氷河性地形または氷河性河川地形[ a ]は、氷河の融解水によって引き起こされる堆積物の侵食と堆積によって形成される地形です。氷河には浮遊堆積物が含まれており、その多くは最初に下層の陸塊から拾い上げられます。地形は、氷河の採石、摩耗、融解水などのプロセスによる氷河侵食によって形成されます。氷河の融解水は、機械的プロセスと化学的プロセスの両方によって岩盤の侵食に寄与します。 [ 3 ] 氷河性河川プロセスは、氷河の表面と内部の両方で発生する可能性があります。氷河内部で発生した堆積物は、氷河全体が融解するか部分的に後退した後に現れます。氷河性河川地形と侵食面には、アウトウォッシュ平野、カメ、カメ段丘、ケトルホール、エスカー、年縞、氷河前縁湖などがあります。[ 4 ]
融解水流は、特に温暖な季節に氷河によって形成されます。氷河表面より上にある氷上流と、氷河表面より下にある氷底流があります。[ 5 ]氷河と下の地表面の境界面では、氷河の巨大な重量によって氷が溶け、氷底融解水流が発生します。これらの流は、巨大な圧力と高速で、氷河自体の重量とともに地形を削り、地面から堆積物を持ち上げることができます。[ 6 ]この堆積物は、氷河が前進するにつれて運ばれます。温暖な季節には、氷河は縮小して後退します。このプロセスにより、堆積地形の形で堆積物が残されます。[ 7 ]前進と後退の2つのプロセスは、地形を変容させ、過去の氷河の存在と挙動について大きな洞察を与えてくれる一連の地形を残す力を持っています。これらの過程によって形成される地形には、モレーン、カメ、ケトル、エスカー、ドラムリン、平原、氷河湖などがある。

氷河性河川堆積物または氷河性河川堆積物は、氷床または氷河由来の巨礫、砂利、砂、シルト、粘土から構成されます。これらは水流によって運搬、選別、堆積されます。堆積物は氷のそば、下、または下流に形成されます。氷との接触部に形成されるカメ、カメ段丘、エスカー、氷縁下の 扇状地、扇状地平野などが含まれます。通常、氷河性河川堆積物は速く乱流の氷河性融解水流によって運ばれますが、時折、壊滅的な洪水によって運ばれることもあります。巨礫や砂利などの大きな要素は氷縁近くに堆積し、より細かい要素は遠くまで運ばれ、時には湖や海に流れ込みます。堆積物は河川作用によって選別されます。これらは、氷河の氷によって移動および堆積され、選別されていない氷河堆積物とは異なります。
氷底の巨大洪水は氷の底に空洞を刻むことがある。洪水が収まると、これらの空洞に堆積物が堆積し、流れに沿った空洞には空洞充填ドラムリン、流れを横切る空洞にはリブ地形、その他の場所には丘状地形が形成される。 [ 8 ]氷河内またはその底のクレバスに堆積物が埋まると、高さ10メートル(33フィート) にも達する低くまっすぐな尾根が形成されることがある。[ 8 ]
カメとは、溶けた氷から堆積した砂や砂利でできた、急な斜面を持つ低い丘や尾根のことです。カメは単独で存在する場合もあれば、群をなして形成される場合もあります。氷河の底に、ムーランと呼ばれる氷の表面から流れ落ちる融解水、または氷河内の水域から流れ落ちる融解水によって形成されるものもあります。また、氷河の縁に小さな三角州として形成されるものもあります。[ 9 ] カメ段丘は、谷の側面と氷河の氷縁の間を流れる網状河川によって堆積した砂や砂利の段丘です。谷氷河の反対側にあるカメ段丘は、標高が異なる場合があります。[ 10 ]
氷河の中や下を通るトンネルには、層状の堆積物が堆積することがあります。氷が溶けると、堆積物はエスカーと呼ばれる長く直線状の砂利の尾根として露出します。更新世の氷床で形成されたエスカーの中には、数百キロメートルにも及ぶものもあります。一般的に、エスカーの長さは数百メートルから数キロメートルです。[ 11 ]
氷接触堆積物(カメ、カメ台地、エスカーなど)は、主に砂と礫から構成されていますが、ダイアミクトン、シルト、粘土の層が含まれる場合もあります。カメとカメ台地は通常、層状の泥の基底を持ち、上部には粗い砂の層があり、その上に礫が堆積しています。[ 12 ]

