地球科學(xué)概論課件冰川及其地質(zhì)作用

1、冰川及其地質(zhì)作用兩個(gè)著名的北極冰席取芯計(jì)劃 GRIP AND GISP2南極冰芯的取芯計(jì)劃Petit et al., Nature, 1999EPICA community members,Nature,1999南極VOSTOK冰芯40萬(wàn)年的古氣候記錄南極DOME C冰芯74萬(wàn)年的古氣候記錄全球氣候的遙相關(guān)全球氣候的遙相關(guān)西太平洋暖池引擎開(kāi)關(guān)冰蓋驅(qū)動(dòng) 與熱帶驅(qū)動(dòng)未來(lái)的氣候是變緩？還是變冷？各國(guó)政府和科學(xué)家都非常關(guān)心因?yàn)樗P(guān)系國(guó)計(jì)民生，關(guān)系到人類的可持續(xù)發(fā)展90年代，是過(guò)去的1000年中最熱的十年，全球因熱發(fā)生的高溫、干旱、大火、過(guò)量降雨、洪水、颶風(fēng)和厄爾尼諾等重大災(zāi)害比低溫的50年代多4倍，直

2、接經(jīng)濟(jì)損失多9倍。去年一年的經(jīng)濟(jì)損失為680億美元。 未來(lái)的氣候是變緩？還是變冷？101 概述102 冰川的類型103 冰川的剝蝕作用104 冰川的搬運(yùn)與沉積105 冰川與氣候Appendix: 地球軌道理論及古氣候時(shí)間序列的數(shù)學(xué)分析方法1011 冰川與冰川地質(zhì)作用概念1，冰川的概念冰川是在重力作用下由雪源向外緩慢移動(dòng)的冰體冰川是水圈的重要組成部分，是淡水的主要資源地球上85的淡水以冰的形式儲(chǔ)存在冰川中，世界上一些著名的大江大河都發(fā)源于冰川，所以冰川有固體水庫(kù)之稱天山一號(hào)冰川 現(xiàn)代冰川覆蓋面積占陸地總面積的10，兩極冰川占冰川總面積的90，其中南極約有1350萬(wàn)km2,北極約有208萬(wàn)km2。

3、此外，在3500米以上的山區(qū)及高緯度的高寒地帶都有現(xiàn)代冰川分布。北極冰蓋約208萬(wàn)km2南極冰蓋約1350萬(wàn)km21022，冰川地質(zhì)作用的概念 冰川活動(dòng)破壞了地面的巖石，并且把破壞下來(lái)的產(chǎn)物搬運(yùn)到一定的地方堆積起來(lái)。冰川是促使高緯度地區(qū)和高山地區(qū)地殼發(fā)生變化的主要外力作用，并且影響著氣候及海平面的升降。 冰川活動(dòng)既改造著地球，又建造著地球，所以它是地質(zhì)作用的一個(gè)組成部分，稱為冰川地質(zhì)作用那么，冰川是怎樣形成的？黃山1012 冰川的形成 1，雪原與雪線 高緯度和高山地區(qū)的氣溫終年在0以下，形成于常年積雪區(qū)，稱為雪原。常年積雪區(qū)的下部界線稱為雪線。 圣海侖斯山雪線天山雪線在雪線以上年降雪量年消融量

4、，不斷積雪在雪線以下年降雪量年消融量，只能季節(jié)性積雪雪線就是年降雪量與年消融量相等的地帶喜馬拉雅雪線高58005900米冰川在雪線以上部分稱為冰川的積累區(qū)雪線以下部分稱為冰川的消融區(qū)雪線以上的雪不斷積累，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，成冰過(guò)程雪是怎樣轉(zhuǎn)化為冰的？ 從天空降下來(lái)的雪花呈六邊形的冰晶或冰針，新堆積起來(lái)的雪中的空隙高達(dá)90。當(dāng)積雪加厚，下部雪層受上部雪層的壓力，在壓力作用下由摩擦可產(chǎn)生熱量，從而發(fā)生壓融現(xiàn)象。 首先松散的六邊形雪花從尖部開(kāi)始融化，融化下來(lái)的部分雪水，在原雪花的中心聚集，再結(jié)晶成橢園形的冰粒，稱為粒雪（granular snow)。粒雪的體積比雪花小得多，但顆粒間仍有孔隙。 隨著上

