第五节 冰川运动与补给

　　地表固态降水的积累与演化，形成能自行流动的天然冰体称为冰川，它是陆地表面的一种固态水体。由于它多分布于地表的高山地区、河流的源头、湿润年、冷季，大量固态降水在这里积存，干旱年、暖季通过消融相变而补给河流，因此在地表水系统中，冰川积雪等固态水体起着贮存和补给河流的作用。故有人把冰川看成是地表的天然“固体水库”。

　　地表冰川总面积为1620万平方公里，占世界陆地面积11％，总储水量为2406万立方公里，约占地表淡水资源总量的68.7％，假定冰川全部融化，将会使洋面上升60多米，全球陆地则要被淹没150万平方公里，约减少现有陆地面积的1％。目前全世界的冰川每年消融的总水量可达3000立方公里（即3万亿立方米），约相当于全世界河槽总储水量的3倍。因此，冰川的积累和消融，积极参与了水圈的水循环，强烈地影响着地表的演化过程。

　　我国的冰川主要分布在西部高山地带，共有43000多条，总面积约为58650平方公里，冰储量为51322亿立方米，占亚洲冰川总面积的一半还多。其中分布于内陆河流域的冰川面积约占60％，外流河区的冰川面积约占40％。各大山系中以昆仑山冰川覆盖面积最大，约占全国冰川总面积的20.6％，喜马拉雅山次之，约占19.6％，第三为天山，约占18.7％，仅这三大山系就占全国冰川总面积的60％左右。在世界较低纬度国家中，中国冰川资源最丰富，冰川年融水量可

　　达564亿立方米，在西北内陆流域，冰川融水量占河川径流量的1/4，新疆的叶尔羌河，阿克苏河冰川融水可占80％以上。每年春夏冰雪融水给我国西部干燥地区的河流提供了丰富的水源，因此，通过研究冰川水文，使这些高山固态水源得到合理开发和利用，这在科学上和生产实践上都具有重要意义。

　　一、冰川的形成及类型

　　（一）冰川的形成

　　冰川冰是一种浅蓝而透明的、具有塑性的多晶冰体。积累在雪线以上的雪，如果不变成冰川冰，就还是永久积雪，不是冰川。只有当多年积累起来的雪，逐渐演变成冰川冰之后，它才能沿斜坡流动，形成冰川。从新雪落地、积累、到变成冰川冰，经历着一个复杂的成冰过程，它实际上也是一种变质过程。成冰过程可以分为雪的沉积、粒雪化及成冰作用3个阶段。

　　新雪落地一般都十分松软，孔隙很大，其密度为0.01—0.1克/立方厘米，最小的甚至只有0.004克/立方厘米。即每立方米只有4公斤重，新雪堆积具有成层性等特性。

　　雪花晶体为了使自己内部能量达到最大限度的稳定，就必须使晶体所含的自由能最小。晶体的自由能主要是它的表面能，表面能的大小与晶体表面积成正比。各种几何形体中，球体表面积最小，也就最稳定，因而多角的雪花晶体要达到最理想的稳定状态，就必须圆化。新雪一经落地，这种自动圆化过程就开始了。圆化过程是通过雪粒枝角的升华，和凹窝处的凝华完成的。同时，小的雪粒通过升华-水汽迁移-凝华的相变过程转移到大的冰晶上。圆化的趋势是大晶体合并小晶体，结果使雪层内晶体数目减少，单个冰晶体积增大，形成圆球状的雪粒。这就是粒雪化的基本过程。在低温干燥的情况下，粒雪化过程很慢，-20℃以下时，可达几个月，粒雪的扩大也是有限的。当气温较高，雪层中发生融水活动时，粒雪化就进行得十分迅速，新雪落地不过数天或数小时，就演变成粒状雪晶了。粒雪化的必然结果是增大积雪的单位体积容量，缩小孔隙度，同时引起雪面下沉，使积雪的厚度变薄。粒雪的密度一般为0.4—0.6克/立方厘米，最高可达0.7克/立方厘米。这时松散的雪粒就变成比较坚实的固结雪粒和聚合雪粒了。

　　粒雪变成冰川冰的成冰作用，按其变质性质，可分为冷型和暖型两种。冷型变质成冰作用是在低温干燥的环境下，而且冰层温度梯度很小，巨厚的粒雪层对下部的雪层施加巨大的压力，晶粒间的接触面积增大，分子扩散作用和晶粒内部变形，从而排出空气，孔隙率趋向封闭，促使粒雪进行重结晶，形成密度为0.9—0.92克/立方厘米的浅蓝色的冰川冰①60000220_0141_0，因此这种成冰过程没有融水渗浸，为重结晶成冰过程，其特点是晶粒很小，常不足1毫米。
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