第18章 冰川堆积(1)

（第一节）关于冰碛术语概念

冰川沉积物的术语概念，由于客观沉积情况的差异和人们认识上的不一致，至今未有为大家完全接受的一致看法。过去我国引进的一些术语译释也较混乱。如我国的一些学者泛称冰川沉积物为“泥砾”（boulderclay），甚至成为所有冰川沉积的同义语。也有人称“moraine”为“冰碛”，而对国际上广泛流行的“till”（冰碛）一词却很少使用。目前，国际学术界无论对大陆冰川，或山地冰川的堆积物，除少数非冰川专业人员外，早已抛弃“泥砾”这一原始的词汇。显然，很早以来在我国采用的“冰碛”一词是甚为合适的，而它恰是“till”的正译，但这不应是“moraine”的同义词（该词系法语，只表明形态即“垄岗”之意）。半个多世纪以来，我们对冰川沉积的研究是很不够的，每当论及冰碛时，无非简单地作一番形态上的描述，分出终碛垄（endmoraine）、侧碛垄（endmoraine）、中碛垄（medialmoraine）或表碛垄（supraglacialmoraine）之类而已，而未能就冰碛沉积机制和过程等方面作进一步的探讨。同样，冰水沉积也存在着类似的问题。如冰川沉积与冰水沉积间、冰水沉积与流水沉积间的界限标志等也很模糊。当前，在冰川研究中所出现的若干学术争议有时也是由于这些名词概念不清所造成的。

英国地貌学家、冰川沉积学家E·德比希尔博士（E.Derbyshire）于1980年来华讲学，在兰州大学和中国科学院兰州冰川冻土研究所合作举办的冰川沉积研究班中，对冰川沉积分类及其术语定义进行了讨论，并初步提出适于我国情况的冰碛分类意见，可供参考（崔之久，1981a）。

国际第四纪委员会在1979年11月根据冰川沉积作用发生的位置和过程以及冰川碎屑在搬运中的层位和冰碛的关系制定了“冰碛物成因分类”（表31）方案。此方案与我国习惯用法有几点出入，值得我们注意。

首先，这里“冰碛”一词原文是“till”，是沉积学术语，而与“moraine”一词无关。因为前者是指真正的冰碛堆积，而后者是指冰碛的堆积形态，严格地说二者是互不涉及的，但在国内外均有混用的情况。

其次，表31把冰川中正在搬运的砂砾成分，无论是在冰面、冰内和冰下皆称为“冰川岩屑”，而不是我们习惯所称的“表碛”、“内碛”和“底碛”。其实它们就相当于河流在搬运中的表移质和底移质一样。这就是说，“冰碛”仅指冰川已停止搬运而堆积下来的物质。

第三，表中出现了一批国内还未广泛使用过的术语，如流碛、融出碛、升华碛、滞碛以及变形冰碛等（图31）。针对此种情况，E·德比希尔提出了关于这些冰碛的定义（Derbyshire，1980）。

冰碛（till）。冰碛是冰川停止搬运时堆积下来的，是一种直接由冰川冰因融化而排出并被汇集起来的堆积物。尽管这种堆积物也会受到堆积之后接着由冰川流动作用的影响，但其本身并未分散开来，也未被其他外动力过程改造，在这里“直接”二字十分重要。

流碛（flowtill）。流碛乃是一种冰川堆积。由于它接近或处于液限，就像正常的泥石流一样，故能沿冰川表面突然爆发式流动，局部地方可流进冰下的空穴。这种沉积过程是在大气压力下发生的，颗粒间的应力高于零（亦即并非液体中的悬移质）。

多数流碛起源于冰上融出碛，即冰面泥石流，但由滞碛变来的流碛在理论上也是可能的。

融出碛（meltouttill）。融出碛乃是一种最广泛的冰川沉积，它起源于处于大气压力条件下的包含多种碎屑的冰川冰的融化过程。这种过程可发生在冰川表面（或陆地融出碛或冰面融出碛），也可发生在冰川下面的空穴中（冰下融出碛）（照片32，照片33），或已进入水下的冰川体（水域冰碛）。

把E·德比希尔所介绍的这些冰碛的定义与表31进行对比，可以看到一些出入，反映了目前国际上对冰碛分类还存在不同意见，也反映了在冰川沉积学的研究中某些新的进展。譬如，表31中列有消融碛（ablationtill），但目前国际上有不少人鉴于它含意很广而无确切范围，建议取消它。在我国有的文献中也有把冰川底部的碎屑以外的冰碛皆称为消融碛。这样含意笼统的术语对冰川沉积学的发展是不利的，似可取消。又如，在“冰碛”定义中强调的是沉积物颗粒之间应力较大，没有分散开，即使在“流碛”中，颗粒间的应力也高于零，绝非是液体中的悬移质。

