箱33估计的基底剪切应力和冰川重建的准确性

在上次冰河时代北美的黄石国家公园是由大量的小山上冰原,其中一个被称为派恩代尔冰质量。从一个仔细的研究领域的地形皮尔斯和沉积物在这个区域(1979)能够重建这个冰块的形态。任何重建前冰原的地貌证据的基础上,在某些方面可能是投机性的。皮尔斯(1979)认为冰川学提供了一个独立评估冰川重建方法:前冰川现代冰川应该遵守物理定律一样。在特定的计算基底剪切应力提供了一个强大的工具。在一起的两个参数指定的形状重建冰川-冰厚度和表面坡度也确定基底剪切应力的主要变量。实证观察表明,绝大多数的现代冰川,流动在严格的根基,基底剪切应力在50到150 kPa。皮尔斯(1979)使用这个测试的有效性的重建前派恩代尔丁冰原:如果重建是有效的应该给基底剪切应力值的顺序。

皮尔斯(1979)50基底剪切应力计算的,每5 - 15公里的长度,以及流线条在他重建的冰原。下面的结果显示在图与冰层厚度在一个轴和冰川前斜坡的角度。所有基底应力的值介于60和150 kPa,这非常符合现代冰川。基底剪切应力的高值往往发生在地区有可能经历扩展流,而较低的值是典型的压缩或减速流。皮尔斯(1979)认为他的冰川重建基底剪切应力的值都是内部一致,符合基底剪切应力的值获得现代冰川。这强烈支持他重建的有效性,说明了基本的冰河学原则可用于测试的准确性冰川重建基于地貌证据。

地面坡度(度)

地面坡度(度)

资料来源:皮尔斯,K.L.(1979)历史和冰川作用动力学在黄石国家公园北部地区。美国地质调查局的专业论文,729 - f。(修改:皮尔斯(1979)美国地质调查局专业论文,729 - f,图48,p . 71)。

冰可以流动的剪切应力应用于通过三种不同的机制:(i)内部变形;(2)由基底滑动;和(3)冰川下的床变形。

3.3.1内部变形

冰的内部变形以两种方式实现:(i)蠕变过程;并通过大规模褶皱和断层(ii)。

蠕变包括冰晶的变形和温度升高时的相互位移冰晶相对于彼此的剪应力放置在冰。的速度冰蠕变剪切应力的函数应用:剪切应力越大,冰蠕变率越大。这种关系被称为格伦流定律。它强调冰蠕变剪切应力的敏感性:简单剪切应力会增加蠕变的速度翻倍的八倍。这就解释了为什么大多数蠕变发生在冰川的基底层剪切应力最大的地方,因为冰层厚度越大。变形的速度也由温度控制,因为冰是更多的塑料在高温。

的速度冰川蠕变可能不同down-glacier取决于是否冰川正在加速(外延)或减速(压缩)流。的分布区域的扩展或压缩流随规模。压缩流往往发生在冰川冰层厚度减少down-glacier(在哪里消融区)发生和扩展流冰厚度会增加down-glacier(在堆积区)。在小范围,扩展流往往发生在山坡下的冰变陡峭down-glacier,而压缩流往往发生在基底上浅down-glacier。模式的表面裂缝,裂缝(图3.7),在冰川反映流的类型,扩展或压缩,发生(图3.8)。冰蠕变率也与温度成正比。越接近熔点温度的蠕变速率越大。例如,在一个固定的压力的实验中发现,蠕变速率在1°C 1000倍在-20°C。

在一定条件下蠕变无法以足够快的速度调整压力设置在冰。因此,断层和褶皱可能发展。断层形成的类型取决于冰是否正在经历一场纵向扩展或压缩区(图3.8)。压缩流领域也由基底冰的温度控制在7.5节讨论。

3.3.2基底滑动

有两个主要过程的冰盖可以略过床上:(i)增强基底蠕变;和(2)复冰滑动。

增强基底蠕变是正常ice-creep的扩展过程。它解释了基底冰变形的违规行为ice-bed接口。冰川的床不是光滑的,而是将包含违规行为,如基岩凸起或提出

图3.7裂缝在塔斯曼冰川的聚集区,新西兰。冰流是左上从右下角。(摄影:N.F.格拉瑟)

巨石,伸出到移动的冰川的底部。基底冰压力在冰的上游侧增加这些障碍(见图4.6),这增加了冰的变形程度在这一点上,让周围的冰更有效地流动的障碍。障碍越大越高增加基底压力和变形速率越大。因此这个过程是最有效率的更大的障碍。

复冰滑发生在冰的压力融化点在一系列违规行为或疙瘩。在每个障碍的上游侧基底冰压力较高的冰移动障碍。冰的熔点下跌的压力上升,因此基底冰融化的上游侧的障碍。将绕流撞击产生的融水的下游一侧压力较低,因此它将再结冰形成复冰的冰。小障碍,因为这个过程是最有效的高温度梯度在他们可以开车产生的热通量的冻结融化(潜热的释放)的下游一侧障碍通过岩石撞协助冰融化在上游端。

因此,有两个进程的基底滑动。其中之一,复冰滑,操作最好在经过小障碍,而增强基底蠕变最适合更大的障碍。在两者之间有一个重要的障碍大小范围

横向裂缝:扩展流

横向裂缝:扩展流

径向裂缝:压缩流

径向裂缝:压缩流

压缩扩展流流

压缩扩展流流

图3.8压缩和扩展流入冰川。压缩流与减少冰川下的边坡角或warm-based cold-based热边界,而扩展流遇到冰川床将趋于陡峭或者cold-based warm-based热边界。注意,表面裂缝的模式两种流之间的不同。

无论是过程是特别有效的。在这个尺寸范围将床与障碍,因此,构成最大基底滑动阻力。

基底滑动的效率不仅取决于大小的障碍,但也更一般的床的整体水平上摩擦。床摩擦是一个函数的数量分冰和床之间的联系:如果这些很少抵制基底滑动摩擦就会很低。接触点的数量主要取决于水量出席ice-bed接口及其压力(见4.6节)。只有几毫米厚一层水膜将减少摩擦充分增加基底滑动的速度。水的存在基底之间的腔ice-bed接口也可以大大增加基底滑动的速度(见4.6节)。基底滑动的速率也受到基底冰内碎片的数量;如果碎片内容很大基底滑动的速度可能会减少(见部分5.1.3)。

3.3.3冰川下的床上变形

当一个冰盖流/解冻沉积物这可能导致沉积物变形下冰的重量。这种变形发生在孔隙中的水压力或泥沙颗粒之间的空间增加充分减少单个颗粒之间的电阻。这使他们移动或流动slurry-like质量相对于另一个。为了应对剪力由覆盖冰川这个泥浆形成连续变形层的冰川移动(框3.4)。这个过程可能是戏剧性的。例如,90%的前进运动Brei9amerkurjokull冰岛东南部可能是由于冰川下的床上或subsole变形。

继续阅读:基底热体制的原则

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