王乃昂，劉 嘯，程弘毅，牛震敏，孟 楠，李 孟，蘇賢保，楊 丹

（蘭州大學資源環(huán)境學院/冰川與沙漠研究中心/冰川與沙漠科學觀測實驗站，甘肅蘭州 730000）

0 引言

冰川侵蝕地貌根據(jù)其特征尺度可以劃分為3種類型［1-3］，即宏觀尺度（>1 km，如冰斗、U形谷、懸谷等）、中觀尺度（1 m～1 km，如羊背巖、鼓丘、刻槽、冰盆等）和小尺度（一般<1 m，如擦痕、顫痕、冰川擦口、p-forms等）。其中，由巖石破裂形成、幾何特征呈新月形與擦痕和刻槽關聯(lián)的小尺度冰蝕地貌（small-scale glacial erosion forms），國外文獻常見的術語有“chatter marks”（顫痕）、“friction cracks”（冰川擦口）、“glacial crescentic markings”、“glacial arcu?ate abrasion cracks”等。關于冰川擦痕、顫痕、冰川擦口（包括lunate fracture、crescentic gouge、crescen?tic fractures等）和p-forms（包括sichelwannen、hair?pin erosion marks、potholes、bowls、channels等），在北美、斯堪的納維亞和阿爾卑斯山，從19世紀即有大量研究報道。對于顫痕和冰川擦口的分類或隸屬關系，早期研究者多將顫痕作為冰川擦口的特例，后來者則傾向于顫痕包括所有的冰川擦口［4］。

1888年，Chamberlin［5］最早將與擦痕相關的其他冰川侵蝕作用形成的巖石破裂微形態(tài)進行了分類與描述，分別稱為顫痕（chatter-marks）、新月形裂紋（crescentic cracks）和新月形鑿口（crescentic goug?es）。1906年，Gilbert［6］認為，這3種主要類型的新月形破裂多以組合方式出現(xiàn)，在冰川運動的方向上依次排列并與擦痕緊密關聯(lián)，且每個單一的破裂其長軸大多數(shù)與冰川運動的方向垂直。他指出顫痕和新月形鑿口有一個共同的特征，即外形均呈新月形輪廓。新月形鑿口的弧形突出方向指示冰川運動的方向，通常出現(xiàn)在共生擦痕的磨光面上；顫痕則多與冰川礫石形塑的刻槽共生，弧形突出方向指示冰川上游；新月形裂紋是沒有石楔移除的垂直裂痕，弧形突出方向與顫痕一致，但與刻槽無關。Gil?bert［6］用圖示法重點討論了產(chǎn)生新月形鑿口的力學成因，提出兩種破裂分別與剪切和拉張應力（shear?ing and tensile stresses）相關的假設：破裂發(fā)生在壓力變化最為劇烈的地方，新月形裂紋之所以為垂直破裂，可能是拉張應力平行于巖石表面造成的；新月形鑿口出現(xiàn)在冰床和巖壁面向上游的凸形斜坡上，由剪切應力形成的平緩傾斜光滑破裂面和拉張應力造成的不規(guī)則近垂直破裂面構成。

Harris［4］在1943年評述了“crescentic markings”的主要類型，根據(jù)新月形冰蝕地貌微形態(tài)與冰川流向的關系，認為它們有5或6種類型。通過觀察提出前向傾斜的破裂形態(tài)是復原冰川運動的有用判據(jù)，建議使用“friction cracks”這個術語。指出在冰川底部當一個巖屑間斷接觸脆性基巖產(chǎn)生的應力強度超過巖石彈性極限時，可形成新月形的冰川擦口（friction cracks）和呈橢圓形或卵形、一般無主破裂面的顫痕（chattermarks）。由于沒有可用于判斷冰川運動方向的破裂面，故顫痕不屬冰川擦口［4］。此后，新月形鑿口、半月形裂口和新月形裂紋等多被認為是“friction cracks”的亞類，而“p-forms”則被用于描述冰下流水形成的多種小尺度冰蝕地貌形態(tài)。1975年，Johnson［7］專門研究了其提出的“弓形冰蝕擦口”（glacial arcuate abrasion cracks）的特征和形成機制，并在正文首頁注明“弓形冰蝕擦口”包括一組冰蝕地貌微形態(tài)，可歸類為“glacial chatter marks”或“friction cracks”，意即“冰川顫痕”等同于“冰川擦口”。

1979年，Laverdière等［8］對中小尺度冰蝕地貌的分類與命名進行了對比，給出了“chatter（ing）frac?tures”（相當于本文的狹義顫痕、曲錐形擦口）、“con?cave chattermarks”（新月形鑿口）、“convex chatter?mark”（半月形裂口）3個術語的定義和特征尺度（幾厘米至幾分米）。至此，顫痕是一個綜合概念的看法初步得到確認。1982年，Gray等［9］首次從術語學角度對冰川擦口進行了分類，指出各類型之間存在不一致性，如石楔有無移除、弧形突出方向等。強調(diào)冰川擦口作為綜合概念可包括“chattermarks”、“conchoidal fractures”等所有橫向冰蝕地貌微形態(tài)，并規(guī)范了每種小尺度冰蝕地貌類型的命名及其與冰川流向之間的關系。

相對于顫痕分類與命名在術語學和古冰川作用復原等方面取得的進步，毋庸置疑，對于其形成機理的研究則進展緩慢。Johnson［7］曾利用剪應力（T）和正應力（N）的比值大小對4種基本破裂類型的成因進行了探討。通過實驗、野外觀測和理論分析的詳盡研究，認為弓形冰蝕地貌微形態(tài)由2個或1個破裂面構成，前者如新月形鑿口由巖屑滾動（T/N<0.1～0.3）形成，后者如新月形裂紋由巖屑滑動（T/N>0.1～0.3）所致［7，9］。1984年，Smith［10］利用鋼珠滾動玻璃進行了形成friction cracks的模擬實驗，進一步認為新月形鑿口、新月形裂紋不是依靠巖屑滾動形成，主要取決于冰層厚度關聯(lián)的壓力。1987年，Petit［11］在利用Riedel構造模式解釋小尺度脆性巖石破裂構造時，首次提及（R）剪切破裂、（T）拉張破裂等構造形跡與冰蝕地貌微形態(tài)相似，認為半月形裂口相當于地質(zhì)構造中的“V形痕”（chevron marks），并給出了新月形裂紋和半月形裂口形成機理的剖面示意圖。盡管屬于假說，這無疑是自Gil?bert［6］在1906年提出新月形鑿口的成因猜想以來，在顫痕形成機制研究方面取得的實質(zhì)性進展。

