第一节冰川概述
冰川又称冰河，是一种巨大的流动固体河流。
在高寒地区，由雪再结晶，聚积成巨大的冰川冰，在重力作用下冰川冰流动，就形成了冰川。冰川是地球上最大的淡水资源，也是地球上仅次于海洋的最大天然水库。冰川的分布很广，在七大洲都有它的踪迹。冰川的数量也很多，据考察，全世界冰川多达20万个。由于冰川形成于长年封冻地区，所以对冰川的研究，可以帮我们找到远古时代的地质信息。
在极地和高山地区，气候严寒，常年积雪，当雪积到地面上，如果温度降到零下，受它本身的压力作用或经再度结晶而造成的雪粒，称为粒雪。当雪层增加，将粒雪往更深处埋，冰的结晶越变越粗，而粒雪的密度则因存在于粒雪颗粒间的空气体积不断减少而增加，粒雪变得更为密实，形成蓝色的冰川冰。冰川冰形成后，因受自身很大的重力作用形成塑性体，沿斜坡缓慢运动或在冰层压力下缓缓流动形成冰川。
冰川是一个开放的系统，冰川在重力的作用下由高处流向低处。
雪以堆积的方式进入到冰川系统，而且转变成冰，冰又在本身重量的压力之下由堆积带向外流动，而冰在消融带以蒸发和熔融的方式离开系统，堆积速度与消融速度之间的平衡决定着冰川系统的规模。
《世界冰川目录资料编辑指南》中把冰川面积超过0.1平方千米的作为统计对象。以平衡线（又称雪线）为界把冰川分为两部分，上部为粒雪盆区（又称积累区），下部为冰舌区（又称消融区），它们构成一个完整的冰川系统。
相关数据显示，2006年，世界冰川的平均厚度减少了1.5米；而在2005年，这个数字仅为0.5米。联合国环境规划署说，这是有研究人员监测以来冰川消融速度最快的时期。世界冰川监测中心工作人员说，与其他地区相比，欧洲山区冰川损失最为严重，其中包括阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉和北欧山区。
冰川消融如此迅速，和人类的活动是分不开的。人类滥用煤炭、石油等燃料引起全球气候变暖，而温室效应在高纬度地区和高海拔地区格外明显，地球上的冰川正以惊人的速度消失。对于直接流入大海的冰川来说，这意味着巨型冰山的增多、海平面的上升，以及沿海地区可能遭受的泛滥；对于高山上的冰川来说，这意味着山脚下河流水流量的不稳定，即在大量融雪时造成水灾，其余时间则造成旱灾。另外，不少气候专家认为，由于世界上数十亿人口饮用冰川融水，依靠冰川水灌溉、发电，因此冰川过度消融，会给这些人口带来淡水危机，甚至在水源稀缺的地区酝酿争水冲突。对此，联合国环境规划署催促各成员国在2009年签订继承《京都议定书》义务的减排国际框架条约，以应对全球气候变暖。
也许很多人没有见过冰川，但是冰川与人类息息相关。我们的母亲河长江和黄河就发源于冰川，着名的河西走廊的绿洲也是靠祁连山冰川融水哺育的。
1.冰川的形成
冰川是自然界中水的存在形式之一，它由雪经过一系列变化转变而来。那么冰川是怎么形成的呢？首先，形成冰川需要一定的原料，即固态降水，包括雪、雾、雹等。如果没有足够的固态降水作原料，就相当于无米之炊，根本形不成冰川。
冰川大都存在于极寒之地。地球上南极和北极是终年严寒的，所以冰川遍布。而在高海拔的山上，由于气温极低，也能形成冰川。我们知道地势越高，温度越低。当海拔超过一定高度，温度就会降到0℃以下，降落的固态降水才能常年存在。这一海拔高度，冰川学家称之为雪线。
高山上冰川的形成，除了要有一定的海拔外，坡度还不能过于陡峭。如果山峰过于陡峭，降落的雪就会顺坡而下，形不成积雪，因此也就形不成冰川。
雪花一落到地上就会发生变化，随着外界条件和时间的变化，雪花会变成完全丧失晶体特征的圆球状雪，称之为粒雪。积雪变成粒雪后，随着时间的推移，粒雪的硬度和它们之间的紧密度不断增加，大大小小的粒雪相互挤压，紧密地镶嵌在一起，其间的孔隙不断缩小，以致消失；雪层的亮度和透明度逐渐降低，一些空气也被封闭在里面，于是形成了冰川冰。冰川冰最初形成时是乳白色的，经过漫长的岁月，冰川冰变得更加致密坚硬，里面的气泡也逐渐减少，慢慢地变为晶莹透彻、带有蓝色的水晶一样的老冰川冰。