5、部積雪加厚，壓力加大，粒雪逐漸被壓緊，同時(shí)從上部壓融下來(lái)的雪進(jìn)入粒雪間孔隙發(fā)生凍結(jié)，粒雪變成粒狀冰（firn)粒狀,冰重結(jié)晶變成致密的冰川冰(glacier ice)。雪變冰川冰后體積縮小，比重加大。 可見(jiàn)，冰川冰的比重比雪大11倍，需有11m3的雪才能積成1m3的冰川冰。 冰川冰比一般冰的比重小些，是因?yàn)槠渲袏A有一些孔隙。冰川冰的比重為0.909，結(jié)晶較粗，透明度較高，呈淡蘭色。 雪 85kg/m3 雪冰（粒狀冰） 200600kg/m3 冰川冰 900kg/m3 河冰 917kg/m3上部 新鮮積雪 中部 雪冰（粒狀冰） 下部 冰川冰 冰川垂向剖面的特點(diǎn)：1013 冰川的運(yùn)動(dòng)高山山洼里積雪

6、成冰處粒雪盆 在粒雪盆里，下層冰川冰受上層雪和粒狀冰重量的壓力而具柔（可塑）性，冰層越厚，可塑性越強(qiáng)。冰川之所以會(huì)運(yùn)動(dòng)，就是由這種特性決定的。 當(dāng)冰體厚度達(dá)50米左右時(shí)，在冰體重量驅(qū)使下可沿斜坡移動(dòng)，形成冰川。粒雪盆 隨粒雪盆中積雪的增加，壓力也逐漸增加，于是下層的冰川冰就從冰層厚的地方向冰層薄的地方運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上冰是從冰窩中擠出來(lái)的，剛被擠出時(shí)的冰，形如舌頭，稱為冰舌。 由于冰川源地的積雪逐年增加，所以冰川也連年不斷地從粒雪盆里擠出，然后在重力作用下順山坡向下滑動(dòng)。故冰川運(yùn)動(dòng)的因素是壓力和重力。 粒雪盆中積雪成冰的量與從粒雪盆中擠出的冰量之間就形成了一種平衡關(guān)系。 新形成的冰多，擠出的冰也增多

7、；冰川愈厚，其向下的運(yùn)動(dòng)就愈快。 冰川流到雪線以下，經(jīng)過(guò)融化和蒸發(fā)，而逐漸消耗。剛過(guò)雪線時(shí)上層積雪先融化，逐漸露出粒狀冰；粒狀冰融化完，露出冰川冰；冰川的厚度逐漸減薄，最終消失，因此冰川向下運(yùn)動(dòng)是有一定限度的。天山冰川前沿阿拉斯加冰川終端的遙感照片喜馬拉雅冰川 冰川的運(yùn)動(dòng)肉眼難察覺(jué)，移動(dòng)0.5m需要幾至幾十晝夜天山冰川 冰川在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中形成的奇特景觀： 當(dāng)冰川面上有巨大礫塊存在時(shí)，石塊會(huì)保護(hù)下面的冰體，延遲其消融過(guò)程，造成周圍冰體消融后留下一個(gè)冰柱托著一個(gè)大石塊的冰蘑菇喜馬拉雅冰川的冰蘑菇 當(dāng)冰蘑菇上的石塊跌落后冰柱逐漸消融變細(xì)，形成尖塔形的冰林,稱冰塔。冰塔最高可達(dá)30-40米。喜馬拉雅冰

8、川的冰塔冰塔冰川表面差異性消融可形成高低不平的冰牙喜馬拉雅冰川的冰牙 由于冰川不同部位的運(yùn)動(dòng)速度不同，例如冰層的底部和兩側(cè)因受到基巖摩擦阻力，流動(dòng)較慢；冰層的上部和中間的運(yùn)動(dòng)較快。這種運(yùn)動(dòng)速度的差異致使冰體開(kāi)裂，形成冰裂(縫)隙冰裂(縫)隙102 冰川的類型92冰川的類型1021 大陸冰川 冰川按其地理位置、形態(tài)、規(guī)模及所處的地形進(jìn)行分類?；绢愋陀校捍箨懕吧皆辣?呈面狀展布，由厚度大的冰川中央向四周厚度小的地方擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的冰川，發(fā)育于大陸的極地區(qū)。 大陸冰川延展面積可達(dá)幾百平方公里以上，冰層厚達(dá)數(shù)千米，壓力巨大，冰川向四周運(yùn)動(dòng)，可越過(guò)較大的地形障礙，向上運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)代大陸冰川僅分布于北極圈

