兰格尔-圣伊利亚斯国家公园自然地理特征

大卫·卡尔·施耐德 著; 戴长雷，杨朝晖 译

(1.阿拉斯加大学安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园自然地理特征

大卫·卡尔·施耐德1著; 戴长雷2,3，杨朝晖1译

(1.阿拉斯加大学安克雷奇分校，阿拉斯加州 安克雷奇 99508；2.黑龙江大学 寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

国家公园生态系统是地貌研究的重要组成部分，通过研究公园地理特征有助于进一步了解中南阿拉斯加的地貌特征。在梳理公园所受地质作用以及冰川作用等相关知识的前提下，对兰格尔-圣伊利亚斯国家公园自然地理特征进行了分析。指出：(1)兰格尔-圣伊利亚斯国家公园的地质状况极其复杂。它跨过了好几个气象区和好几条山脉，含有北美洲除格陵兰以外的最大的冰川。兰格尔-圣伊利亚斯国家公园有几条大断层穿过，如德奈利断层、图兹楚恩达断层、博德岭断层。兰格尔-圣伊利亚斯国家公园中各地质体之间的边界很明显，公园的绝大部分位于楚加奇地质体和兰格利亚地质的沉积岩之上。(2)这一地区早在1000万年前就已被冰川覆盖，公园里还有许多重要的冰川，如马拉斯皮纳冰川、肯尼科特冰川和鲁特冰川。(3)兰格尔-圣伊利亚斯国家公园存在两个气候区：公园的绝大部分区域属于极端的大陆性气候区，南部边缘属于山地海洋性气候区，夏季非常炎热(如果有太阳的话)，而冬季非常寒冷。

断层；冰川；气候；山脉；兰格尔-圣伊利亚斯国家公园

尽管兰格尔-圣伊利亚斯国家公园是美国最大的国家公园，但是，它仅是因其壮美的景观作为德奈利国家公园的对手而逐渐被人们所发现的。它因其丰富多彩的历史而远超德奈利国家公园。兰格尔-圣伊利亚斯国家公园拥有一些北美洲最高的山峰、一个活跃的火山带、汹涌的河流、丰富的冰川，以及曾经世界上最大的铜矿。

1 地质特征

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园的地质状况极其复杂。这里不仅是兰格尔山和圣伊利亚斯山的家乡，而且是楚加奇山的重要部分(图1)。兰格尔山北面的门塔斯塔山和纳错廷山是沿着相交于门塔斯塔山口附近的侧向运动的托特斯春达断层(Totschunda Fault)和德奈利断层的运动所产生的隆起。德奈利断层是南面的兰格利亚复合地体和北面的育空-特纳纳地体之间的边界。就是在这一地区，兰格利亚复合地体并入已存在的北美地体。

在晚侏罗纪和早白垩纪，兰格利亚复合地体尚未并入，在它和北美洲之间的盆地里堆积的沉积物形成了格拉维纳-纳错廷带的理石。在白垩纪随后的时间里，这一序列被火山岩侵入和覆盖。兰格利亚地体是公园的核心。它起源于古生代的一个亚热带岛弧。它出露出的基底是由火山岩、石灰岩和沉积岩组成的。更为明显的是，基底上面的尼古拉绿玉(变质的玄武岩)为奇提松(Chitisone)石灰岩所覆盖。最顶部的是尼兹纳(Nizina)石灰岩。所有这些地层的年龄都在晚三叠纪。它们为早侏罗纪麦卡锡地层的页岩所覆盖。某些这类的岩石序列厚达成千上万英尺，沿着麦卡锡路就可以看到。这些岩层之上是类型不易区别的火山岩和沉积岩，最后是由兰格尔火山群最近形成的火山沉积物[1]。

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园是美国最大的国家公园。它跨过了好几个气象区和好几条山脉，含有北美洲除格陵兰以外最大的冰川。尽管难于接近，但是壮美的景色和难得一见的荒野却使得这里值得一游。图1 兰格尔-圣伊利亚斯国家公园里的山脉

