地球科学原理之十冰川造成地球均衡调整

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从前几回已知，随着对地球的不断认识，人们就大地构造，曾提出过很多学说。比较著名的有地槽-地台学说（J. D. Dana, 1873）、大陆漂移学说（Wegener, 1912; Wegener, 1915; Wegener, 1929; Wegener, 2001）、海底扩张学说（Hess, 1962; Dietz, 1961）和板块构造学说等(Morgan, 1968; Isachs et.al., 1968; Mckenzie, 1969)。板块构造学说得到古地磁学、地震学和古生物学等众多科学依据和测量数据的支持，被称为20世纪地质学的伟大成就(傅容珊和黄建华，2001)。板块构造学说对2亿年龄的海洋和大洋壳的地质问题，进行了很好的解释(Mckenzie, 1969; 傅容珊和黄建华，2001)，但仍留下一些有待解决的问题(傅容珊和黄建华，2001; Stacey, 1992; 宋春青和张振春, 1996)。为了解决大陆地质历史演化过程、地壳生长机制和板块运动驱动力等方面的问题，我们就现有地质学、古生物学、地球物理学、地球化学和古气候学等资料，对大地构造演化的地球动力学问题进行分析。

首先，我们来看一看冰川及冰川的形成和消融所造成的地球均衡调整。

1  冰川及其分类

冰川，一般可分为高山冰川和极地冰川。高山冰川一般分布相对分散，且面积和体积相对较小。

北极冰川集中在格陵兰岛，占全球冰川的9%。南极冰盖，集中了全球90%的冰川，位于南极洲上(秦大河和任贾文, 2001)。

极地冰盖，根据它对地质影响的不同，又可以分为三种：两极均是深海洋（海洋的深度大于冰川的入水深度，冰川不能直接和海洋底相接触）时形成的冰川——海洋冰川，两极均位于大陆而形成的冰川——双极冰川和一极是大陆一极是海洋时形成的冰川——单极冰川。

当冰川形成时，若是海洋冰川，不管冰川有多大，因其不能直接接触地壳，故它不能直接作用于它下面的地壳。同时，由于冰川的下部直接位于海洋中，由于海洋的对流（包括水平流和垂直流），相对于大陆极冰川来说，容易熔化。一般来说，这样的冰川不会造成明显的地质作用。

2  冰川造成地球均衡调整

第四纪时，北欧斯堪的纳维亚地区和北美哈得逊湾地区有北极冰川存在。自15000年前冰川消融，哈得逊湾抬升了300米。现在，这一地区仍以每年2cm的速度抬升。经计算，如果该区域要恢复冰川前的高度，并重建重力均衡，它必须再上升80米(陶世龙等, 1999; Stacey, 1992)。自10000年前冰川消融后，斯堪的纳维亚地区已经抬升250米，目前仍以每年1 cm的速度抬升(陶世龙等,1999; Stacey, 1992)。甚至有人估计，斯堪的纳维亚可能冰后抬升了近850 m (Gudmundsson, 1999)。以上证据证明，地球，这个被岩石圈圈闭流体球，的确有一定的塑性。当冰川形成时，冰川及冰川下岩石圈一道，因巨大的冰川均衡作用而下沉(Marquart, 1989; Davis et.al.,1999; Makinen and Saaranen, 1998; Davis and Mitrovica,1996; Boulton et.al., 1982; Clark et.al.,1994)。在冰川消融期，由于巨大的冰川逐渐消失，原冰川区的岩石圈反弹性上升（Peltier and Jiang,1996; Lambert et. al.,2001; Lambeck et.al., 1998; Gudmundsson,1999）。

为什么冰川的形成和消融，会造成地球的均衡调整？我们将在下一回用浮力实验进行分析。详细内容，且听下回分解。

未完，待续。

下回预告：地球科学原理之11  地幔浮力面理论

参考文献：

傅容珊，黄建华. 地球动力学. 北京：高等教育出版社. 2001. 1-320

秦大河，任贾文主编. 南极冰川学. 北京：科学出版社.2001. 1-220

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陶世龙,万天丰,程捷. 地球科学概论. 北京: 地质出版社.1999, 89-100

Boulton G. S., Baldwin C. T., Peacock J. D., McCabe A. M., Miller G., Jarvis J., Horsefield B., Worsley P., Eyles N., Chroston P. N., Day T. E., Gibbard P., Hare P. E., von Brunn V. A glacio-isostatic facies model and amino acid stratigraphy for late Quaternary events in Spitsbergen and the Arctic. Nature, 1982, 298: 437-441.

Clark J. A., Hendriks M., Timmermans T. J., Struck C., Hilverda K. J. Glacial isostatic deformation of the Great Lakes region; with Suppl. Data 9409. Geological Society of America Bulletin, 1994, 106: 19-31.

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（注：本“地球科学原理”系列，是根据廖永岩著，海洋出版社（2007年5月）出版的《地球科学原理》一书改编而来，转载者请署明出处，请不要用于商业用途）

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