地球の「彫刻家」の誕生

氷河の動きは、その途中で地形を絶えず「刻み」続けます。この「彫刻家」の誕生から「彫刻刀」を手にするまでは、ゆっくりとした、独特なプロセスです。

氷河の境界

晴れた夏には、天山山脈と祁連山脈の麓に住む住民は、山腹に引かれた白黒の線をはっきりと見ることができる。線の上には銀色に輝く氷と雪の世界が広がっています。この線は雪線です。正確に言うと、雪線とは、一年中雪が降る地域の下限のことです。雪線より上では、毎年降る雪はその年のうちに溶けてしまいます。

場所によって積雪線は決まっていません。季節の変化により、積雪線が上昇したり下降したりすることがあります。夏季のみ、雪線の位置は比較的安定しており、毎年ほぼ一定の高さに戻ります。このため、雪線の高さは夏の最も暑い月に測定されます。

世界中で、雪線は赤道から両極に向かって減少します。雪線は氷河の発達と分布を制御する重要な目印です。山の高さがその地域の積雪線を超えた場合にのみ、毎年過剰な積雪が発生します。何年も経って初めて、その地域は永久的に雪に覆われ、氷河が形成されます。

図1 スノーライン

(画像出典: Wikipedia)

氷河活動のバランス

空から降り積もった雪が丘の斜面を滑り落ちると、低地に集まる傾向があります。低地は一般に盆地のような形をしているため、氷河学では粒状雪盆地と呼ばれます。

グラニュライト盆地は氷河の発祥地です。雪盆に積もった雪はどのようにして氷舌になるのでしょうか？

ステップ 1: 雪片は一連の変成プロセスを経て、徐々に粒状の雪に変わります。粒状の雪の間には多くの空気の通路があり、それらが相互に連結しているため、粒状の雪の層はスポンジのように緩い状態になっています。

ステップ 2: 場所によっては、雪の粒子が非常に厚くなります。雪の底の雪の粒子は上層の強い圧力によって圧縮され、ゆっくりと沈降して再結晶化し、互いにつながり、融合します。同時に、粒雪盆地の表面の溶けた水が下に染み出して部分的に凍結し、粒雪の気道が徐々に閉じられ、氷の中に閉じ込められた空気が泡になります。この種類の氷は気泡が多く、色が白いため、粒状雪氷と呼ばれることもあります。

ステップ 3: 粒状の雪氷がさらに圧縮され、気泡が排出されて、薄い青色の氷河氷に変わります。

ステップ 4: 非常に厚い氷河の氷は、自身の圧力と重力の複合効果により塑性流動を起こし、粒状の雪盆地の出口を通過し、下方に蛇行しながら流れ、さまざまな長さの氷舌を形成します。長い氷河舌は谷の下部、あるいは谷口の外側まで伸びていることもあります。

図2 氷舌

(画像出典: Wikipedia)

成熟した氷河には、一般的に粒状の雪盆と氷舌があります。雪線より上の粒状雪盆地は氷河の堆積領域であり、雪線より下の氷舌は氷河の融解領域である。この2つは天秤の両端のようなもので、共同で氷河のバランスを制御し、氷河の活動を決定します。

地球の彫刻家のナイフ

モレーンとは、氷河によって運ばれ堆積する主な物質であり、氷河が地球の様相を変えた証拠の一つでもあります。

水が凍って氷になると、その体積は約 9% 増加します。夜間に溶けた氷や雪の水が岩の割れ目で再凍結すると、周囲の岩盤に強い凍上力が加わります。このような強い凍上力によって多くの岩石が割れてしまいます。

霜による風化は露出した丘陵斜面だけでなく、氷河の底でも起こります。これは、氷河の底に一時的な圧力融解水があるためです。雪解け水は谷底の岩の割れ目に染み込み、凍結すると強い凍上力を発生させます。

霜による風化により、丘の斜面や氷河床に緩い岩の破片が絶えず生成されます。丘の斜面にある岩屑は重力の作用で氷河の上に転がり落ちますが、氷床にある岩屑は氷河によってより簡単に運ばれます。氷河によって運ばれた岩の破片は総称してモレーンと呼ばれます。

図3 モレーン

(画像出典: Wikipedia)

氷河の表面にある岩片は表面モレーン、氷河の内側にあるものは内部モレーン、氷河の底にあるものは基底モレーン、氷河の両側にあるものは側方モレーンと呼ばれます。

側方モレーンは山腹に近く、岩片の供給源も豊富なため、氷河を左右に挟む2つのそびえ立つ壁のように高く大きくなっています。氷舌の前端では、両側の側方モレーンのほとんどが収束して、円形の末端モレーンを形成します。末端モレーンは氷河を守る高い城のようです。氷河を登りたい人は、氷河に近づく前に、まず末端モレーンに到達しなければなりません。

すべての氷河に末端モレーンがあるわけではありません。移動速度が速い氷河には末端モレーンがありません。氷河は、長期間にわたって一箇所に止まった場合にのみ、高い末端モレーンを形成できます。 2 つの氷河が合流すると、隣接する 2 つの側方モレーンが 1 つの中央モレーンに融合します。樹枝状谷氷河の表面にはモレーンが多数存在し、氷河全体が白と黒の縞模様のように見えます。

図4 側方モレーン、末端モレーン、中間モレーン

（画像提供：モルガン・スタンレー）

結論

氷河の形成は自然の素晴らしい傑作であり、その絶え間ない動きにより、氷河は自然を彫るための「ナイフ」を手に取ることができるのです。氷河の存在は地球にとって重要な役割を果たしています。地球温暖化が進む現代において、これらの愛らしい「彫刻家」を守らない理由がどこにあるでしょうか？

制作：中国科学普及協会

著者: アースストーリー

プロデューサー: 中国科学博覧会