氷河性河川堆積物は、氷河内または氷河下のトンネルを流れる氷河外流によって形成されます。[ 11 ] 水は主に融解水から供給され、降雨や氷河の横にある氷のない斜面からの流出水からも供給される場合があります。[ 12 ] 河川の流量は気温によって大きく変動し、気温は季節、時間帯、雲量によって変化します。流量が多い時期には、河川は圧力を受けます。[ 11 ] 氷河の下の河川は、圧力によって上流に向かって流れることがあります。[ 13 ]
乱流で流れの速い融解水流は、水圧作用、キャビテーション、摩耗によって機械的侵食を引き起こします。[ 14 ] また、氷河の下の摩耗した岩盤や堆積物から可溶性化学物質を溶解して除去することもあります。[ 13 ] これらの流れは、氷河の下からの堆積物や、氷河の横の高地から流れ込んできた堆積物を拾い上げます。通常、氷河を離れるときには、運べるだけの堆積物を保持しています。[ 11 ]
流量の大きな日々の変動は堆積物の動きに影響を与える。流量が増加すると堆積物は拾い上げられて運ばれ、流量が減少すると堆積する。通常、堆積物の大部分は川床の近くを転がったり滑ったりする。流量が最も多い時期には、大きな岩が動くことがある。流量が最も多い初夏には、浮遊堆積物の濃度が高くなることもある。[ 15 ] 氷河の下、内部、上、または横にある湖や貯水池は、ヨクールラウプとして知られる大規模な決壊洪水を引き起こすことがある。[ 16 ]


氷のトンネルから出てきた融解水の流れは広がり、速度が遅くなり、堆積物を運びます。水路は詰まり、流れは新しい経路を探さなければならず、その結果、砂利や砂の堆積物によって水路が分断された網状河川になることがあります。 [ 11 ] 網状河川の水路は、堆積物の負荷が高く、流量が変動し、岸を固定する植物がないため、非常に不安定です。[ 17 ] 堆積物の量は一般的に氷河の末端付近で最大になるため、堆積物はそこから下に向かって傾斜し、薄くなる傾向があります。[ 11 ]
アウトウォッシュファンは、融解水が流れ込む入口から扇状に広がる堆積物で、入口から遠ざかるほど堆積物は細かくなります。ファンは陸上または水中に堆積することがあります。[ 10 ] 氷床から隣接するアウトウォッシュファンが一列に並ぶと、尾根、または氷河性河川モレーンを形成することがあります。[ 18 ] 多くのアウトウォッシュストリームが氷河前線から低地に流れ込むと、広い砂丘、またはアウトウォッシュ平野を形成します。[ 17 ] 砂丘には数十メートルの厚さの堆積物が堆積することがあります。[ 19 ] 山岳地帯では、アウトウォッシュストリームは谷の斜面によって制限され、谷列と呼ばれる線状のアウトウォッシュ平野に厚い堆積層を堆積させます。[ 17 ] 段丘は、ストリームがより低いレベルに傾斜し、より高く古いアウトウォッシュ平野を放棄するときに形成されます。[ 12 ]
堆積物は、数センチメートル幅の砂漣から数百メートルの長さの砂礫州まで、さまざまな規模の堆積形態で堆積します。[ 20 ]層理、斜交層理、礫の重なり などの堆積構造は、他のタイプの河川によって形成されるものと似ています。[ 19 ] 氷河の近くでは、アウトウォッシュ平野は、粒径が非常に変化する粗い砂礫の長い砂州で構成され、砂州の間にはいくつかの大きな水路があります。さらに遠くには、横断砂州と多数の網状水路の網があります。堆積物には砂礫と砂が含まれ、選別と摩耗により粒子は丸みを帯びています。さらに遠くでは、氷河以外の河川がアウトウォッシュ河川に合流すると、流れは浅い網状水路または蛇行河川を形成し、砂を堆積させます。[ 17 ] 年間の氷の融解イベントが支配的な氷河河川は、氷河以外の流入がより重要な通常の河川環境に合流する可能性があります。[ 16 ]