Iverson［12］基于Petit［11］的相關研究，提出作為磨光面上剪切作用標志的次級破裂形態(tài)，可能與（T）拉張破裂有關。認為具有較小前向傾角破裂形態(tài)的可能成因或起源，類似于“Riedel-type shears”和Johnson提出的新月形鑿口的主破裂面，甚至一些（T）拉張破裂可能與P型破裂相結(jié)合進而形成不規(guī)則的PT型構造。Rea［13］結(jié)合Iverson［12］的認識，進一步提出新月形裂紋通常呈雁列式排列，其直徑有時沿冰川流動方向減小或增大，相當于局部環(huán)形破裂。半月形裂口和新月形鑿口具有類似的形成機制，兩種形態(tài)的共同之處均具有較小的前向傾角，傾向冰川下游的主破裂面［類似Riedel（R）型剪切的次級破裂］和與其相交的次破裂面（或局部環(huán)形破裂）決定了移除的巖石碎片的楔形形態(tài)。前者的主破裂面在冰川運動方向上呈“凹”形，后者則呈“凸”形。貝殼狀斷口的形成方式與半月形裂口相似，很可能在靠近斜坡末端的轉(zhuǎn)折處產(chǎn)生破裂［13］。

與此同時，在小尺度冰蝕地貌分類方面也取得了有意義的新認識。2010年，Bussert［14］在報道埃塞俄比亞北部古生代冰蝕地貌、冰川運動及其機制等研究成果時，提出新月形鑿口、半月形裂口是顫痕的特殊類型。國際科技網(wǎng)站上也有類似的解釋，如《大英百科全書》（又名《不列顛百科全書》）（Ency?clopaedia Britannica）網(wǎng)頁版關于顫痕的定義有如下描述：“Chatter marks are commonly arranged in nest?ed series，with the orientation of the fractures at right angles to the direction of glacial movement.Three main types are recognized：the crescentic gouge，which is concave upstream and is made by the remov?al of a chip of rock；the crescentic fracture，which is concave downstream and also made by the removal of rock；and the lunate fracture，which is also concave downstream but without the removal of rock.Chatter marks in a series commonly decrease in size down?stream”［15］。明確指出顫痕包括新月形鑿口、半月形裂口和新月形裂紋3種主要類型。

在國內(nèi)地學界，1964年李四光最早提到“滑動顫痕”一詞，惜未見具體闡釋［16］。1982年，李吉均［17］提出磨光面上冰川所特有的作用能形成各種新月形的鑿口、裂口和裂紋，并轉(zhuǎn)引Glacial geomorphol?ogy的圖示［18］，用主破裂面、次破裂面的組合簡要說明了新月形鑿口和新月形裂紋的形成機制。他說：“圖4是這種表面破裂現(xiàn)象的平面和剖面視圖，左下方是按Gilbert［6］的方式所作的解釋。即礫石在冰川推壓下沿巖面滑動，受壓的巖面先是發(fā)生彈性變形，前方隆起，然后發(fā)生破裂形成錐面。主破裂面為錐面之一部，即圖上之a(chǎn)a′，繼續(xù)出現(xiàn)次要破裂面bb′，新月形鑿口就是這樣形成的。如果在磨光面上沿著一個方面連續(xù)出現(xiàn)新月形鑿口，這就意味著巖塊被冰川挾持而以其突出冰外的尖角沿冰床滑動，造成連續(xù)的錐面破裂的結(jié)果。除了新月形鑿口外，如果巖性致密堅硬，裂口將成串出現(xiàn)，并因無輔助破裂面（bb′）而僅表現(xiàn)為大面積的新月形裂紋，圖4（b）表示的就是其形成機制”［17］。

1984年，李吉均等［19］進一步指出冰磧石表面除擦痕外可出現(xiàn)小坑、新月形裂紋和鑿口等破裂形態(tài)。認為這些復雜的表面破裂特征多見于質(zhì)地致密而性脆的冰磧石上；軟弱性冰磧石表面多見擦痕而少見破裂形態(tài)；而粗顆粒的巖石（花崗巖、礫巖）不易形成清晰的擦痕，僅能形成擦面。1986年，中國科學院青藏高原綜合科學考察隊［20］編寫的《西藏冰川》所附圖版照片60“槍勇冰川谷壁上的磨光面”，圖中注文說其上有新月形裂口。照片74還說藏東南波密地區(qū)珠西溝，由于冰川運動中的顫動而形成的與擦痕垂直的新月形坑。

1988年，吳瑞棠等［21］在河南魯山石門溝三教堂組石英砂巖面上，發(fā)現(xiàn)了前寒武紀羅圈冰磧層形成時留下的大面積冰川磨光面、擦痕和略有起伏的羊背石，以及冰川作用在底床上形成的新月形鑿坑（口）（crescentic gouge）、新月形裂縫（紋）（crescentic crack）及顫（擊）痕（chatter mark）等破裂構造。他們認為這些冰蝕面巖石破裂構造的3種主要類型，均與各種冰川刻蝕標志及冰川擦痕共生，常順著冰川流向，一組接一組出現(xiàn)。并強調(diào)利用冰蝕地貌恢復古環(huán)境需要幾種標志的地貌組合，重力驅(qū)動下的剪切作用可在基巖上形成一些擦紋，其剛性栓也可能造成磨蝕槽，但不可能形成新月形鑿坑、釘子擦痕及羊背石共生的獨特現(xiàn)象。此后的1990年，吳瑞棠等［22］又在《冰川事件的識別標志》一文中，提出由于冰蝕面與冰磧石之間的接觸帶較為薄弱，局部可以發(fā)生滑動構造，產(chǎn)生小型斷裂滑動面，但仔細觀察可將冰蝕磨光面與面積較小、無冰蝕地貌微形態(tài)的斷層滑動面區(qū)別開。

在中國第四紀冰川研究歷史上具有里程碑意義，由施雅風、崔之久、李吉均等［23］合著的《中國東部第四紀冰川與環(huán)境問題》（以下簡稱《問題》）一書，指出磨光面是冰床基巖上的擦面，代表冰川侵蝕的主要趨勢是磨平作用，實質(zhì)上是無數(shù)條規(guī)模接近的擦痕聯(lián)合而成。認為特別具有鑒別古冰川作用的是磨光面上出現(xiàn)的成串的新月形裂口、新月形裂紋和月牙形鑿口。關于顫痕的形成機制，《問題》在國內(nèi)較早采用瞬時剪切應力解釋連串新月形裂口的形成，認為它們是冰川沿冰床作斷斷續(xù)續(xù)的粘-滑運動（顫動）的結(jié)果。該書扉頁報道了四川螺髻山清水溝上游冰川槽谷巖壁震旦系長石砂巖發(fā)育得十分典型的冰川刻槽，槽中不僅有擦痕，而且在刻槽底部因粘-滑運動形成連串的“新月形裂口”，說明冰川作用于谷壁的剪切應力是驚人的，是古冰川作用的強有力證據(jù)。

作為第一次青藏高原綜合科學考察的重要成果，中國科學院青藏高原綜合科學考察隊［24］編寫的《橫斷山冰川》一書，明確提出冰磧顆粒迎冰面可出現(xiàn)規(guī)則平行排列、略呈弧形的條痕分布面，國外稱其為顫痕（chatter mark），是巖屑顆粒摩擦時因顫動而形成。認為大冰磧石具有的宏觀形態(tài)和表面特征在冰磧砂粒上也可見到，而且把冰磧顆粒照片局部放大到足夠倍數(shù)時可明顯地看到顫痕的微觀特征：“由硬晶礦物摩擦的條痕明顯地與冰流方向一致，而與顫痕坑槽方向橫切”。該書將新月形鑿口的英文單詞寫為“crescent-shaped fracture”，圖8-6的“新月形裂紋”被稱為“顫痕”（chatter mark），并指出“新月形鑿口及新月形顫痕是冰川攜帶冰磧石在另一塊冰磧石上或基床上強制性高壓向前推進時產(chǎn)生的，其他任何搬運介質(zhì)都不具備這種特征”。