9、的格陵蘭及南極大陸上。那里冰下地形有山脈和谷地，最低處比海平面低2000米，高的山峰高出冰面。南極大陸冰川北極圈內(nèi)格陵蘭的大陸冰川南極大陸冰川 大陸冰川向四周運(yùn)動(dòng)的原因： 1，長(zhǎng)期保持積雪最多的地方，冰川冰的厚度最大，因此在成冰過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)晶膨脹壓力最大，在這種壓力的作用下，必然推動(dòng)冰川向四周壓力低的方向運(yùn)動(dòng)。 2，長(zhǎng)期保持積雪最多的地方，也是較高的地方，隨著冰層的加厚，其冰面高度也增加到最高，冰川在勢(shì)能作用下運(yùn)動(dòng)。大陸冰川進(jìn)入海洋成為飄浮在海上的冰山1022 山岳冰川1，冰斗冰川（cirgue glacier） 冰川主要部分在雪線附近的凹地（冰斗）內(nèi)，溢出部分（冰舌）很短小，主要分布在降雪

10、較少的高山地區(qū)。 又稱阿爾卑斯式冰川（Alpine glacier)，冰川由高處向低處運(yùn)動(dòng)，都發(fā)育在中低緯度的高山地帶。山岳冰川按其發(fā)育規(guī)模及形態(tài)可分為：冰斗冰川、山谷冰川、平頂冰川及山麓冰川。 山岳冰川 冰斗為不規(guī)則圓形的盛雪凹地，它三面由陡壁圍繞，一面較低為出冰的缺口。 冰斗內(nèi)積雪增多時(shí)，冰舌從較低的缺口處擠出，當(dāng)冰舌較短，停留在山坡上時(shí)，稱懸冰川。冰斗冰川及其懸冰川是冰川發(fā)育早期的產(chǎn)物天山懸冰川喜山懸冰川2，山谷冰川（valley glacier） 冰斗冰川進(jìn)一步擴(kuò)大伸展，進(jìn)入山谷，長(zhǎng)度一般為2030km，似冰凍的河流，稱山谷冰川。 山谷冰川可分單式和復(fù)式兩類： 單式是由一個(gè)粒雪盆中流出

11、一條冰川； 復(fù)式由二個(gè)以上粒雪盆中流出的冰川匯合而成。單式復(fù)式3，平頂冰川（flat-topped glacier） 又稱高原冰川(plateau glacier)，分布于高山的邊緣山地或高緯度的高原之上。呈面上展布，冰川自中心向四周擴(kuò)展，在高原的邊緣會(huì)伸出懸冰川或山谷冰川。青藏高原平頂冰川4，山麓冰川（piedmont glacier 山谷冰川流出山口到達(dá)山麓地帶后，與其它冰川匯合而成為面積比較廣闊的冰川，是介于山岳冰川與大陸冰川間的過(guò)渡類型。阿拉斯加山麓冰川新疆山麓冰川天山山麓冰川103 冰川的剝蝕作用與剝蝕地貌93冰川的剝蝕作用與剝蝕地貌1031 冰川剝蝕作用1，挖掘作用 冰川剝蝕作用又

12、稱刨蝕作用,包括挖掘作用和磨蝕作用。 冰川使冰床底部和兩側(cè)的基巖破碎，并將破碎物掘起帶走的作用。冰川的重力及冰結(jié)晶時(shí)體積膨脹所產(chǎn)生的膨脹力對(duì)巖石產(chǎn)生的壓力，冰層厚100米時(shí)，壓力可達(dá)900kPa。冰融水進(jìn)入巖石裂隙后，發(fā)生冰劈作用，使巖石破碎，碎屑物隨冰川移動(dòng)帶走。2，磨蝕作用(abrasion) 凍結(jié)在冰川底部和邊部的堅(jiān)硬碎屑物，象挫力上的尖刺，可對(duì)冰床底部及兩側(cè)的基巖，進(jìn)行刻劃，刮削和研磨，使基巖表面留下擦痕、刻槽或把床底凸起的巖石棱角磨蝕掉，形成象羊背、牛背一樣的光滑弧形磨光面。瑞士冰床底部基巖上的磨光面1032 冰蝕地貌1,冰斗(cirque)經(jīng)冰川的刨蝕和磨蝕作用可塑造出各種冰蝕地貌