冰川的形成，主要经历粒雪和冰川冰两个阶段，它不同于冬季河湖冻结的水冻冰，构成冰川的主要物质是冰川冰。粒雪转化成冰川冰的时间需要数年至数千年。
冰川冰形成之后，在重力作用下，沿着山坡慢慢流下（流的速度很慢），在流动的过程中逐渐凝固，最后形成冰川。
2.冰川的分类
按照冰川的规模和形态，我们可以把冰川分为大陆冰盖和山岳冰川两种。其中，大陆冰盖又叫冰盖，山岳冰川又叫山地冰川或高山冰川。
大陆冰盖是指长期覆盖在陆地上、面积大于5万平方千米的冰体。自边缘向中心隆起、规模如南极或格陵兰的盾形冰体，又称大陆冰川。在气候寒冷、有一定降雪量的两极和高纬地区，除少数山峰突出冰面外，几乎全部地面都被厚达数百米至数千米连续的冰所覆盖。大陆冰盖中心部分为积累区，边缘为消融区。冰盖冰几乎不受下伏地形影响，自中心向四周外流；边缘部分自陆地向海洋伸展，部分漂浮在海上的冰体称冰架、冰棚或冰障。冰架冰断裂、崩解后入海形成冰山。在北极和极区附近岛屿上，形态和特点与大陆冰盖相似、但规模小得多的冰体称为冰帽或冰穹。
地球上现存的大陆冰盖有南极冰盖和格陵兰冰盖。这两大冰盖约占全球冰川总面积的97％，总冰量的99％。南极冰盖总面积为1.398×107平方千米，占全球冰川总面积的86％，总储水量为2.16×107立方千米，占全球冰川总储水量的90％。若整个南极冰盖融化，世界海平面将上升约61米，即使扣除南极大陆的均衡恢复，海平面也要上升约40米。
山岳冰川，指的是分布在地球较高海拔山地区域的陆地冰川。根据其外形，通常将山岳冰川划分为悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川和平顶冰川几种常见类型。悬冰川是指高悬在山脊或山坡上的一种小型冰川，无明显的粒雪盆或冰舌区，是山岳冰川中数量最多但是体积最小的冰川。冰斗冰川，指发育在沟脑或山脊侧旁、围椅状粒雪盆中的小冰川，没有或仅有很短的冰舌。山谷冰川是山岳冰川中发育最成熟的冰川，冰舌通常长达数千米至数十千米，基本体现了山岳冰川的全部特征。喀喇昆仑山北坡的音苏盖提冰川是我国境内最长的山谷冰川，长约42千米。平顶冰川指发育在雪线以上平坦山顶面上的冰川，形如薄饼，冰面平整洁净，边缘有小冰舌。山岳冰川如果规模很大，以致覆盖了整个山顶或山区大部分，则为冰帽。
山岳冰川的一个重要特征就是雪线高度。雪线即是冰川积累和消融的平衡线，它的高度也与纬度、地形和降雪量密切相关。通常情况下，纬度越高，雪线越低。位于北纬45°左右的阿尔卑斯山雪线高度仅2800米，山岳冰川发育广泛。而赤道附近海拔5895米的乞力马扎罗山雪线高度则高达5500米，仅在峰巅发育有少量冰川。
我国的冰川都属于山岳冰川，就是在第四纪冰川最盛的冰河时代，冰川规模大大扩大，也没有发育为大陆冰盖。以前有很多专家认为，青藏高原在第四纪的时候曾经被一个大的冰盖所覆盖。即使现在，国外仍有些专家持这种观点。但是经过考察和论证，我国的冰川研究者基本上对这种观点持否定态度。
另外，按照冰川的物理性质（如温度状况等）分为：①极地冰川，整个冰层全年温度均低于熔点；②亚极地冰川，除表面可以在夏季融化外，冰层大部分低于熔点；③温冰川，除表层冬季结冰外，整个冰层处于压力熔点。极地冰川和亚极地冰川又合称冷冰川，多分布在南极和格陵兰。温冰川主要发育在欧洲的阿尔卑斯山、斯堪的纳维亚半岛、冰岛、阿拉斯加和新西兰等降水丰富的海洋性气候地区。
3.冰川的分布
冰川自两极到赤道带的高山都有分布，几乎遍布所有纬度，总面积约达1622.75万平方千米，覆盖了地球陆地面积的11％，约占地球上淡水总量的69％。现代冰川面积的97％、冰量的99％为南极大陆和格陵兰两大冰盖所占有。特别是南极大陆，冰盖面积达到1398万平方千米(包括冰架)，最大冰厚度超过4000米，冰从冰盖中央向四周流动，最后流到海洋中崩解。
在我国西部，高原雄踞，高山耸峙，孕育了许多山岳冰川，我国是世界上山岳冰川最发达的国家之一。据1999年的统计资料，我国总共有46298条冰川，总面积为59406平方千米。我国的冰川面积位于加拿大、俄罗斯和美国之后，居世界第4位。我国的冰川最西到帕米尔高原，最东到贡嘎山，最北到阿尔泰山，最南到云南丽江的玉龙雪山。