2005年出版的綜合性地質(zhì)學辭典《地質(zhì)大辭典》［25］，全書共包括40多個學科的名詞、術語11 000多條。其中，冰川地質(zhì)學中有稱之為“冰川擦口（friction cracks）”的詞條，認為是冰川運動在硬脆巖石上局部遇阻力產(chǎn)生顫動所成的裂口，呈新月形狀，常垂直于冰川擦痕。并以四川螺髻山磨光面上的“新月形擦口”為例，指出擦口底部切入基巖的方向，總是向冰流下方傾斜，據(jù)此可判斷冰流方向。翌年周成虎［26］主編的《地貌學辭典》沿用了“冰川擦口”的上述定義，僅英文單詞改為“glacial scratch”。該詞條的描述不夠具體，但比較符合后文的“廣義顫痕”的定義。

熊黑鋼等［27］根據(jù)天山羊背石上的冰蝕痕跡資料，探討過冰蝕地貌分布規(guī)律和冰底動力過程。發(fā)現(xiàn)羊背石迎冰面頂部的擦痕多、長度大且平直，而尾部多為“新月型裂紋”、“新月型鑿口”、“顫痕”、“鑿口”和較短的“釘頭狀擦痕”。認為碎屑對基巖表面的作用以壓力為主，在反復的應力集中—釋放過程中，碎屑沿冰巖界面作斷斷續(xù)續(xù)的粘-滑運動（顫動），巖石破裂形成一組組的“顫痕”、“鑿口”、“新月型鑿口”、“新月型裂紋”等。

2012年，呂洪波等［28］發(fā)表《山東魯山混合巖表面發(fā)現(xiàn)第四紀冰川剝蝕的直接證據(jù)——顫痕》（以下簡稱《魯山》）一文，在國內(nèi)首次利用構造地質(zhì)學的剪切破裂理論進行了討論。該文摘要提出“顫痕是冰川底部攜帶的巖石碎塊在下伏基巖表面刮鑿而形成的一系列弧形裂隙，顫痕的弧形突出方向與冰川運動方向一致，而裂隙也是向下游方向深入基巖內(nèi)部，其中突出的中間部位裂隙最深，向兩端逐漸變淺直至消失”。該文作者探討了顫痕的形成機理，認為“顫痕相當于主剪切面上的伴生構造——R剪切面，在剖面上看就是一系列雁列式排列的R面”。提出顫痕實質(zhì)上是脆性剪切面上的伴生構造，其形成機理與斷層面上的反階步是一樣的，在野外調(diào)查時應從破裂形態(tài)是直線型還是弧線型排列、不同部位向巖石中延伸的深度是否逐漸變淺對二者加以區(qū)分，并將熊黑鋼等［27］報道的“新月型鑿口”歸類為“典型的顫痕”。凡此無疑是值得肯定的。

但《魯山》未引用此前國外借鑒Riedel構造模式分析新月形冰蝕地貌微形態(tài)的文獻［11-12］，對于各種顫痕類型或冰川擦口的成因、特征和分布格局也未能給予解釋。特別是該文關于顫痕（chatter marks）弧形突出（凸面）方向（convex downward）與冰川運動方向一致的認識，與所引參考文獻的顫痕定義相悖。例如《魯山》首頁提出：“每條顫痕大致與冰川運動的方向相垂直，而彎曲突出方向指示冰川運動的方向（Gary et al，1972）”。經(jīng)查核第一版Glossa?ry of geology［29］對顫痕的描述為：“chattermark［glac geol］One of a series of small，densely packed，short curved scars or cracks（smaller than a crescentic frac?ture）made by vibratory chipping of a firm but brittle bedrock surface by rock fragments carried in the base of a glacier.Each mark is roughly transverse to the direction of ice movement（although a succession of such marks is parallel to that direction），and usually convex toward the direction from which the ice moved（its horns point in the direction of ice move?ment）”。明確說明“每個顫痕大致與冰川運動的方向相垂直，弧形突出方向指示冰川來向（兩角指示冰川流向）”，顯然不是《魯山》一文所說的“彎曲突出方向指示冰川運動的方向”或“顫痕的弧形突出方向與冰川運動方向一致”。

又如《魯山》所引Denis等［30］關于非洲尼日爾Hirnantian ice sheet、冰川槽谷及顫痕、新月形鑿口（原文的圖示有誤）的文獻，該文圖1（b）中的顫痕具有非常好的擦面、伴隨密集平行的擦痕等特征，其凹面（非弧突方向）指示冰川運動方向（chatter marks correspond to a series of irregular but closely spaced fractures，nested one inside the other，whose concave side commonly face down-glacier and allow glacier direction to be reconstructed）。還有所引Bus?sert［14］在埃塞俄比亞北部發(fā)現(xiàn)的晚古生代冰川遺跡（冰盆、羊背巖、鯨背巖、鼓丘等），文中提及顫痕分布在擦面上，并伴隨擦痕。顫痕線性排列的方向基本與擦痕指示的方向一致（One form of chatter marks are smooth，roundish pits that are linearly aligned and closely spaced（Fig.6A）.They follow the orientation of striae or run within striae，are partly nested one inside the other and are some mm to cm in diameter）。至于《魯山》一文所引國際科技網(wǎng)站有關實例照片，如美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）引用Glos?sary of glacier terminology關于顫痕（chatter marks）兩角方向環(huán)境意義的解釋（詳后），也與該文的理解明顯不同。諸如此類的問題，限于篇幅，此不贅述。

總之，由于《魯山》誤讀參考文獻關于顫痕兩角或弧突與冰川運動方向的關系，遂導致對魯山某處混合巖表面受差異風化影響的破裂結(jié)構做出了不符合實際的誤判，從而得出“這些標志與顫痕一起構成了強大的證據(jù)群，揭示了中國東部曾經(jīng)發(fā)育過第四紀冰川”的錯誤結(jié)論。

2013年，崔之久［31］在《混雜堆積與環(huán)境》一書中，提出機械侵蝕可形成裂紋、新月形鑿口等破裂形態(tài)。他對河南魯山石門溝六億年前的冰蝕微地貌（上覆堆積物晚近始被侵蝕揭露）曾作過專門考察，指出冰川前進剪切作用在底床上形成了眾多的橫向新月形裂紋和鑿口。他還以貢嘎山海螺溝1號冰川磨光面上的顫痕為例，指出：“顫痕屬冰川之特有，是冰磧石之某一端在另一冰磧石上產(chǎn)生剪切而形成的，但因剪切角度較大（>30°～40°）出現(xiàn)不穩(wěn)定而產(chǎn)生顫動，使原本平滑的擦痕槽內(nèi)出現(xiàn)竹節(jié)狀橫隔裂紋。此種竹節(jié)狀橫隔，實為微型弧形鑿口群，弧形口朝向冰川流向。最具特征的是在同一擦面上還有另一種冰蝕微形態(tài)——半月形鑿口同時出現(xiàn)”。