決壊洪水の沈降水による堆積物は、粒度分布が悪く、粒径の範囲が広く、明確な堆積形態を持たない場合がある。[ 20 ] 他の氷河性河川堆積物は、氷河以外の河川作用による堆積物に似ている。それらは主に、適度に丸みを帯びたシルト、砂、礫から構成されている。 [ 19 ] 氷河に近い堆積物は、通常、氷河以外の堆積物よりも粗く、巨礫から砂までの範囲に及ぶが、シルトや粘土はほとんど含まれない。これは、水が通常、氷河からかなりの距離に達するまで、これらの細かい粒子が沈降するのに十分な速さで流れるためである。[ 20 ] 一般的に、氷縁から離れるほど、氷河外縁堆積物は細かくなる。[ 12 ] 堆積物は、河川流量の季節的および断続的な変化により、しばしば明確な層状構造を示す。[ 8 ]
氷河堆積物は、氷河湖に流れ込むことが多く、そこで氷河湖堆積物を残します。これらは主にシルトと粘土からなり、ミリメートルスケールの層状構造が見られます。時には、融解水流出量の多い夏季には粗い堆積物が、冬季には細かい堆積物が交互に堆積する年縞が含まれることもあります。河川が海に流れ込むと、氷河海洋堆積物を残します。 [ 19 ] 氷河堆積物は、湖や海に流れ込む場所でデルタを形成することがあります。 [ 17 ]
氷河性河川堆積物は、大きな氷塊を取り囲み、覆うことがあります。堆積物は、数百年にわたって氷を断熱する役割を果たします。やがて氷塊は溶け、ケトルと呼ばれる窪地、または水が溜まるとケトル湖と呼ばれる窪地が残ります。[ 11 ] ケトルは、氷接触堆積物と関連していることが多いです。シート状堆積物内にも形成されることがありますが、通常は氷接触ケトルよりも小さいです。[ 12 ]
モレーンは、氷河とその後の氷河の融解水によって堆積した堆積物(氷河堆積物とも呼ばれる)で構成されています。モレーンは、氷河の末端付近、2 つの氷河体の境界、または氷河体の下などによく見られます。モレーンは、氷河作用を受けた地域の範囲や、氷河作用中の前進と後退の連続的なパターンを示すために使用できます。[ 3 ]モレーンの名前と具体的な特徴は、氷河体に対する位置と、関連する氷河堆積物を堆積させたプロセスによって異なります。[ 7 ]モレーンには、大きく分けて 4 つの種類があり、側方モレーン、中央モレーン、底部モレーン、末端モレーンがあります。
モレーンを形成する堆積物の大きさは、粘土から巨礫まで様々です。モレーンは、さらなる氷河作用や融解水によって、他の氷河性河川地形へと再加工されることがあります。[ 21 ]元のモレーンと再加工されたモレーンの両方は、氷河の存在の結果として景観上で起こる一連のプロセスを記録しています。

側方モレーンは、氷河の長軸に平行に走る、氷河に沿って堆積した堆積物の尾根です。これらの堆積物は通常、氷河の縁の氷の上に堆積し(氷上堆積物)、そのため、他の混入した堆積物ほど氷河の侵食を受けません。[ 22 ]、[ 23 ]側方モレーンを形成する堆積物は、氷河が地域を通過する際の谷壁の凍結風化、または氷河谷に流れ込む河川による堆積物の堆積の結果である可能性があります。 [ 22 ]これらの堆積物は、氷河が後退するにつれて尾根に沈降します。