所以，也有人主张把表31中“水域冰碛”（waterlaintill）一栏完全取消。其理由是，冰碛经过了河、湖、海水的搬运、悬浮分选而再沉积下来是不会仍保持原结构的，因此，不能再称为冰碛。但是水域冰碛主要指顺地面插入水底或悬浮在水中的冰体经崩塌而沉积下来的物质，很像陆地上沉积的冰碛，与经过流水搬运的沉积物不同。根据其沉积的位置，又可分为冰海冰碛和冰湖冰碛等。至于“冰川河流”（glaciofluvial）、“冰川湖泊”（glaciolacustrine）和“冰川海洋”（glaciomarine）沉积，则统称之为“冰水（成）的”（glacio aqueous）。就我国具体情况看，在“冰水（成）的”各类沉积中当以“冰川河流”沉积最广泛也最重要。应当指出，以前“glaciofluvial”一词在我国似有泛指“冰水（成）的”之意，但实际它只是指冰川河流而言。我国习用的“冰水沉积”一词也主要是指冰川河流沉积。然而对它的涵义理解也很不一致。有的赋予“冰水沉积”的范围太广，如把天山乌鲁木齐河直到乌鲁木齐市所在的扇形地都认为是“冰水沉积”。这是一种“泛冰水”

的表现，实质上是部分替代了“洪积物”的内容。究竟应把“冰水沉积”的范围划在哪里，现有两种理解。

一种是从水文角度出发：凡发源于冰川的河流，只要是以冰川融水供给的水量占大部分的河段的沉积物皆可认为是“冰水沉积”。它受冰水水文变率的影响，沉积物的结构、构造应有其本身的特征。但对此并没有实际的研究。另一种是从沉积物物质来源和地貌着眼，冰川融水切穿冰川末端终碛垄以后在其外侧堆积成冰水扇或冰水平原，组成物质基本上全是被改造的冰碛物。据观察，一旦超出冰水扇的范围，被改造的冰碛物迅即减少，在一般山区河流至两千米以外，来自终碛的堆积物只占百分之几。因此建议所谓“冰水堆积”只以特定部位的冰水扇和冰水平原为界。过此就不算“冰水沉积”。

根据目前国际上较普遍的看法，结合我国实际情况，我们介绍一个初步的分类方案（图32），供大家参考。这是一种综合分类。既考虑成因过程，也考虑形态特征，二者不可分隔。此外，我们认为，尚包含在冰川冰中正在被搬运着的岩屑物质，应称为“冰川岩屑”（照片38），而不再称其为“表碛”、“内碛”或“底碛”。以前习用的“moraine”一词，应译为“冰碛垄”，强调其地貌形态。“till”一词，应译为“冰碛”，强调其沉积的成因过程。为何上述二者不可等同，因为事实上，任何一种“冰碛垄”

可以由多种成因的冰碛组成，如“终碛垄”（endorterminalmoraine）可以是融出碛（meltouttill），也可以是滞碛（lodgementtill）、流碛（flowtill）等多种过程的冰碛组合，还可以包涵相当数量的冰水堆积。此外，国际上还习惯使用一系列动力成因—形态名词，如：推碛垄（pushmoraine），指冰川前进时推动前缘的先期堆积物而成垄状；挤出碛垄（squeeze upmoraine），指在冰川末端外围因冰体垂直压力挤压下部物质并抬升起来的垄状物；卸碛垄（dumpmoraine），指冰川末端由冰体中，融化而倾泻下来的堆积体；冰核碛垄（ice coredmoraine），指死冰逐渐消融殆尽而产生的垄岗状堆积，常表现为无规则的冰碛丘陵等（照片34）。它们多数应是终碛垄和侧碛垄的组成部分。这是一种冰碛垄的成因分类，不是冰碛分类，不同于按位置分类的终碛垄、侧碛垄等。

在我们的分类中还有一种“槽碛垄”（flutedmoraine），这是在接近冰川末端处，因岩屑在运动中受阻（如冰川底部的大漂砾）而形成的平行冰川流向的条形垄岗，一般高仅半米至1m。总之以上各种形态成因类型以及终碛垄、侧碛垄等皆可由各种冰碛物（till）组成，因此，在某种“垄”（moraine）与“冰碛”（till）之间除个别情况外并无特定的内在联系。滞碛（lodgementtill）、融出碛、流碛等则可以出现在不同的冰碛垄中。此外，值得指出的是所谓“推碛垄”和“挤出碛垄”等，它们也可以由任何成因类型的物质组成，只要是经过冰川推动或挤压的“改造”就成了。

最后还应提到，在西方文献中屡见不鲜的一个词“drift”，这个词已经使用了一百多年。原始的涵义是由洪水从远道带来之石块，后来引申为由冰川从远处带来的巨砾反而不强调洪水成因了。现在在讨论更新世古冰川时仍广泛应用这个词，其涵义是“冰川沉积物”（glacialsediments）有冰成（glacigenic）之意，亦即“till”的同义词。