由以上述評可見，國內(nèi)有關小尺度冰蝕地貌的報道，雖然已有顫痕（chatter marks）、半月形裂口（lunate fracture）、新月形鑿口（crescentic gouge）、新月形裂紋（crescentic fractures）、新月形斷口（cres?centic fracture）等概念［32-33］，但對于它們之間的區(qū)別認識比較模糊，術語名稱也較為混亂，量化研究尤為缺乏，尚未形成系統(tǒng)的學科知識。概念不明確和不統(tǒng)一，就難以進行有效的判斷和推理。因此，有必要根據(jù)國外文獻的相關報道和野外考察獲得的實據(jù)資料，對顫痕的形態(tài)分類、地貌特征、形成機制、分布規(guī)律、判別方法和環(huán)境意義進行探討，以便建立概念體系深化顫痕的認知框架。

1 顫痕的地貌類型

分類是大多數(shù)科學研究必要的第一步，是學科成熟的指標。它是根據(jù)認識對象的不同和共同點，按照一定的屬性標準把對象區(qū)分為不同的種類，并形成一定從屬關系和層次系統(tǒng)的邏輯思維方法。顫痕的地貌類型是指陸地表面冰川擦口形態(tài)特征或小尺度新月形冰蝕地貌的分類。鑒于它們具有近似的形態(tài)特征或分形性質(zhì)、類同的形成機制及與冰川擦痕、擦面（磨光面）共生、成組線性排列的本質(zhì)屬性，故本文堅持國際文獻上顫痕（chatter mark，采用“單數(shù)”形式）是普遍概念或綜合概念（compre?hensive term）的看法［7-8，14-15］。被廣為引用的1972年第一版Glossary of geology［29］，定義顫痕為“一系列小的、密集排列的、短的彎曲斷口或擦口（尺度比新月形裂紋小），由冰川底部攜帶巖屑振動削切質(zhì)地致密且性脆的冰床巖石表面而形成。每個顫痕大致與冰川運動方向相垂直（成串分布的系列顫痕則與冰川方向平行），其弧形突出方向通常指示冰川來向（兩角指示冰川流向）”。并且指出，這一概念可被廣泛地應用于任何新月形冰蝕地貌微形態(tài)，故也 拼 作“chatter mark”（The term has been applied loosely to any glacial crescentic mark.Also spelled：chatter mark）。由此可見，除狹義顫痕（chatter marks）外，廣義的顫痕（chatter mark）還包括半月形裂口、新月形鑿口、新月形裂紋和新月形斷口（圖1）。

圖1 顫痕示意圖（據(jù)文獻［34］、［37］修改；黑色箭頭方向指示冰川運動的方向）Fig.1 Chatter mark，in plan view（top）and cross-section（bottom）（modified after References［34］and［37］，and the direction of black arrows indicates the direction of glacier movement）：curved-cone cracks（a），lunate fracture（b），crescentic gouge（c），crescentic fractures（d）and crescentic scar（e）

1.1 曲錐形擦口（狹義顫痕）

前文提及的狹義顫痕（chatter marks），國際文獻英文單詞多用“復數(shù)”形式，往往與“l(fā)unate fracture”、“crescentic gouge”、“crescentic fractures”、“crescen?tic scar”等新月形冰蝕地貌微形態(tài)并稱。因此，Krabbendam等［34］認為狹義顫痕是一個單獨概念或?qū)Ｓ忻~（general term）。2001年上海外語教育出版社出版的Oxford dictionary of geography［35］，關于顫痕的釋文如下：“In glaciology，a mark made upon a surface by a rock embedded in ice.Chatter marks are crescentic in shape and have been attributed to ten?sion in a rock as ice pulls across it.The horns of the crescent point in the direction of the ice flow”。譯成中文大意是：“冰川學中的顫痕，指嵌入在冰川中的巖屑在巖石表面留下的痕跡。顫痕呈新月形，是由于冰川拉拽巖屑產(chǎn)生的基巖破裂而形成。新月形的‘兩角’指示冰川的運動方向”。

美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）引用Glossary of gla?cier terminology［36］對顫痕（chatter marks）的定義為：“A series of small，closely spaced，crescentic grooves or scars formed in bedrock by rocks frozen in basal ice as they move along and chip the glacier’s bed.The horns of the crescent generally point down glacier”。同樣認為顫痕的兩角指向冰川下游。2010年，Bussert［14］報道了埃塞俄比亞高原晚古生代冰磧礫石磨光面上的小尺度冰蝕地貌，諸如擦痕、顫痕、新月形鑿口和半月形裂口等。他對狹義顫痕（chatter marks）的描述大致為：其形態(tài)是平滑弧形、線性排列和緊密間隔的成群小尺度圓錐狀或凹陷性的不規(guī)則破裂，經(jīng)常與冰川擦痕相伴發(fā)育于基巖表面的磨光面上，或嵌套在擦痕中，直徑約為幾毫米到幾厘米不等。

由此可見，狹義顫痕主要指基巖和冰磧石表面上沿擦痕（刻槽）分布的一系列小尺度甚或微觀且密集連串排列的不規(guī)則破裂。其中，具有新月形特征的破裂構造，其兩翼頂角或凹面可指示冰川運動的方向。圖2為中國西部現(xiàn)代冰川作用地區(qū)冰床基巖和冰磧石磨光面上與擦痕共生的小尺度冰蝕地貌形態(tài)，大多數(shù)具有新月形特征，且兩角指向冰川下游，故為典型的狹義顫痕。鑒于其形態(tài)呈不規(guī)則的劈錐曲面，且多成串線性嵌套在擦痕或刻槽內(nèi)，為避免名稱混亂，本文命名為曲錐形擦口（curved

圖2 曲錐形擦口（黃色箭頭方向指示冰川流向）Fig.2 The curved-cone cracks in Mingyong Glacier（a），Ningchanhe Glacier No.3（b），Gangshika Glacier（c）and Ningchanhe Glacier No.3（d）（The yellow arrows mark the directions of glacier movement）

cone cracks，chattering cracks）。

1.2 半月形裂口

由圖1可見，半月形裂口（lunate fracture，cres?centic scars）是弧形凸面指向冰川上游，與新月形狹義顫痕（曲錐形擦口）具有相同的方向性。主破裂面多數(shù)是平緩傾斜的錐曲面，且總是傾向于冰川下游。它和新月形鑿口是相似的，除了它們的兩角呈相反的方向外，二者都是由冰川侵蝕作用在冰床基巖和冰磧石表面形成的破裂構造，均較曲錐形擦口的尺度為大。單個半月形裂口，與新月形鑿口可能共存于同一塊巖石露頭處［圖3（a）］。圖3（b）為槍勇冰川左岸巖壁磨光面分布的半月形裂口，雖然不夠典型，但其破裂構造依然具有剪切和兩角指向冰川下游的基本特征。

半月形裂口的直徑或長度（新月形兩角頂點之間的直線距離）可以從幾厘米到一米以上（圖3）。例如，2020年7月在槍勇冰川末端海拔約4 930 m的磨光面（傾角4.5°～6°，擦痕走向350°），發(fā)現(xiàn)1大型半月形裂口（28°52′56″N，90°13′33″E），長度（弦長）377 cm，寬度（弓長）136 cm，長寬比為2.77∶1，深度約22 cm，主破裂面傾角約18°［圖3（c）～（d）］。槍勇冰川5個半月形裂口的統(tǒng)計結(jié)果表明，平均長度（弦長）約86.2 cm，寬度（弓長）約33.5 cm，長寬比大致為2.57∶1。

