西太平洋桑威茨冰川下方的坚硬岩石与深层湿地

巨型冰川下的隐秘地形

西南极的桑威茨冰川被称为“末日冰川”，因为那里发生的变化可能在未来几个世纪内使全球海平面上升数十厘米。直到最近，科学家们对这两千米厚冰层下的地形仍知之甚少。本研究利用灵敏的地震调查——本质上是在冰层中发出受控回声——绘制了冰川下隐秘世界的精细地图。研究发现，底部由坚硬的岩脊、深厚的沉积盆地以及广泛的潮湿区域和冰下湿地混合构成，这些要素共同控制着冰川向大陆内陆退缩的速度。

冰下地貌为何重要

桑威茨冰川已是南极对海平面上升的重要贡献者之一，其基岩面向内陆倾斜。这种地形使其尤为脆弱：一旦冰川的“固着线”——冰体脱离基底并开始漂浮的区域——向内陆退缩，冰流就可能变得不稳定并更快流入海洋。这一过程的速度不仅取决于暖洋水侵蚀冰川前缘，还取决于冰下基床的性质。坚硬粗糙的基底如同刹车，而软而含水的沉积物则会把冰底变成易滑的表面。到目前为止，模型不得不对这些性质进行大量假设，导致对未来海平面上升的预测差异很大。

倾听基床的形状与强度

研究团队沿桑威茨冰川行进超过340公里，牵引了一台专用的地震振动器和一条布满传感器的“雪地拖线”。通过向冰层发送受控振动并记录返回的回声，他们重建了高分辨率的基床形态与材料分布图。沿流向的剖面从靠近固着线向内陆延伸数百公里，显示出平缓、起伏小的地段与高耸的崎岖岩脊交替出现，岩脊上游侧呈陡峭面。横切冰川的第二条剖面则揭示了这些特征和材料如何从快速流动的中间干道向流速较慢的边缘变化。

岩脊、岩石隆起与潮湿盆地

地震资料显示，桑威茨的基底远非均一。大型岩脊，如下桑威茨岭和上桑威茨岭，高出周边地形数百米，呈现向上游的陡峭坡面，像埋藏的堰坝一样抵抗快速冰流。在下游侧，研究团队发现由固结沉积物构成的更平滑“尾部”，被更软、可变形的层覆盖——这是冰流塑造并堆积出的典型“岩颈与尾状体”地形。岩脊之间是深沉的盆地，有的厚达数百米，充填着从坚硬到高度多孔的各种沉积物。许多洼地的地震反射暗示存在自由水或富水沉积，形成降低冰底摩擦的水袋和潮湿地层。

冰层下的深层湿地

最引人注目的发现之一是在冰川快速流动的主干下方存在一个活动的冰下湖泊，称为 Thw124。从卫星观测看，该区域会随水的排放与补给缓慢升降数米。地震剖面显示，这个湖并非单纯的平坦水池，而是在较坚实基底上覆盖着几十到上百米厚、极为多孔且饱和的沉积物。这些松软潮湿的堆积物集中分布在基岩高点的下游，呼应了岩颈与尾状体的几何形态，但成分更为“湿软”。即便在排水事件之后，大量水仍被滞留在沉积物中，因而基底的行为更像持续的湿地或含水层，而非简单的开/关式湖泊。在冰川东缘下方，其它区域以坚硬、固结的基床为主，只有零星的软湿物质囊状分布。

对未来海平面上升的影响

对非专业读者来说，关键信息是桑威茨冰川的命运在很大程度上取决于其下方隐秘地面的细节。冰底并非简单的硬或软，而是由岩脊、沉积盆地和富水湿地拼凑而成的补丁状结构。坚硬陡峭的岩脊像刹车一样可以暂时减缓固着线向内陆的退缩，而深厚湿润的盆地和水饱和沉积物则可能使冰流更易滑动并导致上游更多的变薄。目前的计算机模型通常会平滑掉这种复杂性，这意味着它们可能低估了这些隐蔽特征在抵抗或加速退缩方面的作用。本研究提供了迄今为止对南极冰川地下世界最详尽的观察之一，为模型提供了必要的信息，以更好地预测桑威茨冰川将对全球海平面贡献多少以及贡献的速度。

引用: Zeising, O., Eisen, O., Hofstede, C. et al. Hard rocks and deep wetlands beneath Thwaites Glacier in Antarctica. Commun Earth Environ 7, 366 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03502-2

关键词: 桑威茨冰川, 冰下水文, 南极冰盖, 海平面上升, 振动地震成像