メディアルモレーンは、2 つの氷河が合流した結果であると考えられることが多い。2 つの氷河が合流すると、両方の氷河の間にある堆積物が、より大きな合流氷河の上に押し上げられる。メディアルモレーンは、氷底および氷河内部の物質が氷の流れによって上方に運ばれ、表面および氷河内部に集積することによっても形成されることがある。[ 24 ]この堆積物は、氷河の前進方向に沿って運ばれる。氷河が溶けると、堆積物は氷河谷の中央に尾根として堆積する。
底堆石は、比較的平坦な地域または緩やかな丘陵を形成する氷河堆積物の領域です。一般的に、底堆石は堆積堆積物で構成されています。氷河の底の氷の中に懸濁している堆積物の破片は、氷よりも地面との摩擦が大きくなります。このため、堆積物は氷に比べて不釣り合いに減速され、最終的に氷の下の地面から落下するか、地面に挟まります。[ 25 ]また、氷河が溶けて後退するにつれて堆積物が形成されることもあります。底堆石は、堆積平野と呼ばれることもあります。底堆石と緩い堆積物は、上にある氷河が前進または後退するにつれてドラムリンに形作られることがあります。[ 26 ]

末端モレーンは氷河の最前進地点を示します。[ 26 ]氷河が前進すると、堆積物が氷河の底に運ばれて堆積します。氷河が溶けると、この固まっていない堆積物が尾根を形成します。末端の形状は、氷河の末端または末端部の形状を表します。[ 26 ]末端モレーンとは、氷河の最前進地点で発生するモレーンを指します。後退モレーンは、氷河が長期間静止しているときに発生する堆積物の尾根です。[ 27 ]これは、氷河が平衡状態にあるか、後退中に停止しているときに発生します。末端モレーンの発生は、氷河の前進、後退、平衡のパターンを決定するのに役立ちます。[ 7 ]
カメは、後退する氷河の堆積物によって形成された不規則な形状の丘または盛り土です。[ 26 ]堆積物は氷河の窪みに保持され、その後氷河が溶けるにつれて堆積します。[ 25 ]氷河の融解水はさらなる侵食を引き起こし、ドラムリンと区別されるこれらの地形の特徴的な珍しい形状を生み出します。カメにある堆積物の粒子は、細かいものから粗いものまで、玉石サイズから巨礫サイズまで様々です。[ 28 ]砂から砂利までのサイズ範囲を説明する人もいます。[ 29 ]カメは、「カメとケトル地形」と呼ばれる地域でケトルとよく関連付けられています。[ 25 ]これらの丘は、高さが最大50m、幅が最大400mまで様々です。[ 29 ]
カメ段丘は、氷河の縁が谷壁に接しているときに形成されます。谷壁は、氷河の末端から外側へ流れる融解水の流れを妨げます。代わりに、氷河の融解水は氷縁に沿って横方向に迂回され、氷河と谷壁の間に堆積物を堆積させます。[ 25 ]氷河が後退すると、このプロセスが繰り返され、カメ段丘と呼ばれる階段状の斜面または段丘が形成されることがあります。単数形では、この地形はカメモレーンとも呼ばれます。[ 30 ]カメ段丘の正確な形態は、形成時の融解水の流れと、氷縁と谷壁の間の角度に依存します。[ 25 ]カメ段丘は、過去の氷縁を示すのに役立つツールです。[ 30 ]
カメ段丘とは、谷の表面と氷河の間に堆積した比較的平坦な堆積物の表面のことである。カメ面とその他の氷河性河川地形が組み合わさって一つの景観を形成している場合、それはカメ複合体または氷河カルスト地形と呼ばれる。
カメデルタは、融解水流が水域または河川系に堆積した、よく選別された砂と砂利の氷河性河川堆積物からなる平坦な頂部を持つ地形です。そのため、カメデルタは、たとえその水が景観内に存在しなくなった後でも、氷河湖などの水域への流入点を示すために使用できます。 [ 25 ]氷河から流れ出る、または氷河から流れ出る堆積物の多い融解水流は、水域に接触すると流速が低下します。この流速の低下により、流れは堆積物を運ぶことができなくなり、堆積物は水柱から沈降します。水の流速が低下するにつれて、より重い堆積物が最初に水柱から沈降します。そのため、カメデルタでは堆積物のサイズの層状構造が予想されます。 [ 31 ]

