氷河は大きくて動かないものなのでしょうか？実際、それは一定の流れと動きです。

著者: 徐亜東 (中国地質大学 (武漢))

出典: Knowledge is Power Magazine

映画「アナと雪の女王」には、淡い青く輝く透き通った氷河が登場します。 「アイス エイジ」には、凶暴で奇妙な先史時代の獣たちが生息する白い氷と雪の世界があります。これらのユニークな氷と雪の風景を探検してみませんか?

雪から氷までおとぎ話の世界

まず、雪がどのようにして氷河の氷に変わるのかを段階的に見てみましょう。

雪と氷は時間とともにどのように変化するか

雪片は、空気中の水蒸気が凝縮してできる小さな氷の結晶です（物質が液体状態を飛び越えて、直接気体から固体に変化する現象）。大部分は六角形をしており、未陽花や柳菊としても知られています。

時間と表面放射熱の影響により、雪の先端は溶けて徐々に大きな雪粒に固まります。雪片と雪粒はどちらも多孔度が高く（> 50%）、雪粒の間を空気が自由に流れることができます。

積雪が20～50メートルの厚さになると、上層の積雪の圧力、融雪水の浸透と凍結により、下層の雪が白い粒状の氷の結晶に凝縮します。

氷結晶の空気多孔度が徐々に20％～30％に低下し、10年以上の長期圧縮を経て、氷結晶は密に結合したり再結晶したりして、ブロック状の氷河氷を形成します。多孔率は20%未満で、空気が循環しません。

雪が氷河の氷に変化する過程は、圧縮、凍結、再結晶化などの一連のプロセスを経て起こります。これは、ゆるい雪片が圧縮されて硬い氷の彫刻になる過程に似ています。氷河の氷に「成長する」と、塑性変形（自力では回復できない変形）を起こします。氷河の氷の可塑性は氷層の厚さに関係しています。氷層が厚くなるほど可塑性が高まり、氷層が滑り、塑性クリープが発生する可能性が高くなります。氷と雪の上層の圧力と重力により、氷層は一定の方向に動き始め、氷河になります。

したがって、氷河は、動的および静的な変化を経る氷と雪で構成された青と白のおとぎ話の世界です。

氷河 - 「歩く」記録装置

氷河は非常に「冷たい」（標高が高く、緯度が高く、気温が高い）ように見えるため、氷河は常に同じ場所に留まり、動かないというのが私たちの誤解です。実際、氷河の名前は氷と雪の絶え間ない流れと動きを意味しますが、その大きさは巨大で、動きは非常に遅いです。氷河地形の変化は、ここで起こった大きな変化を物語っています。

氷河は、気候、地形、大きさ、形態的特徴に基づいて、大陸氷河と山岳氷河の 2 つの主要なグループに分けられます。

大陸氷河（氷床）の形態学的特徴（成層、物質の垂直的変化によって生じる層状構造）

高緯度の流域や極地の高原では、雪線が低く、積雪面積が広い。氷の層は、多くの場合、厚さが数千メートル、幅が最大 10 キロメートルで、盾状の覆いのような形をしており、これが大陸氷河、つまり氷床としても知られています。重力の作用により、氷床は厚い氷層から押し出し流の形で周囲の領域へと舌状に流れます。氷河の底の氷が岩盤に滑り、岩盤が侵食されて損傷し、凹状になりました。その結果、氷床は凸レンズのような形になり、両側への伸張運動により、青と白の層は上部で厚くなり、下部で薄くなります。

山岳氷河地形の形態学的特徴

中緯度および低緯度の高山地域では、氷河の形状は山岳地形によって制限されます。雪線は高く、規模は小さく、氷層は薄く、線状に分布していることが多い。それは山岳氷河と呼ばれています。山岳氷河は高くて細いという遺伝子を持っています。中国の現代の氷河はすべて山岳氷河であり、主に青海・チベット高原の周辺に分布しています。

氷河が発達する前は、地形は主に弧状の山頂と尾根で、高山の谷はほとんどが「V」字型で谷底は平らでした（上の図 A を参照）。

氷河期の発達期には、氷河が谷に沿って侵食し、谷底が深くなり、谷の側面が広がりました。氷河の流れを遮ったため、山口が浸食され、切り取られた山口を形成しました。氷河谷は多くの場合、まっすぐで幅が広く、急峻な壁を持つ「U」字型を形成しており、「U」字谷と呼ばれます。