圖3 半月形裂口（黃色箭頭方向指示冰川運動方向）Fig.3 The lunate fracture in Ningchanhe Glacier No.3（a），the lunate fracture on the rock wall in Qiangyong Glacier（b），large lunate fracture in Qiangyong Glacier（heading downstream）（c）and side view of large lunate fracture in Qiangyong Glacier（d）（The yellow arrows mark the directions of glacier movement）

1.3 新月形鑿口

新月形鑿口（crescentic gouge，reverse crescen?tic scars）又被稱作新月形斷裂或新月形痕，其長軸大多數(shù)垂直擦痕，兩角指向冰川上游。筆者近年在西藏嘉黎縣依噶冰川、浪卡子縣槍勇冰川、新疆烏魯木齊河源1號冰川、青海寧纏河3號冰川和四川螺髻山等地均發(fā)現(xiàn)了典型的新月形鑿口（圖4）。野外可看到孤立的新月形鑿口［圖4（a）］，但大多數(shù)情況下，它們以2～6個或7個為一組出現(xiàn)，同一組新月形鑿口沿冰川運動方向線性排列，且一般逐漸增大［圖4（b）～（f）］。

圖4 新月形鑿口（黃色箭頭方向指示冰川運動方向）Fig.4 The crescentic gouge in Qiangyong Glacier（a），Qiangyong Glacier（b），Qiangyong Glacier（c），Yiga Glacier（d），Yiga Glacier（e）and Urumqi Glacier No.1（f）（The yellow arrows mark the directions of glacier movement）

Gilbert［6］曾在野外調(diào)查了數(shù)百個新月形鑿口，發(fā)現(xiàn)其長度可從幾英寸大小到超過6英尺。根據(jù)依噶、槍勇冰川6組25個新月形鑿口的測量統(tǒng)計，結(jié)果表明其長度平均約20.6 cm，寬約4.2 cm，長寬比大致在2.2∶1～11.0∶1之間，平均值為5.2∶1；間距與長度的比例為大約1∶0.6～1∶3.0的范圍，平均為1∶1.15（表1）。

表1 新月形鑿口的尺度統(tǒng)計Table 1 Statistics of the dimensions of crescentic gouge

1.4 新月形裂紋

新 月 形 裂 紋（crescentic fractures，crescentic cracks）是磨光面上沒有石楔移除的弧形破裂，通常是一連串線性對齊排列的羽狀構造?！傲讯簧ⅰ?，亦即無石楔從基巖或冰磧石中脫離，是新月形裂紋與半月形裂口、狹義顫痕的主要區(qū)別。它們通常在平面上彎曲，弧形兩角頂點之間的長度從小于1英寸到7英寸。Harris［4］在1943年曾指出，新月形裂紋的主破裂面多向冰川下游傾斜，傾角約為60°～80°，一般深約0.25英寸。但Benn等［1］在2010年指出，新月形裂紋的弧形凹面，可能會傾向冰川下游，也可能會傾向冰床上游。那些兩角指向冰川上游的新月形裂紋通常是孤立的，但兩角指向下游的新月形裂紋則是一連串排列的，且每個裂紋的寬度在冰川下游方向上有減小趨勢。1982年，李吉均［17］在天山烏魯木齊河末次冰期一塊大漂礫磨光面上發(fā)現(xiàn)的新月形裂紋，密如毛發(fā)并有擦痕縱貫其間。2018年，筆者在槍勇冰川末端平滑如玻璃的砂質(zhì)板巖磨光面上，發(fā)現(xiàn)多組成串線性排列的新月形裂紋（圖5）。其中，最多的一組新月形裂紋，上下兩段可清晰數(shù)出的多達67條。其長軸走向與擦痕垂直，兩角指向冰川下游，關鍵的是無石楔被移除，磨光面因之平滑如鏡。

圖5 新月形裂紋（黃色箭頭方向指示冰川運動方向）Fig.5 The crescentic fractures in left bank of Qiangyong Glacier（a），left bank of Qiangyong Glacier（b），right bank of Qiangyong Glacier（c）and right bank of Qiangyong Glacier（d）（The yellow arrows mark the directions of glacier movement）

根據(jù)在槍勇冰川末端磨光面測量的5組35條新月形裂紋統(tǒng)計，其平均長度約31.4 cm，寬約5.6 cm，長寬比大致在3.0∶1～21.0∶1之間，平均為6.2∶1。間距與長度的比例為1∶0.3～1∶11.1的范圍，平均為1∶1.64（表2）。這里現(xiàn)代冰川和古冰川遺跡共存，不僅具有教科書般的新月形冰蝕地貌微形態(tài)，而且宏觀尺度的蝕積地貌也十分典型、齊全，加之交通方便，今后應設立為重要的自然保護地和科普教育基地。

表2 新月形裂紋的尺度統(tǒng)計Table 2 Statistics of the dimensions of crescentic fractures

1.5 新月形斷口

根據(jù)Krabbendam等［34］在冰島南部、蘇格蘭和加拿大安大略的發(fā)現(xiàn)報道，受先期節(jié)理控制方向的新月形斷口（crescentic scar）、貝殼狀裂口（conchoidal fracture），破裂面深約50～200 mm，不僅深度較大，而且貝殼狀楔形破裂面與冰床磨光面的交角也較大（約為10°～40°）。筆者在槍勇冰川、海螺溝1號冰川、崗什卡冰川末端均曾發(fā)現(xiàn)典型新月形斷口［圖6（a）～（e）］，并將前人早年報道的螺髻山清水河上游冰川刻槽中的“新月形裂口”或“新月形擦口”，暫歸類為新月形斷口［圖6（f）］。

圖6 新月形斷口（黃色箭頭方向指示冰川運動方向）Fig.6 The crescentic scar in Gangshika Glacier（a），Gangshika Glacier（b），Qiangyong Glacier（c），Qiangyong Glacier（d），Hailuogou Glacier No.1（e）and Qingshui valley，Luojishan Mountain（f）（The yellow arrows mark the directions of glacier movement）

其中，崗什卡冰川末端磨光面新月形斷口（37°42′02″N，101°28′51″E）具有典型的貝殼狀楔形平滑破裂面，直徑長30 cm、寬8 cm，深約3 cm［圖4（d）］，與磨光面的交角約為46°。此處磨光面所在基巖為早古生代致密堅硬的粉砂巖或泥巖，位于小冰期終磧壟之上，附近還有多個尺度相對較小的新月形斷口，由于形成時間較新均保存完整。螺髻山清水溝上游4號冰川刻槽內(nèi)的23組新月形斷口（暫名），長寬比大致在2.1∶1～4.8∶1之間，均值為3.2∶1。間距與長度的比例為大約1∶0.6～1∶9的范圍，平均為1∶1.78（表3）。

