冰面剖面重建及基础剪应力计算
从对现代冰川的研究来看基础剪应力已知与冰川的表面轮廓和厚度有关，用公式表示:
其中TB是基础剪应力，r和g冰的密度和重力常数，a为冰川表面坡度，h为冰川厚度(Paterson, 1994)。tb(基础剪应力)的值可以从冰厚度h和表面坡度a的测量中计算出来，大多数基础剪应力的计算值在50到100 kPa之间，这表明冰川冰表现为一种屈服应力为100 kPa的完美塑性材料。
用于评价各方面的效果山谷冰川以及冰流对应力和速度的影响，引入形状因子F，由中心线的半宽/冰厚给出。因此，在山谷冰川中，谷壁支撑着冰川的一部分重量，在中心线上产生的基础剪应力小于宽通道的值。因此，可以在等式(4.8)的右边的分母中插入一个0.5-0.9的因子。
沿着现代冰盖流线的测量表明，它们的大部分剖面都可以
表4.5基础剪应力值(tb)和对应的k值用不同的抛物线方程和椭圆方程表示。冰川学解释了这一点，冰的可塑性是决定冰川和冰原形状的主要因素(Paterson, 1994)。对于完美的塑料冰盖，其剖面可以用以下公式表示:
fc2 = (2t0/rg)(L-x) (4.9)
其中t0为剪切应力，L - x为沿流线到冰缘的距离。
在构造冰盖剖面图时，对于完全可塑的冰盖，可以使用一种简单的方法:
其中H为距离边缘L处冰川表面高度，均以米为单位。常数k指的是基础剪应力，可能高达4.7(基础剪应力为100 kPa)。然而，计算出的冰盖基础剪应力在0到100 kPa之间变化，平均在50kPa左右，k = 3.4。基础剪应力(kPa)值及对应的k值见表4.5。
在已知冰川厚度和表面梯度的情况下，通过绘制冰川剖面，可以计算出冰川的剪应力侧碛和/或trimlines。抛物线方程的一个性质是，冰川剖面之间的高度差随着与各自冰川终点距离的增加而变小。
冰川底的小不规则(小于lm高)有效减少基底滑动．如果冰川在压力融化冰川底部和基底之间通常存在一层薄薄的水膜。如果水膜厚度足够大，可以减少冰与地面之间的摩擦，则基底剪应力将显著降低。这将反过来导致低梯度冰川剖面，在冷/极冰和温带冰之间的过渡时，冰层厚度可能减半。减少基础剪应力的一个重要要求是水不能流失。
在极地/寒冷冰川中，所有或大部分冰川运动发生在内部变形．当冰块的温度低于压力熔点时，冰不像在压力熔点时那样容易变形。地形起伏对低梯度表面剖面的冰川很重要。然而，景观的整体梯度对于地表轮廓来说并不重要。下伏沉积物的变形降低了基底剪应力，形成了低梯度的冰盖和冰川剖面。冰下沉积物变形的一个重要因素是高的沉积物孔隙水压力。峡湾冰川的快速退缩可能是由于冰川前缘开始漂浮时的破裂和崩解。峡湾冰川的快速退缩通常会导致陡峭和动态不稳定的冰川。冰盖上的降水分布可以影响表面轮廓。特别重要的是冰川不同部位积累和消融(尼伏系数)之间关系的变化。
基于抛物线方程的冰川剖面要求冰川处于平衡状态。然而，这样的平衡之间消融和积聚通常不会发生在大冰块上。如果流经冰川的冰的体积与净平衡的大小相似，那么冰的厚度将大致保持不变。如果不保持这种关系，局部的堆积和消融效应会显著影响冰川剖面的形状。
表4.5基础剪应力值(tb)及k值
磅< kPa > |
k |
5 |
我。) |
10 |
1．5 |
20. |
2.1 |
30. |
2.6 |
40 |
3．0 |
50 |
3.4 |
60 |
3．7 |
70 |
4.0 |
所以 |
4.３ |
90 |
4．5 |
One hundred. |
4．7 |
冰面剖面重建及基础剪应力计算
由于挪威外的大陆架和被魏克谢尔晚期冰原覆盖的斯堪的纳维亚大陆的大片地区被变形的沉积物所覆盖，在重建冰原厚度时，我们必须考虑到最近关于冰下过程的信息。结果，冰川流在现在的大陆架面积可能是变形的产物基底到沉积物和冰的变形。因此，冰的厚度可能受到冰下沉积物屈服应力的影响。
Laurentide和斯堪的纳维亚冰原考虑了基底可能变形的影响，表明中央冰穹表面比基于刚性床层、完美塑性和屈服应力为100 kPa的假设下的冰穹表面低约400-800 m (Boulton et al .， 1985;Fisher et al, 1985;Clark et al, 1996)。在波罗的海南部地区、北海目前的大陆架地区、挪威南部的峡湾地区(Nesje和Sejrup, 1988年)和苏格兰西北部(例如Ballantyne等人，1998年)重建了低梯度冰盖剖面。这些平缓倾斜的冰盖剖面最好的解释是冰下沉积物在低屈服强度下变形，或者可能是水润滑滑动，或者两者结合。薄的，低梯度的证据冰的利润率斯堪的那维亚冰原覆盖区域的冰川分布与重建的威斯康星晚期劳伦蒂德冰原的前裂片和出口冰川相一致，它们表明类似的薄冰边缘(例如Klassen和Fisher, 1988)。
Licciardi等人(1998)提出了一系列在18,000至7000 yr bp的最后一次冰川消冰期间劳伦蒂德冰盖的数值重建，评估了冰盖几何形状对冰下沉积物变形的敏感性。他们的重建假设劳伦蒂德冰原流经大量饱和的、变形的沉积物。它们的重建显示了一个相对较薄的多圆顶冰盖。
此外，陆海分布等因素，降水模式，平衡线高度冰盖锋面波动和均衡运动影响了Weichselian晚期斯堪的纳维亚冰盖的几何形状(Nesje等人，1988;Nesje和Dahl, 1990)。
继续阅读:第四纪前冰期
这篇文章有用吗?