本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在我的第一篇常规文章中，我想简要介绍一下我最感兴趣的领域之一（在地质学意义上）——冰缘带及其最大和最具代表性的景观特征之一。
“冰缘”一词由波兰地质学家瓦莱里·冯·洛津斯基在1910年和1911年提出，用于描述他在喀尔巴阡山脉南部戈尔加内山脉的砂岩中观察到的特殊机械风化现象。在这里，剧烈的昼夜和季节性温度变化缓慢但不停地削弱岩石；冰在裂缝中形成并震碎巨石，最终，棱角分明的岩石碎屑堆积在平原、斜坡或悬崖底部。该术语旨在描述这种相（在地质学中，该术语指的是沉积物的特征）的松散碎石，但很快被用来命名冰川和冰盖占据区域之外的区域，在那里，寒冷干燥的气候、霜冻和冰（通常隐藏在地下）在景观中形成特殊的特征。
图1. 高山景观——以冰川和冰缘带为特征——在这种寒冷干燥的环境中，碎屑主要由岩石的机械风化形成，并堆积在冰碛和悬崖的坡积物中。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
今天，近23%的陆地面积位于冰缘带，包括极地地区的大片区域、格陵兰岛的海岸、北美和亚洲的苔原、斯堪的纳维亚半岛的部分地区、喜马拉雅山脉的高地以及其他山脉，如喀斯喀特山脉、高加索山脉、阿尔卑斯山脉和比利牛斯山脉。
图2. 北半球多年冻土分布图，修改自BROWN et al. 1998. 23%的陆地面积受多年冻土影响，在极地地区，多年冻土也可能在水下发现（点击放大）。
关于冰缘过程的首次观察报告来自冒险进入西伯利亚苔原的探险家——在1685-86年，圣彼得堡科学院的一位代表在雅库茨克的一次挖掘中发现了冻土和冰层位于未冻土之下。尽管当地人和探险家在俄罗斯其他地区和北美也进行了类似的观察，但当局对在世界如此偏远地区研究这些现象没有进一步的兴趣。
直到1838年，波罗的海德裔卡尔·恩斯特·冯·贝尔（1792-1876），这位在拉普兰或俄罗斯新地岛等寒冷地区有经验的胚胎学家和探险家，说服科学院资助一次考察，研究西伯利亚地下温度的奇怪行为。冯·贝尔准备了一份详细的手稿，总结了关于西伯利亚地下冰的知识——《西伯利亚永恒土壤冰知识的材料》（1843年，Materials about the knowledge of the unfading soil-ice in Siberia）——并指示俄罗斯动物学家和探险家亚历山大·冯·米登多夫（1815-1894）如何完成这项艰巨的任务
“1. 收集这些材料的动机和目的。
公众已经知道，科学院长期以来计划进行一次科学考察，其主要目的之一将是比以往更精确地确定在雅库茨克地下冰中钻探的近400英尺深的井中土壤温度的升高。
这次考察还将收集其他关于西伯利亚地下冰的记录。”
1848年，为了测量地下温度并了解冰层可以到达多深，冯·米登多夫使用了一口旧的116米深的井，这口井是在1828年至1837年间挖掘的，徒劳地试图为雅库茨克寻找地下水。
这是首次测量多年冻土中的温度，冯·米登多夫认识到地下温度取决于年平均温度，只有最上层在冬季和夏季之间经历较大的温度变化。很快，多年冻土——温度持续在0°C或以下的冻土或岩石——也被从北极圈的其他地区识别和描述出来。
令人惊讶的是，尽管条件与北极地区相似，但多年冻土在山区，尤其是在阿尔卑斯山脉中被发现得很晚。多年冻土上方的地表在夏季往往会解冻，冬季会被积雪覆盖——因此，地下多年冻土不易被发现和观察。直到1970年，在奥地利阿尔卑斯山脉2677米处进行建设工程时发现地下冰层仍然是一个惊喜。
然而，为了绘制多年冻土的分布图，地质学家可以依靠冰岩混合物的蠕动形成的特殊景观特征——岩石冰川。岩石冰川是高山环境冰缘带的常见要素，其数量远远超过“常规”冰川的数量。
图3. 奥茨塔尔阿尔卑斯山脉中舌状岩石冰川的景观。岩石冰川是内部含有大量冰的碎屑堆积物；由于重力拉力，冰会缓慢变形，导致可测量的蠕动运动和岩石冰川的典型形状。存在两种主要类型，在冰芯岩石冰川中，冰形成被碎屑覆盖的中心核，在冰胶结岩石冰川中，冰填充巨石和碎屑之间的空隙。
然而，与早在古代就已记录和观察到的冰川不同，这些特征被旅行者和研究人员忽视了。直到1883年，岩石冰川才首次从格陵兰岛被描述出来。美国人斯宾塞在科罗拉多州的圣胡安山脉绘制了它们的地图，将其作为一种特殊的碎屑坡积物，卡普斯在阿拉斯加研究了它们，并在1910年引入了术语“岩石冰川”——他推测这些特征是古老的冰川，被岩石碎屑掩埋。然而，其他研究表明，岩石冰川也出现在从未被冰川或冰盖覆盖的地区。尽管存在起源问题，但人们很快意识到，这些冰和碎屑的混合物会缓慢移动和流动，形成特征性的舌状到舌状形状——1910年，泰瑞尔引入了术语“冰流”，意思是“冰的流动”，但这个名称没有被其他研究人员采用。
在接下来的30年中，进展甚微——岩石冰川的分布、年龄、起源和意义仍然知之甚少。只有随着人们对冰缘带的建设和工程问题的兴趣增加（冷战也蔓延到这些地区），研究才再次试图解开围绕岩石冰川的谜团。在过去十年中，岩石冰川的另一种重要意义变得显而易见。
气候变化可能对中纬度地区多年冻土的分布产生重要影响，即使平均气温和地表温度略有升高，也可能严重影响地下多年冻土。通过观察岩石冰川对阿尔卑斯山脉和其他地区年平均气温升高的反应（蠕变变形速度、排放量），研究人员希望更好地理解和可视化隐藏的地下冰的反应。冰川的强烈退缩是显而易见的，但多年冻土被认为反应要慢得多，因为覆盖的碎屑层具有绝缘作用。但对钻孔中温度剖面的观察表明，由更表层冰融化产生的渗流水可以将热量更快地“传输”到地下深处，这比之前理论上的速度要快得多。
图4和图5. 岩石冰川的前部和“热喀斯特”——由冰芯融化和坍塌导致——岩石冰川位于南蒂罗尔多洛米蒂山的“霍厄盖斯尔”。
参考书目
BRESSAN, D. (2007): Aufbau und Dynamik aktiver Blockgletscher am Beispiel der Lazaunalm (Ötztaler Alpen / Südtirol). Univ. Dipl.-Arb., Fakultät für Geo- und Atmosphärenwissenschaften Innsbruck: 198
BROWN, J.; FERRIANS, O.J.; HEGINBOTTOM, J.A. & MELNIKOV, E.S. (2001): Circum-arctic map of permafrost and ground ice conditions. Boulder, CO: National Snow and Ice Data Center/World Data Center for Glaciology. Digital media. http://nsidc.org/, Versions 2001, 2002 & 2005
FRENCH, H. (2003): The development of Periglacial Geomorphology: 1 - up to 1965. Permafrost and Periglacial Processes 14: 29-60
SHRODER, J.F.; BISHOP, M.P.; COPLAND, L. & SLOAN, V.F. (2000): Debris-covered glaciers and rock glaciers in the Nanga Parbat Himalya, Pakistan. Geografiska Annaler 82(A): 17 - 31