ケトル、またはケトルホールは、後退する氷河の残存氷によって氷河外縁平野に残された痕跡です。[ 32 ]氷河が後退すると、氷塊が氷河崩落または氷河崩落と呼ばれる過程で分離することがあります。堆積物を多く含む氷河の融解水が静止した氷塊のそばを流れると、氷と堆積物の間の摩擦が増加し、氷塊の周りに堆積物が蓄積されます。堆積物は非常に広範囲に及ぶため、氷塊を完全に埋めてしまうことがあります。その後、氷が溶けて地面に痕跡が残ります。[ 33 ] [ 34 ]
残った穴はケトルと呼ばれます。ケトルの穴の正確な大きさや特徴は、氷の埋没度によって決まります。[ 33 ]これらの穴はしばしば融解水の流れによって水で満たされ、ケトル湖と呼ばれます。ケトル湖は、氷河の融解水によって運ばれる堆積物の量が多いため、浅いことが多いです。[ 32 ]
ケトルホールは氷河のアウトウォッシュプレーンでよく見られます。[ 4 ]ケトルホールの幅は5メートルから30 キロメートルまで様々です。
エスカーは、かつて氷河に覆われていた地域に見られる、層状堆積物からなる長く湾曲した尾根です。[ 35 ]長さは数メートルから数百キロメートル、高さは3メートルから200メートルにもなります。[ 4 ]エスカーの高さと幅は、形成時の水圧、氷圧、堆積物負荷によって決まります。[ 36 ]エスカーは、図1に示すように、氷河内または氷河下の氷のトンネルで形成され、これらのトンネルを占める河川からの堆積物で構成されています。[ 37 ]エスカーは、氷河のクレバスを削る氷河上の河川からも形成されることがあります。氷が溶けた後、河川の堆積物は長く盛り上がったエスカーとして残ります。氷河下の河川系は、枝分かれしたエスカーを形成することがありますが、これらは連続した枝であるとは限りません。[ 36 ]

エスカーは氷河の流れの方向に沿って形成されることが多いが、高圧の場合、融解水は利用可能な最も低い場所に押し流され、非常に浅く幅の広い氷底流が形成され、結果として短く幅の広いエスカーが形成されることがある。圧力が低い場合、氷が比較的ゆっくりと移動する氷河の末端付近では、急な壁を持つエスカーが形成されることがある。[ 37 ]エスカーに見られる堆積物は、氷中の堆積物とトンネル内の融解水流への供給量に依存する。この堆積物は通常、砂から小石サイズで、時折より大きな岩塊が見られる。層理は、不規則な場合もあるが、エスカーには見られることが予想される。[ 36 ]
ドラムリンは、半分埋まった卵のような形をした細長い丘で、丘の浅い方の端は幅が狭くなっています。ある地域にドラムリンが集まっている場所は、フィールドまたはスウォームと呼ばれ、時には「卵のバスケット地形」と呼ばれる景観を作り出します。[ 7 ]ドラムリンの形状は様々ですが、ほとんどの場合、長い軸が氷の流れの方向に平行な楕円形です。傾斜が急な方は通常、氷の上流側で、傾斜が緩やかな方は氷の下流側です。[ 38 ]ドラムリンの幅と長さの比率を使用して、氷河の移動速度を決定できると提案されています。細長いドラムリンは氷河の速度が遅いことを示し、短いドラムリンは氷河の速度がはるかに速いことを示します。これは、摩擦と表面積の関係から推測されます。[ 38 ]