13、 雪線以上積累冰雪的洼地（粒雪盆），因凍裂崩解，洼地周壁后退而拓寬，底部加深形成冰斗。加拿大冰斗2，鰭（刃）脊與角峰 隨冰川作用的發(fā)展，冰斗擴(kuò)大，斗壁后退，相鄰冰斗逐漸靠攏，冰斗之間的分水嶺越來(lái)越窄，形成尤如魚鰭般的山脊，稱為鰭脊或刃脊。天山鰭（刃）脊法國(guó)的鰭（刃）脊西藏的鰭（刃）脊 同一山頭周圍有三個(gè)以上冰斗同時(shí)進(jìn)行溯源侵蝕作用，從而形成錐性的孤峰，稱為角峰昆侖山角峰加拿大角峰珠穆朗瑪峰3，冰蝕谷（glacial valley） 由山谷冰川侵蝕基巖形成的谷地，稱冰蝕谷。 冰蝕谷一般是冰期前的河谷或沖溝，由于冰川進(jìn)入后的刨蝕作用，使谷底由窄變寬、谷壁變陡、橫剖面由V形變成U形，同時(shí)彎道的凸岸被

14、削掉，谷地變直并加深。因此，冰蝕谷的特點(diǎn)是： 谷底寬而平直，谷壁陡立，橫剖面呈U形，谷底和谷壁的基巖上留有擦痕及磨光面。V形谷地U形谷地天山U形冰蝕谷昆侖U形冰蝕谷喜山U形冰蝕谷 由于山谷冰川的主流比支流的刨蝕作用強(qiáng)，主谷底加深速度較快；支流因冰量少，冰體小，刨蝕作用弱，支谷底加深較慢，從而造成支谷懸掛在主谷谷壁上的現(xiàn)象，稱為懸谷。懸谷可高出主谷數(shù)十米至300米。冰雪融化期懸谷中的流水可形成瀑布。美加州懸谷瑞士懸谷美加州懸谷瀑布4，羊背石（sarsen stone) 在冰床上突起的堅(jiān)硬基巖受磨蝕后變成低緩的橢圓形小丘，遠(yuǎn)看似匍伏在地的山羊。美蒙太那羊背石 羊背石的長(zhǎng)軸方向與冰川的流動(dòng)方向一致，

15、其迎流坡較緩，并有冰擦痕和磨光面，而背流坡較陡。羊背石可指示冰川運(yùn)動(dòng)方向。冰川運(yùn)動(dòng)方向104 冰川的搬運(yùn)和沉積作用94冰川的搬運(yùn)與沉積作用1041 冰川的搬運(yùn)作用 冰川將刨蝕下來(lái)的物質(zhì)以及崩落在冰面上的風(fēng)化物一并凍結(jié)在冰體中，隨冰體在重力及結(jié)晶膨脹力的作用下向消融區(qū)方向運(yùn)動(dòng)，象傳送帶一樣被帶到冰川的前沿。冰川搬運(yùn)的特點(diǎn)：冰川的搬運(yùn)物都是碎屑物。被搬運(yùn)物在冰體中都呈固著狀態(tài)，基本上不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)和位移，因而被搬運(yùn)物在搬運(yùn)過(guò)程中大多未被改造。只是因冰體不同部位的運(yùn)動(dòng)速度不同，碎屑物間可以局部發(fā)生摩擦；以及位于冰川底部和邊部的碎屑物可以和冰床基巖發(fā)生摩擦，而出現(xiàn)磨蝕現(xiàn)象搬運(yùn)介質(zhì)是固體，雖然運(yùn)動(dòng)速度很慢

