些冰隨着體積和重量的不斷增加,最終成為冰川冰。冰川冰繼續發展,當重力大於地面摩擦力時便會發生流動。有時,冰川在自身重力的作用下,也會發生塑性流動。
冰川運動主要是受自身重力的影響,沿着地形運動。在冰川下部,由於上部冰層的壓力和上游冰層的推力,老是處於受力狀態。同時,下部冰層的融點由於受壓比上部冰層稍低,使下部冰層更接近於融點。在一個暢通的山谷中,冰川流動時最大流速出現在冰川表面,愈近谷底速度降低,這種運動方式叫做重力流。
如果冰川運動過程中,在前方遇到突起的基巖或運動變緩的冰塊的阻塞,就在那裏形成前擠後壓的剪應力,這種流動方式叫做阻塞重力流。許多海洋性冰川上出現的形象十分奇特的弧形連拱,就是冰川運動過程中,中間和兩邊速度不一而產生的。
冰川表面常有許多裂隙,有些裂隙有幾十米深。裂隙的存在,説明冰川有脆性。不過,經過數百年的調查觀測,冰川上的裂隙極少超過六十米深。多數裂隙遠遠小於這個深度就閉合了。這又説明冰川下部是塑性的,它可以“柔軟”的適應各種外力作用而不致發生破裂。
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的根本原因。就冰來説,由於它容易實現晶體的內部滑動,是有利於表現出塑性變形的。但是,當外力突然增高時,很容易超過冰的破裂強度,發生脆性變形(斷裂)。只有在緩慢加荷並長期受力時,冰才能充分顯現出塑性變形的特色。我們知道,物體在長期受力時,哪怕這種力較小,也會產生塑性變形。
在冰川下部,由於上部冰層的壓力和上游冰層的推力,老是處於受力狀態,使下部冰層的塑性表現得比較充分。同時,下部冰層的融點由於受壓比上部冰層稍低,使下部冰層更接近於融點,因而塑性變形更易實現。這樣,冰川下部出現塑性帶就不難理解了。而冰川表層,缺乏長期受力這個重要條件,當外力突然增加時,往往作彈性或脆性變形,成為脆性帶。
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