ドラムリンは、上層の氷が固まっていない氷堆積物や底堆石の上を移動する際に形成されます。ドラムリンの形成には主に 2 つの理論があります。これらの地形の正確な起源は状況によって異なる場合があり、議論の的となっています。[ 38 ] 1 つ目の理論は、しばしば構築説と呼ばれ、氷河の氷堆積物が融解水の流れによって堆積し、上層の氷河の継続的な押し込みによって蓄積されるというものです。このプロセスによって、ドラムリン内の個々の氷堆積物粒子は氷の流れの方向に整列します。[ 39 ]科学者は、堆積物粒子の向きとドラムリン全体の向きを調べることによって、この理論を検証することができます。 [ 39 ] 2 つ目の理論は、上層の重い氷河によって引き起こされる侵食が、固まっていない堆積層から物質を削り取り、それを再配置してドラムリンに堆積させるというものです。ドラムリンは、前述の理論と同様に、氷の流れによって形作られます。[ 40 ]その違いは、氷河堆積物が形作られる前にどこから由来するかという点にある。いずれの場合も、氷河が後退するまで氷底領域は見えず、ドラムリンの形態には大きなばらつきがあるため、これらの地形を形成するプロセスについては依然として不確実性が残る。
ドラムリンは、砂から巨礫までの大きさの層状または非層状の氷堆積物で構成されている場合があります。ドラムリンの構成の不均一性は、堆積物の起源が多様であることを示しています。 [ 38 ]氷堆積物がドラムリンの形成上に連続的に堆積するにつれて、ドラムリン内では氷堆積物の縞模様や層状構造が生じる場合があります。[ 38 ]

氷河末端のアウトウォッシュ平野は、氷河の末端にある比較的平坦な地域で、融解水アウトウォッシュによって氷河堆積物が堆積します。堆積物は遠方に向かって選別され、粒径の大きい堆積物は氷河の縁に近い場所に堆積し、粒径の細かい堆積物は融解水流によってさらに遠くまで運ばれます。[ 41 ]アウトウォッシュ平野には、融解水流、カメ、ケトル湖などの他の氷河性河川地形が含まれる場合があります。アウトウォッシュ平野の河川系は、水中の堆積物含有量が高いため、通常は網状河川を形成します。 [ 42 ] [ 4 ]これらの河川は蛇行するため、侵食は垂直方向(上下)ではなく、横方向(左右)に起こります。[ 4 ]これらの平野は通常、氷河によって堆積された末端モレーンの向こう側にあります。 [ 4 ]
氷河堆積平野は、氷河の融解によって堆積した氷堆積物で構成される、平坦から緩やかな傾斜の地形の地域です。氷河堆積平野は、底堆石の地域とも呼ばれます。[ 26 ]氷河堆積平野は、氷の一部が主氷河から分離したときに形成されます。この氷に含まれる堆積物は、氷が溶けると氷河堆積平野として堆積します。[ 7 ]氷堆積物は、結果として生じる融解水によってさらに分散され、形作られます。氷河堆積平野の構成は大きく異なり、氷河がたどった経路と氷河地域の下にある基盤岩に依存します。[ 26 ]氷河堆積平野は、砂から大きな岩塊まで、サイズが不均一な堆積物で構成されています。氷河堆積平野に含まれる地形には、氷河堆積物で構成されるドラムリンとモレーンがあります。[ 43 ]

年縞は、氷河性河川運動による堆積物の特徴です。これらは毎年繰り返される堆積物です。堆積物の大きさは河川の水量によって変化しますが、通常は泥(シルトと粘土)の堆積物と関連しています。[ 44 ]堆積物の色と量も季節によって変化します。夏の堆積物は一般的に堆積量が多く、色が明るいのが特徴ですが、冬の堆積物は通常その逆です。[ 44 ]冬の堆積物は、水が再び氷になるため、かなりまれです。[ 44 ]
氷河湖は、氷河、氷河堆積物ダム、または終堆石などの氷河地形の背後で流れがせき止められた水の貯留です。[ 4 ]氷河湖は通常、氷河の融解水の副産物です。氷河湖に含まれる堆積物は、氷河地域の変化のパターンを記録する有用な地質年代測定ツールです。 [ 45 ]氷河湖は、堆石、氷河氷によって堰き止められる場合もあれば、氷河による地殻の等静力学的沈降によって氷河の先端に閉じ込められる場合もあります。[ 46 ]、[ 47 ]ターンは、圏谷の深く掘り込まれた窪地に形成される氷河湖の特定の用語です。[ 25 ]