16、，但搬運(yùn)能力很強(qiáng)，可將直徑數(shù)十米的巨大石塊搬運(yùn)很長(zhǎng)距離。1042 冰川沉積作用與冰磧物 引起冰川沉積的原因主要是冰川的融化。 此外，當(dāng)冰川搬運(yùn)物數(shù)量大增，從而使冰川的塑性降低，導(dǎo)致冰川的搬運(yùn)能力減弱，也會(huì)發(fā)生冰川中過(guò)量搬運(yùn)物的堆積。 經(jīng)冰川搬運(yùn)后直接從冰體中堆積下來(lái)的物質(zhì)，稱冰磧物。經(jīng)固結(jié)成巖的冰磧物，叫冰磧巖。 按碎屑物在冰川中所處的部位可分為四類：位于冰川表面的稱表磧；陷入冰川內(nèi)部的稱內(nèi)磧；位于冰川底部的稱底磧；位于冰川兩側(cè)的稱側(cè)磧；位于兩條冰川交匯處中部的稱中磧。 冰磧物的特點(diǎn)：都由碎屑物組成；碎屑物大小混雜，缺乏分選性，常是巨礫和泥質(zhì)的混合；碎屑物無(wú)定向排列；不具成層現(xiàn)象，無(wú)層理；磨園

17、度差，呈棱角狀；角礫表面可見(jiàn)擦痕和磨光面，擦痕的特點(diǎn)是一端粗而深，另一端細(xì)而淺，呈釘形，稱釘形擦痕；有擦痕的礫石，又稱條痕石。含寒冷氣候區(qū)的生物化石，常見(jiàn)化石是寒冷型植物孢子。南極冰磧物冰磧物中的巨大巖塊（一般直徑大于1米者），叫漂礫(drift boulder)。天山漂礫紐約漂礫加拿大漂礫1043 冰磧地貌1，冰磧丘陵（moraine hill) 冰磧地貌是冰川的搬運(yùn)物沉積后形成的特殊地形。常見(jiàn)類型有： 冰川融化后原來(lái)的表磧、內(nèi)磧和中磧都沉落到底磧上，此時(shí)稱為基磧（basal moraine)。由基磧形成的波狀起伏的丘陵地形，稱冰磧丘陵。阿拉斯加冰磧丘陵麻省冰磧丘陵2，側(cè)磧堤（lateral

18、 moraine dam) 山谷冰川兩側(cè)的側(cè)磧物堆積形成的沿冰川谷地延伸的條形崗地稱側(cè)磧堤。當(dāng)冰川的冰面斷續(xù)下降時(shí)，可形成階梯狀的側(cè)磧堤，象河流的階地。阿拉斯加側(cè)磧堤3，終磧堤（terminal moraine dam) 冰川前端由冰磧物鉤成的弧形高地稱終磧堤。它是冰川前端的邊界和標(biāo)志。當(dāng)冰川前端斷續(xù)向源頭方向退縮時(shí)，可形成多道終磧堤。 大陸冰川的終磧堤高可達(dá)3050米，長(zhǎng)數(shù)百公里。山谷冰川的終磧堤高可達(dá)數(shù)十200米，長(zhǎng)數(shù)百米。瑞士終磧堤夏威夷終磧堤 終磧堤封鎖谷地后，冰川消融時(shí)冰水在谷地內(nèi)蓄積可形成冰水湖。如果在谷地內(nèi)有多道這樣的終磧堤，則形成串珠狀湖泊。新西蘭的冰水湖美國(guó)加州串珠狀冰水湖阿

19、爾卑斯山的冰水湖4，鼓丘（drumlin) 是分布在終磧堤內(nèi)緣的由冰磧物組成的橢圓形高地。其長(zhǎng)軸與冰川運(yùn)動(dòng)方向一致，高度由幾米到幾十米，長(zhǎng)幾百米。有的全部由冰磧物組成，有的在基巖突起的基礎(chǔ)上堆積冰磧物。其迎冰面較陡，背冰面較緩。大多成群分布在大陸冰川的終磧堤內(nèi)，山岳冰川區(qū)少見(jiàn)。美國(guó)紐約的鼓丘1044 冰水沉積物及其地貌1，冰水扇（outwash fan) 冰川融化形成的水流可攜帶部分碎屑物質(zhì)在遠(yuǎn)離冰川前沿的低洼地帶發(fā)生沉積，所形成的堆積物稱為冰水沉積物,常形成三類地貌： 是冰川終磧堤外圍呈扇形分布的冰水沉積體。 冰水進(jìn)入平坦地形后，水流分散成沒(méi)有固定河床的細(xì)流，從而搬運(yùn)能力減弱，而發(fā)生沉積。當(dāng)