浸食によって生じた、三方が急峻な壁を持つ半円形の窪地は、椅子のような形をしており、圏谷と呼ばれます。圏谷は雪線の近くに発生することが多く、山腹の方向に沿って並んでいることが多いため、古代の雪線の位置を識別するための目印として使用できます。隣接する圏谷の谷壁は侵食によって後退し、ナイフの刃や魚のひれに似た、急勾配で薄く鋭い頂上を持つ尾根を形成します。この尾根はブレードリッジ（またはフィンリッジ）と呼ばれます。 3つ以上の圏谷に囲まれた急峻な壁を持つ山は、角峰と呼ばれます。ピラミッド型です。有名なエベレスト山は角状の峰です。氷河の先端（または末端）では、岩盤との摩擦により中央部の流速が速く、両側の流速が遅くなるため、舌状に突出した形状が形成されることが多い。これを氷舌といいます（上図 B 参照）。

氷河が溶ける時期には、窪地に溶けた水が蓄積して氷河湖が形成され、その形はビーズ状になることが多い。時には、圏谷に雪解け水が溜まり、圏谷湖が形成されることもあります (上の図 C を参照)。氷舌の先端が消失した後、氷舌が運ぶ大量の岩屑は、様々なタイプのモレーン岩脈（氷河流路の両側の堆積物を側方モレーン岩脈と呼び、氷河が消失する場所は末端モレーン岩脈と呼ばれる）地形に堆積します。

氷河期の遺物

氷河の地質学的遺物

地球規模の気候変動の影響を受け、氷河の成長と減少により、移動に伴って典型的な地質学的遺跡が残ることがあります。氷河期の地質学的遺跡から、地形の進化と気候の変化に関する時間的および空間的な法則を探ることができます。

氷河が拡大する場合、固体氷河の塑性流動は、押すモードと運ぶモードという 2 つの機械的モードに分けられます。押し出すというのは、氷河の前端が「ブルドーザー」のように、氷床上の岩石の破片を大きな力で前方に押し出すことを指します。輸送とは、氷の中で凍った岩石や氷の表面に落ちた岩石が、まるで「ベルトコンベア」のように氷河の動きとともに輸送されることを指します。

氷河が後退するにつれて、雪線が上昇し、氷河の前面の氷が溶け、氷河によって運ばれた物質と融解水が一緒になってモレーンと呼ばれる集合体に蓄積します。モレーンでは、さまざまな粒子サイズの岩の破片が混ざり合い、「コンクリート」に似た状態になります。

気候条件が安定し、氷河前面が停滞し、氷の融解量と補充量が基本的にバランスしている場合、氷河が運んだ大量の堆積物が氷河前面に蓄積し、多くの場合、氷舌の外側に長い弧状のダム、つまり末端モレーンを形成します。 U字型の谷の両側の斜面では、氷の滑りや氷の傷がよく見られます。

末端モレーン内の氷床の起伏の影響を受けた岩盤（シープバックロック）は、長軸が氷河の流れの方向と平行になることが多い楕円形の丘を形成し、ドラムリンと呼ばれます。

氷床上に堆積したモレーンを底部モレーンといい、その中には巨石の分布や浸食パターンに応じて飛石やすり鉢も見られる。

氷河の環境科学研究が進行中

青海チベット高原の氷河の生態環境は脆弱かつ敏感であり、中国、さらには世界の気候や生態環境に重大な影響を及ぼしています。 2021年6月、中国科学院瀋陽自動化研究所のチームは、青海チベット高原の古瓊カンリ氷河でクライマー研究ステーションの外部ロボットの現地テストを完了しました（下図参照）。中国初の地上ロボットによる高高度氷河科学調査が成功裏に実施された。

登山家がクチョンガンリ氷河でレーダー氷探査を実施

地球温暖化を背景に、科学者たちは青海チベット高原が提供する長期的気候変動の「自然アーカイブ」に基づき、高原は全体的に暖かく湿度が高くなり、植生が増加し、生態系が改善され、湖の面積が大幅に拡大し、湖の水がより透明になっていることを発見した。しかし、1989年以来、タングラ山脈のドンケマディ氷河は、主に地球温暖化と氷河表面の汚染（主に人間による黒色炭素の排出が原因）により、加速度的に後退し、薄くなっています。また、氷雪崩も時々発生し、二次災害を伴います。

氷河の変化と災害リスクに対処するため、中国の科学探検隊は中国の強化された氷河監視ネットワークを構築し、氷雪崩がヤルンツァンポ川を塞いだ際に早期警報を発することに成功した。これはまた、科学的調査と研究が青海チベット高原の持続可能な発展を促進し、国の生態文明建設を前進させ、地球の生態環境保護を推進する上で非常に重要な影響を与えることを証明しています。

謝辞: 氷河の写真を提供してくださった中国地質大学 (武漢) の Songzhu Gu 氏と中国地質調査所の天然資源物理地質データセンターの Ning Zhu 氏に感謝の意を表します。共同資金提供をいただいた中国地質調査所に感謝いたします（DD20190811、DD20190370）

（担当編集：王嘉英、アートエディター：周游）