（第二节）山地冰川冰碛垄与冰碛亚相类型

山地冰川堆积环境是比较复杂的，以前国内对冰碛沉积相的研究与国外相比有较大差距。但在对中国前寒武纪古老冰碛研究方面都积累了比较丰富的成果（王日伦等，1980；陆松年等，1982，1985；陆松年，1984；洪庆玉，1984；吴瑞棠等，1988）。20世纪60—70年代在喜马拉雅山区，以及1979年在乌鲁木齐河源对第四纪冰碛岩性、粒度、矿物组成和冰碛砾石形态特征等有过较多研究（崔之久，1975；张振拴，1981；崔之久等，1989，1990）。后来进一步注意到不同冰碛类型的组构和构造特征，比较系统地认识到冰碛沉积特征（崔之久，1981a、b）。通过多年的实践，结合目前沉积相研究趋势，认识到沉积物的宏观和微观的结构、构造特征乃是判别沉积物成因的主要标志，也是建立各种相模式的基础工作（崔之久等，1998）。冰碛沉积相的研究在我国第四纪地质中还有特殊意义，是今后解决我国东部古冰川之争的重要途径之一。深入研究已知冰碛的各种特征，对比讨论我国东部某些类冰川沉积物的成因，便可正确地重建古环境。

一、冰碛垄（moraine）类型与特征

冰碛垄在任何冰川区都广泛分布，强调的是冰碛物的堆积形态，其主要组成物质是来自冰川堆积，也可以来自冰水堆积。冰碛垄可以按不同原则分类。常见的分类根据是按“垄”的相对于冰川的分布位置，但也有根据其活动性（如活动的，不活动的）和形成方式（如消融碛堤—冰面，底碛堤—冰下）进行分类的。我们拟对冰碛垄以分布位置为主、同时考虑到活动性进行分类。

1.活动冰碛垄（activemoraine）

据Embleton和King的研究（1975），活动冰碛垄包括中碛垄、侧碛垄、终碛垄、消融碛垄（ablationmoraine）和冰核碛垄（ice coredmoraine）等。所谓活动冰碛垄，其含意“它们是与活动的冰川冰相接触的”。若按此含意衡量，本区还有两种冰碛垄融出碛垄与槽碛垄却是king的分类中未包括的。

融出碛垄或剪切垄（meltoutmoraineorshearmoraine）是与冰川剪切面（shearplane）或剪切带（shearzone）伴生的（图33），这两者都很典型地发育在天山乌鲁木齐河源1号冰川东支末端。其上有三条剪切面和相应的三道融出碛垄同时存在，以最外围的一道发育最好，呈弧形而向下游凸出。其弧的西端已接近山坡基岩处，东端则直达冰舌边缘的冰崖、并与出露在冰崖剖面上的剪切面相连接，这也是典型的冰川积极流路之一（图34—图37）。其中最大的一条垄，高3m，宽10—15m，长500m。垄的两侧不对称，背冰面坡度为30°—35°，向冰面约20°。垄上的漂砾，直径一般1—1.5m，最大3—4m。其主要岩性为来自冰川源头的花岗闪长岩、闪长岩、眼球状片麻岩，合占70%；其次有石英片岩、石英岩，占30%。砾石中次圆状含有10%，反映出磨圆度比其他类冰碛为好，并有少量粉砂物质。在扫描电子显微镜下，看到石英砂粒棱角尖锐，坑洼不平，新鲜而无任何溶化再沉淀现象。从而可见，这种通过剪切面从冰下到冰面的融出碛是经受了强烈磨蚀和挤压的。其中，30—50cm以上的石块，a轴多平行冰川流向。另外，还在3号冰川末端见到一块翘起的条形右块，c轴完全平行于冰川流向，倾角30°，与国际上报道的剪切面倾角多在30°—35°完全一致。在1号冰川冰崖剖面上，曾见到巨大的石块顺第一道剪切面被拖曳而上的情景（照片35，照片36），基部有两块6—8cm的闪长岩漂砾沿着剪切面“上移”，已离开地面3—4m（图36），其c轴平行剪切方向。剪切面上的其他石块也莫不如此。在扫描电镜下所见石英砂粒的表面特征也与相应的融出碛完全一致。

第一道垄所在的剪切面倾角为45°—50°，往上两条是∠30°和∠25°，表示剪切角度向上游递减，即剪切力和阻力也向上游增大。相邻剪切面之间的冰层的倾角变化也很有规律，第一道垄外侧至冰川末端为10°，第一至第二道垄之间为15°，第二至第三道垄之间为20°，第三道垄以上又降为10°。显示冰层倾角有随剪切面倾角变小而减缓的趋势，反映出冰层通过剪断产生的破裂变形和通过倾斜而产生的塑性变形有共同的趋势，皆向上游减小而在末端以上的位置增强。故第一道垄至第三道垄之间的部位（图35；照片35，照片36），冰川活动性最强，可能以基底滑动为主，其侵蚀也一定最强，这正是冰斗中的冰蚀岩盆产生在这一部位的原因。