表3 新月形斷口的尺度統(tǒng)計Table 3 Statistics of the dimensions of crescentic scar

2 顫痕的形成機制

已如上述，自1906年以來，學者們一直在試圖探討顫痕的形成機理，并得出了一些有意義的結(jié)論［12-13，34］。這里旨在前人已有研究基礎上結(jié)合野外考察資料，從實據(jù)和統(tǒng)計學角度討論顫痕破裂過程的力學機制和空間分布格局。

2.1 顫痕的力學機制與破裂過程

顫痕作為發(fā)育在冰下基巖和冰磧石表面上的一種巖石破裂構造，形成于冰川與巖石之間的相互作用，特別是冰川所攜帶巖屑在冰床面上的振動削切等運動。在冰川與基巖或冰磧石進行相對運動時，就派生出次級的剪裂面和張裂面。由于這些破裂形成的位置處于冰下地表，溫度較低，因而遵循脆性破裂原理。當外加應力大于或等于巖石的剪切或拉伸強度時，該巖石就將發(fā)生破裂。但實際上由于正壓力的存在，巖石在被剪切時，還需要克服由于正壓力而存在的內(nèi)摩擦阻力，因此各種破裂面和主剪切面（滑動面）的夾角就受到巖石內(nèi)摩擦角的控制。換言之，各種顫痕主破裂面的前向傾角是揭示其形成機制的關鍵。

Johnson［7］認為新月形鑿口由兩個破裂面組成，典型的主破裂面呈平面或貝殼狀形態(tài)，前向傾角5°～35°，平均為20°。指出主破裂面與次破裂面之間的夾角變化范圍為60°～130°，平均為96°，且開口指向冰川下游。Robert［38］也認為新月形鑿口的主破裂面是淺傾斜的規(guī)則、平滑錐曲面，次破裂面則多呈近于垂直的不規(guī)則粗糙新月形。Wintges［39］在1985年進一步提出，新月形鑿口主破裂面一般以小于28°的角度嵌入冰川磨光面，較陡的次破裂面則大于61°。前人已指出，在冰川顫痕的破裂過程中，半月形裂口和新月形鑿口具有相似的力學機制。例如，槍勇冰川末端砂質(zhì)板巖大型半月形裂口的主破裂面傾角約18°，與磨光面的夾角大致為13°，與次破裂面的夾角大致為93°。證明半月形裂口的主破裂面傾角及其與次破裂面的夾角，和上述新月形鑿口的研究報道一致。相較于半月形裂口和新月形鑿口，新月形裂紋和新月形斷口主破裂面的傾角較大。尤其新月形裂紋，其主破裂面通常較陡，前向傾角一般為75°～90°［7］。

顫痕的上諸特征，啟示人們利用Riedel剪切裂隙理論或構造模式，對各種顫痕的破裂過程與力學機制進行成因解釋。

構造地質(zhì)學或巖石破裂中的“里德爾切變”（Riedel Shear）模式，是地質(zhì)構造研究中常見的違反巖石破裂準則理論的逆反現(xiàn)象，即同一次變形過程中隨遞進變形產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)應變的結(jié)果，可用斜面上應力分量關系的圖解法進行分析（圖7，圖中巖石的內(nèi)摩擦系數(shù)約為0.58）①根據(jù)嵇少丞教授私人通信略加修改。。在Riedel斷裂體系中，破裂與主應力場的關系相對固定，受制于巖石的內(nèi)摩擦系數(shù)［11，40］。一般而言，具有發(fā)育優(yōu)勢的R破裂為同向滑動剪切，其運動方向與主剪切面C（如邊界斷層）一致，且與主剪切面呈較小銳角相交［41］，一般為15°以內(nèi)［28］。R′破裂和R破裂是共軛剪切面，分別位于最大主應力σ1的兩側(cè)，二者之間夾角約為60°，該夾角的平分線平行于最大主應力σ1。R′破裂為反向滑動剪切，與主剪切面C形成較大的銳角（內(nèi)摩擦角一半的余角），一般為75°。大多數(shù)巖石的內(nèi)摩擦系數(shù)為0.75，則R和R′面分別位于最大主應力兩側(cè)26.5°。T破裂平行于最大主應力σ1，垂直于最小主應力σ3，與主剪切面C以45°左右的角度相交。P破裂和X破裂是主剪切面C急劇反向運動造成的，位于最小主應力σ3兩側(cè)的兩條剪切面，它們之間夾角亦約為60°。

圖7 脆性剪裂面附近的次級裂面Fig.7 Secondary crack near the brittle shear fracture

對冰川作用而言，急劇反向運動的發(fā)生可能性幾乎沒有，不一樣的是主剪切面（冰床基巖和冰磧石表面）先已存在了。因此，在冰川磨光面（相當于主剪切面C）發(fā)育的主要是R破裂、R′破裂和T破裂，而無P破裂和X破裂。半月形裂口和新月形裂口均具有相對平緩的傾向冰川下游的（R）剪切破裂（主破裂面）和較陡的（R′）共軛剪切破裂（次破裂面），當水平破裂發(fā)生時，就會有石楔被移除，從而可看到明顯的剪切破裂面。新月形裂紋和新月形斷口則同為脆性剪切面上發(fā)育的（T）拉張破裂形態(tài)，主破裂面與冰床磨光面呈較大銳角相交。兩者不同之處在于新月形斷口的走向受控于先期存在的斷裂構造，節(jié)理面相當于輔助破裂面或次破裂面，由于巖屑接觸基巖產(chǎn)生的應力場中的拉張應力使基巖破裂，形成的主破裂面因石楔移除多呈貝殼狀斷口。而新月形裂紋則因其沒有次破裂面，故無石楔被移除。

與此同時，由于冰川攜帶的巖屑與巖石表面的接觸可能呈點狀，破裂首先發(fā)生在差應力最大的地方，亦即破裂構造一般從缺陷點源開始，諸如冰床上基巖突起部分和冰磧石表面的空洞、裂隙、凍融風化殘存破裂（residual fracture）等往往是應力集中部位。每條顫痕的不同部位向巖石中延伸的程度是不一樣的。顫痕的中間向巖石內(nèi)部或深處延伸較大，而向兩翼延伸其深度逐漸變淺直至消失，故顫痕呈現(xiàn)為新月形或弧形。由于冰川底面和基巖之間并非為光滑平面，加之常常發(fā)生的融化和凍結(jié)作用，使得冰川和巖石之間的作用不總是出現(xiàn)相同的模式。因此，冰川底部的點式剪切是否完全遵循里德爾構造模式，冰巖界面或以赫茲破裂為主亦未可知，還有待今后的深入研究。

至于具體是出現(xiàn)曲錐形擦口、半月形裂口還是新月形鑿口，則可能與冰川厚度和滑動速度、巖石表面的凹凸性質(zhì)和巖屑的強度、位置、形狀以及運動方式（如旋轉(zhuǎn)、滾動）等有關。因為破裂發(fā)生于巖石表面，擦面或磨光面的凹凸性質(zhì)不同，破裂的接觸幾何或冰床上應力的空間變化就會導致其銳角的方向或弧形突出方向不同。例如，凹面的剪切破裂因存在逆沖過程，破裂的弧突多指向?qū)ΡP（冰川）的運動方向，并沿著彎曲脊的內(nèi)部斜坡向下傾斜地傳播，從而形成新月形鑿口的錐曲面破裂痕跡［6］。