20、多個(gè)冰水扇擴(kuò)展相連時(shí)可形成冰水沖積平原。 冰水扇的沉積特征類似小型河流沖積扇，但碎屑物的磨園度較差，分選性較差，層理不發(fā)育。紐約的冰水沉積剖面加拿大冰水扇2，紋泥（varve) 是冰川前緣洼地中由冰水注入形成的湖泊的紋層狀沉積。沉積特點(diǎn)是：層理細(xì)薄，但很顯著;顏色深淺相間，似樹木的年輪，每年一深一淺;以細(xì)碎屑為主，粗細(xì)相間。 紋泥的形成原因是氣候的季節(jié)性變化。夏季冰融化快，水量大，搬運(yùn)力較強(qiáng)，帶來(lái)較大碎屑（細(xì)砂粉砂），形成粗粒層，厚度較大，同時(shí)因氣溫高氧化較強(qiáng)，故呈氧化色，色淺；冬季冰融仃止，只有懸浮的細(xì)粒物質(zhì)（細(xì)粉砂泥）的緩慢沉積，形成細(xì)粒層，并且厚度很薄，因氣溫低氧化弱，呈還原色，色深。

21、根據(jù)每年一深（細(xì)）一淺（粗），統(tǒng)計(jì)出紋層的數(shù)量，量出紋層的總厚度，就可求出沉積速率。3，蛇形丘（esker) 是在冰體下部的冰融隧道中由冰融水將冰磧物沖刷、搬運(yùn)，并再沉積形成的狹長(zhǎng)而曲折的高地。 沉積特征為：堆積體兩坡對(duì)稱且較陡，蜿蜒延伸如蛇形。主要由礫石和粗砂構(gòu)成，并具有一定的分選性和不規(guī)則的交錯(cuò)層理主要分布在大陸冰川作用地區(qū)，長(zhǎng)度幾十米到幾十公里，北美最長(zhǎng)的有400公里。蛇形丘阿拉斯加冰融隧道瑞士蛇形丘10.5 冰川與氣候1051 冰期與間冰期深海冰芯黃土四十萬(wàn)年來(lái)大氣二氧化碳、東亞季風(fēng)及全球冰量大小呈現(xiàn)相似的冰期間冰期變化周期 最早的冰川作用發(fā)生在23億年前的早元古代，隨后是震旦紀(jì)、早古

22、生代、晚古生代和第四紀(jì)。 其中，目前認(rèn)為最大的冰期有三次：距今67億年前的震旦紀(jì)大冰期 震旦紀(jì)冰期形成的冰磧巖在南非、澳大利亞、北美、西伯利亞、印度、非洲及西北歐等地均有發(fā)現(xiàn)。我國(guó)的安徽、湖北、湖南、貴州、廣西、云南、秦嶺和山西五臺(tái)山等地也有分布。距今2.53億年前的石碳二疊紀(jì)大冰期 在晚古生代的冰川作用，經(jīng)研究認(rèn)為不少于50次，其中石碳二疊紀(jì)的冰期最重要。 石炭二疊紀(jì)的冰磧巖主要分布于南半球，如南非、南美和澳大利亞、在北半球除印度外還未找到可靠的冰川作用遺跡。1052 冰川活動(dòng)對(duì)地質(zhì)作用的影響 冰川的大規(guī)模進(jìn)退，會(huì)引起一系列地質(zhì)作用，主要表現(xiàn)如下：1，冰川作用會(huì)破壞地殼原有的均衡，促使地殼均

