小心！在這裏蓋房子，房子會自己“跑掉”_風聞

在全球氣候變暖的今天，冰川已經成了萬眾擔憂的主體，但除了知道它們在不斷消融外，你知道它們也在不停運動嗎？

01

冰川也“好動”

1827 年，有個地質工作者在阿爾卑斯山的老鷹冰川上修築了一座石砌小屋。13 年後，這座小屋向下遊移動了 1428 米。小屋本身是不會移動的，但小屋的地基——冰川，卻在不停運動。

冰川之所以會運動，是因為冰川冰的變形和底部滑動。它們都是由於冰川自身的重力作用產生的。

冰川運動和水流有些相似，中間快、兩邊慢。要是在冰川上橫向插上一排花杆，不需要太長時間你就能發現，中間的花杆遠遠地跑到前面去了，原來呈直線的一排花杆也會變成向下遊凸出的弧線。許多海洋性冰川上會出現形象十分奇特的弧形連拱，這就是冰川運動過程中，中間和兩邊速度不一樣產生的。

冰川運動。圖片來源：維基百科。

説起來也奇怪得很，冰川還會像水流似的，出現旋渦，有些冰川上的旋渦還十分壯觀。

但是冰川畢竟是冰組成的，冰和水還是有很大差別的。

最明顯的一點，冰川表面常有許多裂隙，有些裂隙有幾十米深，裂隙的存在説明冰川有脆性。不過，經過數百年的調查觀測，冰川上裂隙的深度也有一定限度，這又説明冰川下部是塑性的，它可以“柔軟”地適應各種外力作用而不致發生破裂。因此，可以把冰川分為兩個部分，表面容易斷裂的這層叫作脆性帶，下部“柔軟”的部分叫作塑性帶，塑性帶的存在是冰川運動的根本原因。

冰川裂隙。圖片來源：維基百科。

02

冰川的“兩帶”是怎麼形成的？

要回答這個問題，我們得從形變這個物理概念説起。

物體在受力的情況下，為了適應或消除外力，有兩種形變方式，即彈性形變和塑性形變。例如，一根皮筋在受到較小的力時，產生彈性形變；當受力超過彈性強度時，發生塑性形變，皮筋就再也回不到原來的形狀了。當然，當皮筋受到的力特別大，超過了自身的破裂強度時，它就被拉斷了。

彈性形變（A）、塑性形變（B）和斷裂（C）。圖片來源：Clinical Gate。

對冰來説，由於它容易實現晶體的內部滑動，是有利於表現出塑性形變的。但是，當外力突然增大時，很容易超過冰的破裂強度，發生斷裂，只有在緩慢加荷並長期受力時，冰才能充分顯現出塑性形變的特色。

我們知道，物體在長期受力時，哪怕這種力較小，也會產生塑性形變。由於上部冰層的壓力和上游冰層的推力，冰川下部總是處於受力狀態，使下部冰層的塑性表現得比較充分。同時，下部冰層由於受壓，熔點比上部冰層的熔點低，下部冰層就更接近於熔點，因而塑性形變更易實現。這樣，冰川下部出現塑性帶就不難理解了。而冰川表層缺乏長期受力這個重要條件，當外力突然增加時，經常直接斷裂，成為脆性帶。

塑形帶與脆性帶，圖中虛線處為塑形帶與脆性帶的交界。圖片來源：Lauren Adams。

03

冰川大多都是“慢性子”

冰川運動的速度，慢的不過日均幾釐米，快的也不過日均數米，以致人的肉眼很難發覺出冰川是在運動的。格陵蘭的一些冰川，運動速度居世界之首，但每年也不過運動千餘米而已。其他地區的冰川，年流速不過百餘米。我國的冰川大多數是大陸性冰川，冰川積累不豐富，冰川上的物質循環較為緩慢，因而導致運動速度比較慢。

冰川的運動速度是有季節變化的，夏快冬慢。造成這種差別的原因之一是冰川温度的變化。當冰川增温時，冰的黏度迅速減小，黏度減小使塑性增加，因而冰川運動速度加快。夏天冰融水出現在冰川內部及底部，是促進冰川快速運動的另一個原因。

冰川運動速度總地來説十分緩慢，但是，有些冰川的“脾氣”卻很古怪，它們會在長期緩慢運動之後，突然爆發式地向前推進。**爆發式推進在有些冰川上是週期性發生的，是冰川運動的一種特殊方式。**人們把這種現象叫作冰川的“波動”，具有波動性質的冰川叫作“動冰川”。

冰川波動常引起特大洪水。在印度河上游就有一條冰川，週期性地進入主谷，當它攔截河流時會形成大湖，如果湖水潰決，又會形成大洪水，造成災害。新疆葉爾羌河週期性發生特大洪水，也可能與冰川波動造成的冰湖潰決有關。

挪威斯瓦爾巴羣島的一座冰川有波動現象。圖片來源：HEÏDI SEVESTRE。

冰川如果有大規模的運動，可以引起一系列的地質作用，引起生物的滅絕和變遷，從而改變整個地球的環境。研究冰川運動能夠及時得到海平面變化、水系和水文條件的改造、生物的滅絕和變遷等諸多信息。看來，“好動”的冰川對地球來説，重要性不容小覷。

出品｜科普中國

作者｜地球故事

監製｜中國科普博覽

選送單位：中國科學院計算機信息網絡中心

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