2.2 顫痕的成組特征與分布格局

王乃昂等［33］曾引用Glasser等［42］關于冰蝕地貌的綜述性研究報道，旨在說明顫痕的尺度大小與冰川厚度存在直接或線性相關。早在1906年，Gil?bert［6］就提出新月形鑿口的間距與其長度有關，當長度變大時間距變大，但兩者間不存在固定比例。對于該比值他沒有進行野外測量，但照片顯示比例為大約為1∶3～2∶1［6］。1985年，Wingtes［39］利用安裝在三腳架上的攝像機拍攝并分析了奧地利蒂羅爾地區(qū)3個冰川前約12 000個新月形鑿口和新月形裂紋，并與過去冰川的范圍和厚度聯(lián)系起來，得出新月形鑿口和新月形裂紋的長度隨冰川厚度大致呈線性增加。這一研究結(jié)果，值得在中國西部現(xiàn)代冰川作用地區(qū)進行檢測驗證，以加深對冰巖相互作用性質(zhì)和規(guī)模的巖石破裂力學的理解。本文依據(jù)野外測量的92個樣本，統(tǒng)計結(jié)果表明顫痕的長度（弦長）與寬度（弓長）具有較好的線性關系（圖8）。新月形的長寬比大致介于1∶0.3～1∶0.2之間（表1），二者相關系數(shù)為0.84。

圖8 顫痕長度（弦長）和寬度（弓長）的關系Fig.8 Relationship between the length（chord length）and width（sagitta length）of chatter marks

在相同應力作用下，致密堅硬巖石表面上的載荷將隨時間而變化并且與冰下水壓波動（如日變化）互相響應，可產(chǎn)生性質(zhì)相同、產(chǎn)狀大體一致的一組破裂群。換言之，如果巖屑被冰川挾持而以其突出的棱角在磨光面上滑動，沿著一個方向造成連續(xù)的錐曲面破裂，就會出現(xiàn)平行排列、間距保持一致的顫痕群，表明R破裂、R′破裂和T破裂事件發(fā)生在規(guī)律的間隔之間。一般而言，剪切應力越大，則破裂間距越小。按照飽和模式理論，在已形成的破裂最近距離內(nèi)不會產(chǎn)生新的破裂，這個過程的發(fā)展使得一定范圍內(nèi)巖石的可能位置都被破裂占據(jù)。質(zhì)言之，顫痕在空間上的成組線性排列，將保持大體一致的破裂間距。

根據(jù)野外測量的83組顫痕的間距統(tǒng)計頻率（圖9），對之進行了正態(tài)分布和伽瑪分布的檢驗。Kolmogorov-Smirnov檢驗方法簡稱KS檢驗，既可以進行正態(tài)分布檢驗，也可以進行伽瑪分布檢驗；Jarque-Bera檢驗方法簡稱JB檢驗，可以進行正態(tài)分布檢驗。結(jié)果表明23組新月形斷口間距符合正態(tài)分布和伽瑪分布，25組新月形鑿口和35組新月形裂紋以及以上全部3種顫痕的間距，KS檢驗符合正態(tài)分布和伽瑪分布，JB檢驗不符合正態(tài)分布（表4）。由此可見，顫痕的空間分布大體保持相等的破裂間距，符合飽和模式理論。前人研究發(fā)現(xiàn)，沉積巖中的節(jié)理（破裂）亦具有這樣的保持大體相等的（規(guī)則）間距的特征，即破裂間距在統(tǒng)計學上符合一定的分布規(guī)律［43-44］。新月形斷口因受控于節(jié)理，故其破裂間距不論是KS檢驗還是JB檢驗，均符合正態(tài)分布和伽瑪分布。

表4 顫痕間距分布檢驗結(jié)果（置信度95%）Table 4 Distribution test of the spacing of chatter marks（95%confidence level）

圖9 顫痕間距的頻率分布Fig.9 Frequency distribution histogram of the spacing of crescentic gouges（a），crescentic fractures（b），crescentic scars（c）and combination of the three above（d）

曲錐形擦口（狹義顫痕）多密集成串分布在冰川磨光面，宏觀上往往構成擦痕，表明在其形成時，應力集中且強度較大。這意味著致密堅硬的巖屑以較小的接觸面斷續(xù)刻畫基巖或冰磧石，可形成一系列平行的、間距很小的破裂構造。當密度較大，彼此之間難以分開時，就轉(zhuǎn)化為擦痕。人工模擬冰川擦痕的實驗表明，許多被旋轉(zhuǎn)巖屑犁過的擦痕是不連續(xù)的，巖屑在粗粒大理石上留下的擦痕底部有許多不規(guī)則幾何形狀的裂縫，甚至與自然狀態(tài)相似的局部環(huán)形破裂（partial ring fractures）或顫痕（chat?ter marks）［45］。雖然從肉眼上來看擦痕是連續(xù)的，但通過顯微鏡觀察，它們實際上是由大量的新月形破裂組成的，且每一個新月形破裂都標志著一個獨立的破裂事件。而且曲錐形擦口的間距通常保持比較一致，同樣表明斷裂事件發(fā)生在規(guī)律的間隔之間，這可能與冰下水壓的日變化有關［1］。

3 顫痕的判別方法

正確地判別各種冰川作用遺跡，確定其時代先后以及解釋它們所包含的古冰川信息，是重建晚第四紀冰川作用范圍進而劃分冰期的前提。研究表明，顫痕與自然界擦痕或刻槽具有多成因、多向性不同，而是具有成因?qū)?、定向性和成組特征，且相對易于保存，因此是重建古冰川作用的有力證據(jù)之一［13，38］。磨光面上顫痕由淺入深的方向，不論主破裂面是相對平緩的R破裂還是較陡的T破裂，絕大多數(shù)傾向冰川下游。如果顫痕和其他地貌證據(jù)，如冰川擦痕、擦面（兩者是同一過程中不同粒徑的巖屑顆粒摩擦侵蝕的產(chǎn)物）空間上共存，則有助于重建區(qū)域現(xiàn)代冰川和古冰川的動態(tài)機制。例如，Win?tges［39］在1985年根據(jù)Schwarzensteinkees（施瓦岑斯坦基斯）、Hornkees（角基）和Waxeckkees 3個地方12 000個新月形鑿口和新月形裂紋的統(tǒng)計資料，成功重建了晚冰期和冰后期的冰川作用范圍、冰川流向、冰體厚度等古冰川環(huán)境參數(shù)。

各種顫痕具有一些相同點（表5），由于對其形成機制、形態(tài)分類和鑒別標志存在歧義［33］，在野外如何準確將之歸類是有相當難度的。加之巖石本身的不均勻性，導致顫痕形態(tài)的多樣化，甚至出現(xiàn)例外。例如，四川螺髻山清水溝上游冰川U形谷巖壁長石砂巖發(fā)育的冰川刻槽［圖6（f）］，長約1 200 cm，寬約90～140 cm，高約120 cm，走向35°，坡度23°。刻槽內(nèi)有比較密集平行的擦痕和保存較好的23個半圓形裂口，《問題》一書扉頁稱為“新月形裂口”［23］，《地質(zhì)大辭典》則將之作為“冰川擦口”的典例，稱為“新月形擦口”［25］。本文根據(jù)刻槽內(nèi)半環(huán)形裂口的間距在統(tǒng)計學上符合正態(tài)和伽瑪分布，且受節(jié)理控制，推斷其系冰川運動造成的“張破裂面”組合，暫歸類為新月形斷口。是否合理，尚待今后開展細致的觀測研究進行驗證。