23、衡的調(diào)整，引發(fā)地殼的升降運(yùn)動(dòng)。 例如，加拿大哈得蓀灣地區(qū)，冰體的巨大重量使該區(qū)地殼下陷到海平面以下，自冰體融化后，壓陷的地殼以2mm/年的速率回升，出現(xiàn)地殼均衡調(diào)整。加拿大冰川2，冰川作用促使海平面反復(fù)升降 冰期，大量水體凍結(jié)在冰川內(nèi)，海水量大減，海平面下降；間冰期冰川融化，補(bǔ)給海洋，海平面上升。海平面的大幅度升降對(duì)海岸帶的地質(zhì)和地貌的變化起了重要的作用。南極洲海岸3，冰川作用促使水系的改造 在冰期，冰體挺進(jìn)，促使河流改道，并使一些河谷堵塞后成為湖泊，將大部分水系擾亂；在間冰期，融化的大量冰水在許多低洼地積蓄成湖，因此冰期后地球上湖泊數(shù)量大增。無(wú)論冰期，還是間冰期，冰川作用對(duì)水系的改造都很明顯

24、的。冰水湖4，冰川作用促使生物變遷 大范圍的冰川復(fù)蓋致使生物的生存空間減少和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)的減少，不適應(yīng)寒冷氣候的生物會(huì)大量死亡并逐漸滅絕，劍齒虎在1萬(wàn)4千年前的冰期中滅絕，而寒冷生物則繁殖起來(lái)。5，冰川作用影響沉積作用的進(jìn)行 冰川作用改變了古地理面貌，從而影響沉積相的分布。冰川的刨蝕和冰劈作用為沉積作用提供了大量粗碎屑沉積。第四紀(jì)冰期中滅絕的哺乳動(dòng)物10.5.3 冰期與間冰期氣候的原因 米蘭科維奇理論地球軌道理論及古氣候時(shí)間序列的數(shù)學(xué)分析方法地球軌道的三要素偏心率 斜率 歲差偏心率（eccentricity）10萬(wàn)和40萬(wàn)年的周期斜率（obliquity）4.1萬(wàn)年的周期歲差（precessi

25、on）1.9和2.3萬(wàn)年的周期太陽(yáng)輻射（insolation）地球軌道參數(shù)ETP及其周期ETPNormalization(E+T-P)地球軌道理論 地球軌道理論實(shí)際上描述了一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)模型，模型的輸入變量是地球軌道參數(shù)的變化或入射地球的太陽(yáng)輻射量隨季節(jié)和緯度的變化，模型的輸出變量則是一個(gè)或多個(gè)氣候替代性指標(biāo)的變化，比如海水的表層溫度和陸表冰量總體積的變化。對(duì)該系統(tǒng)模型的檢驗(yàn)可以在時(shí)間域和頻率域上進(jìn)行。時(shí)間域上的檢驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)模型的精度要求過(guò)于苛刻，困難較大，主要的原因在于地質(zhì)記錄的時(shí)間標(biāo)尺和模型的輸入變量不準(zhǔn)確。頻率域上的檢驗(yàn)是一種行之有效的方法，即在頻率域上對(duì)比系統(tǒng)模型的輸入變量和地質(zhì)記錄之間

26、的關(guān)系。如果該系統(tǒng)模型是線性的，那么在系統(tǒng)的輸入變量中表現(xiàn)出來(lái)的周期在輸出變量中也應(yīng)該得到體現(xiàn)。地質(zhì)記錄中的周期地球軌道理論的預(yù)測(cè)周期深海記錄中觀測(cè)到的周期地球軌道參數(shù)線性響應(yīng)模式簡(jiǎn)單非線性響應(yīng)模式長(zhǎng)偏心率413 ka350-500 ka短偏心率100 ka90-110 ka斜率41 ka41 ka40-42 ka歲差23 ka23 ka22-24 ka歲差19 ka19 ka18.5-19.5 ka常用時(shí)間序列分析方法 頻譜分析 交叉頻譜分析 數(shù)字濾波 小波分析 有一個(gè)時(shí)間序列，一系列具有不同周期的正弦曲線一個(gè)個(gè)的分別與該記錄相匹配，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生每個(gè)正弦曲線與整個(gè)時(shí)間序列的相關(guān)系數(shù)，如果該時(shí)間序列包含一個(gè)很強(qiáng)的周期，那么該時(shí)間序列必將與某一具有相同周期的正弦曲線線性相關(guān)。設(shè)定一個(gè)相關(guān)系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，大于該標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)系數(shù)被認(rèn)