中国的山岳冰川依照成因可分为大陆性冰川和海洋性冰川两种类型，总储量约51300亿立方米，前者占冰川总面积的89%，后者主要分布在念青唐古拉山东段。按山脉统计，昆仑山、喜马拉雅山、天山和念青唐古拉山的冰川面积都超过7000平方千米，4条山脉的冰川面积共计40300平方千米，约占全国冰川总面积的70%，其余30%的冰川面积则分布在喀喇昆仑山、羌塘高原、帕米尔、唐古拉山、祁连山、冈底斯山、横段山及阿尔泰山等。
4.冰川的运动
说起冰川，给我们的感觉往往是冰冷的，固定地矗立在冷冷的空气中。其实它们是很不安分的，它们并不像我们所想的那样固定地待在某个地方，它们一直在运动。
19世纪初叶，在阿尔卑斯山上，有几个登山者不幸被雪崩掩埋在冰川粒雪盆里。当时有个冰川工作者推测说，过40年后这几个人的尸体将在冰舌前出现。果然不出所料，43年后，这几个不幸者的尸体在冰舌前出现了，登山者同伴中的幸存者很快把尸体辨认出来。
1827年，有个地质工作者在阿尔卑斯山的老鹰冰川上修筑了一座石砌小屋。13年后，发现这座小屋向下游移动了1428米。小屋本身是不会移动的，造成小屋移动的原因当然是小屋的地基随着冰川向下移动了。
冰川运动和水流有些相似，中间快，两边慢。要是横过冰川插上一排花杆，不需太长时间就可发现，中间的花杆远远地跑到前面去了，原来呈直线的花杆连线会变成向下游凸出的弧线。许多海洋性冰川上出现的十分奇特的弧形连拱，就是冰川运动过程中，中间和两边速度不一而形成的。
冰川表面常有许多裂隙，有些裂隙有几十米深。裂隙的存在，说明冰川有脆性。不过，经过数百年的调查观测，冰川上的裂隙极少超过60米深，多数裂隙远远小于这个深度就闭合了。这又说明冰川下部是塑性的，它可以“柔软”地适应各种外力作用而不致发生破裂。因此，可以把冰川分为两层，表面容易断裂的这层叫做脆性带，而下部“柔软”的那层叫做塑性带。塑性带的存在是冰川流动的根本原因。
要回答“冰川为什么会运动”这个问题，我们得先从物体变形这个物理概念说起。物体在受力情况下，为了适应或消除外力，可作三种变形，即弹性变形、塑性变形和脆性变形(或称破裂)。一般物体在受力时都有这三个变形阶段。例如一根弹簧，一般情况下，作弹性变形；当受力超过弹性强度时，作塑性变形，弹簧回不到原来的位置；当受力特大超过破裂强度时，弹簧拉断，作脆性变形。但是，这三个阶段有主有从，并不是平分秋色。到底以何种变形为主，最终取决于材料本身的性质。
就冰来说，由于它容易实现晶体的内部滑动，有利于表现出塑性变形。但是，当外力突然增大时，很容易超过冰的破裂强度，发生脆性变形(断裂)。只有在缓慢加荷并长期受力时，冰才能充分显现出塑性变形的特点。我们知道，物体在长期受力时，哪怕这种力较小，也会产生塑性变形。在冰川下部，由于上部冰层的压力和上游冰层的推力，总是处于受力状态，使下部冰层的塑性表现得比较充分。同时，由于下部冰层的熔点受压比上部冰层稍低，使下部层更接近熔点，因而塑性变形更易实现。这样，冰川下部出现塑性带就不难理解了。而冰川表层，因缺乏长期受力这个重要条件，当外力突然增加时，往往作弹性或脆性变形，成为脆性带。
在一个畅通的山谷中，冰川流动时最大流速出现在冰川表面，越接近谷底速度越低，这种运动方式叫做重力流。如果冰川运动过程中，在前方遇到突起的基岩或运动变缓的冰块的阻塞，就在那里形成前挤后压的剪应力，这种流动方式叫做阻塞重力流。在发生阻塞重力流的地方，冰中常有许多逆断层，还有复杂的褶皱出现。
为什么我们说冰川运动像蜗牛呢？因为它的速度非常缓慢。冰川运动的速度，日平均不超过几厘米，多的也不过数米，以致肉眼根本察觉不出。格陵兰的一些冰川，虽然运动速度居世界之首，但每年也不过运动千余米而已。其他地区的冰川，像比较着名的阿尔卑斯山的某些冰川，年流速不过80～150米。我国冰川大多数是大陆性冰川，冰川积累不丰富，冰川上物质循环较为缓慢，因而导致冰川运动速度比较慢。