表5 顫痕的形成機制和環(huán)境意義（據(jù)文獻［33］修改）Table 5 The formation mechanism and environmental significance of chatter marks（modified after Reference［33］）

冰川顫痕不僅準確歸類有一定難度，而且誤判的事例也時有發(fā)生。李吉均［17］曾指出具備新月形鑿口或裂紋的磨光面才是典型的冰川磨光面，就這一標志來說，東部所有已報道的冰溜面都不具備這一特征。《問題》指出，單個出現(xiàn)的新月形裂口和月牙形鑿口并不具有鑒別古冰川的價值。廬山白石咀被稱為“李四光環(huán)”的裂口，大量出現(xiàn)但雜亂無序，乃是洪水中礫石撞擊十分頻繁、礫石質(zhì)料脆而堅硬（五老峰石英砂巖）的表現(xiàn)［23］。該書405頁舉例說，成串出現(xiàn)的新月形鑿口是冰蝕作用的有效證據(jù)，廬山高壟現(xiàn)代河床月牙形鑿口，是單獨出現(xiàn)的非冰川成因鑿口，為洪流中礫石巨礫撞擊形成的錐形裂口。因此，只有符合冰蝕地貌三要素組合的顫痕［32］，才具有鑒別冰川遺跡和重建古冰川環(huán)境的價值。

近年山東魯山“首次披露的顫痕”，不是“第四紀冰川剝蝕的直接證據(jù)”，更不存在“完整的證據(jù)群”。首先，魯山缺乏冰斗、U形谷、大型磨光面、冰磧壟等宏觀冰川地貌組合的直接證據(jù)，主峰海拔僅1 108 m，不具備形成晚第四紀冰川的氣候條件。魯山南坡被報道發(fā)現(xiàn)“顫痕”的某溝谷谷底基巖，南北方向長30.6 m，東西寬約10 m。這里海拔約780 m，雖宏觀上較為平坦，實則表面凸凹不平，不具有冰床磨光面的任何地貌特征。其次，所謂“大型顫痕”（弧形突出方向約156°）不僅無擦痕和擦面（磨光面）伴生，兩角頂點之間也無主破裂面的起始痕跡或向巖石內(nèi)部延伸的光滑剪切面及其后緣，且中間的弧形突出部位不連續(xù)或出現(xiàn)彎曲，深度明顯偏淺［圖10（a）］?！靶⌒皖澓邸保ㄒ姟遏斏健穲D版Ⅰ-4）不僅無新月形破裂形態(tài)，有的甚至缺少明顯的兩角，僅呈彎曲的破裂構造而已。它們均不具備冰川顫痕的基本特征和剪切破裂屬性，何談“魯山顫痕的發(fā)現(xiàn)為中國東部曾經(jīng)發(fā)育過第四紀冰川提供了直接的證據(jù)”。第三，據(jù)此類隨處可見、分布無成組線性排列特征，且弧形突出或彎曲方向具多向性的“顫痕”或構造形跡［圖10（b）～（d）］，去恢復“古冰川作用”，必然會推斷出互相抵牾的“冰川”流向而無法自恰。

圖10 山東魯山混合巖表面的破裂構造Fig.10 Fractures on the surface of migmatite in Lushan Mountain，Shandong Province：fracture No.1（a），fracture No.7（b），fracture No.9（c）and fractures No.8 and No.9（d）

通過多年的深入研究，崔之久［31］提出了判別冰川遺跡的可行性指標和成因-環(huán)境綜合分析的研究方法，能使人們從困境中找到解決問題的出路。他特別強調(diào)在冰川遺跡鑒定中的地貌組合原則，對山東某山地的所謂“顫痕”質(zhì)疑說：“有人聲稱在山東某山地發(fā)現(xiàn)了冰川‘顫痕’，且不說是否顫痕本身就需要仔細鑒定，如有些構造形跡就類似顫痕，此處首先要想到的是造成顫痕的冰川從何處來？冰川源頭冰斗的海拔高度？此處所謂的顫痕又位于與冰川有關的沉積體系中何種位置？須知談論的顫痕不是前震旦紀，也不是石炭二疊紀的古冰川，而是第四紀冰川，最多1 000 000 a BP左右。目前地球上任何有過這一時代的古冰川遺跡的地方均未‘破壞殆盡’是完全有跡可循的”。

崔之久［31］認為，呈線狀延伸是鑒定顫痕的重要標志，顫痕的有無是冰磧石與泥石流礫石表面特征的主要區(qū)別之一。冰川擦痕石受制于冰體的束縛，很少有機會翻滾。為了使阻力最小化，冰磧石會慢慢調(diào)整使其長軸（a軸）平行于冰流方向，故擦痕一般深淺均一、具U形橫斷面和無數(shù)條規(guī)模接近的擦痕聯(lián)合而成的擦面，且有時伴生顫痕。換言之，某地分布擦痕、磨光面（擦面）等冰川遺跡，未必出現(xiàn)目力可見的顫痕，但顫痕的出現(xiàn)一定伴有擦痕、擦面或磨光面，孤立地用其指示冰川遺跡并不可靠。因為除存在特例外，部分新月形破裂形態(tài)還可以出現(xiàn)在構造面或?qū)娱g錯動面上，以及滑坡、巖崩等外動力過程形成的地貌體上。例如，2015年6月5日，重慶武隆雞尾山在90 s內(nèi)發(fā)生的快速山體滑坡和巖崩，導致在基巖表面形成了與冰川作用相似的“gla?cially striated pavement”、“chatter marks”、“plucking scars”［46］。為避免導致誤判，野外對于某種被保存下來的小尺度新月形破裂是否為冰川作用遺跡，需要遵循地貌系統(tǒng)組合的原則，亦即第四紀冰川研究者必須堅持整體地貌觀，而不能只根據(jù)有限的觀察或地貌形態(tài)相似就下結(jié)論。

鑒于顫痕的研究在國內(nèi)鮮有報道，本文不揣淺陋從概念演變、地貌類型實證和統(tǒng)計分析等方面進行了述評和研究，肯定有很多不足乃至錯誤，敬請讀者批評指正。

4 結(jié)論

（1）顫痕是冰川作用地區(qū)由冰川攜帶巖屑做周期性或間歇性運動在冰床基巖和冰磧石表面形成的新月形或弧形破裂形態(tài)，主要包括曲錐形擦口、半月形裂口、新月形鑿口、新月形裂紋和新月形斷口5種類型。

（2）顫痕的形成機制相當于Riedel構造模式中的（R）剪切破裂和（T）拉張破裂，遵循脆性破裂原理與飽和模式理論，在空間分布上成組線性排列，且大體保持相等的破裂間距。

（3）顫痕的定向性、成組特征具有明確的環(huán)境意義，與擦痕、擦面的地貌組合是重要的冰川遺跡判別標志，可據(jù)之復原古冰川作用。