博德岭断层将众多且多样的兰格利亚序列从主要由中生代沉积岩组成的楚加奇地体和威廉王子地体中分隔开来，楚加奇地体和威廉王子地体随后又被科恩台科特断层分隔开。这些地体是由先冲入俯冲沟后又依着北美陆壳贴附起来的沉积物所形成的。它们现在是形成楚加奇山诸峰的大量倾斜的板状岩石(图2)。

公园最南端的地体是由沉积岩组成的雅库塔特地质体，它形成于白垩纪和第三纪。尽管雅库塔特地质体的绝大部分位于阿拉斯加湾的海床上，但是仍有该地体的一部分正在向阿拉斯加陆壳下方俯冲，并形成了兰格尔火山群，所有的这些火山的年龄都不到500万岁并且仍旧活跃。正是这仍在持续的雅库塔特地质体与阿拉斯加陆壳的碰撞，使得圣伊利亚斯山迅速隆升，并且形成了北美洲一些最高的山峰[2]。

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园中各地质体之间的边界很明显。公园的绝大部分位于楚加奇地质体和兰格利亚地质体的沉积岩之上。一些地方侵入的花岗岩体已暴露在地表。但是第三纪曾经发生过大规模的火山活动，这就意味着许多这样的岩石已被掩埋在岩浆之下。同样道理，后吸积侵蚀已将科珀河(铜河)流域的岩石掩埋在大量的沉积物之下。

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园有几条大断层穿过。德奈利断层穿过公园的北部，在公园的西北部与图兹楚恩达断层合并到一起，并将门塔斯塔山和纳错廷山夹在二者之间。公园的南部矗立着非常高的兰格尔火山。博德岭断层将北部兰格尔岛弧的古生代岩石和南部楚加奇地质体的中生代冲沟堆积的岩石区分开来。图2 兰格尔-圣伊利亚斯国家公园里的山脉和断层

2 铜 矿

尽管19世纪的淘金者在这一地区发现了一些金矿和银矿，但是兰格尔山区拥有最丰富的是铜矿。当地的阿特纳(Ahtna)阿萨巴斯卡人很久以前就知道并使用铜质工具了。当淘金者在20世纪早期到这一地区探险时，他们在肯尼科特周边发现了矿脉，这使得肯尼科特一下子成为世界最具活力的地方之一。肯尼科特矿床在1911—1938年运营，此后主矿体被耗尽。铜是伴生在奇提松(Chitisone)石灰岩的底部的。这些铜被认为在晚三叠纪的时候，由过热的地下水从尼古拉绿宝石中溶解出来，并在断层的上部和奇提松(Chitisone)石灰岩曾经的孔洞中沉积下来。纯铜很难找到，但是，当地许多蓝绿色的岩块就是铜矿石(Cu2S)，从这些铜矿石中就可以提炼出铜来。肯尼科特有众多用于铜矿各个环节处理的工厂。

3 冰川特征

兰格尔山、楚加奇山和圣伊利亚斯山高大的山峰抬升了来自阿拉斯加湾的潮湿空气，使之冷却，并在每年冬天形成大量的降雪。这些雪累积而形成冰川和冰原。很明显这一地区早在1000万年前就已被冰川覆盖，直到最近的冰期开始之前这里一切都很好。

马拉斯皮纳冰川位于公园之内。它的面积与罗德岛州相当，厚度有半英里，体量庞大。公园里还有许多其他重要的冰川。如果分别从麦卡锡和肯尼科特出发的话，很早就能到达肯尼科特冰川和鲁特(Root)冰川。零距离接触的时候它们显得异常庞大。除了科珀河(铜河)低地以外，整个的南部边缘都是冰川。

在末次冰期，冰川堵塞了科珀河(铜河)流经楚加奇山的通道，许多低地被堰塞形成的阿特纳冰川湖所淹没。沿着麦卡锡路可以看到当年在湖底沉积的薄层状的泥沙。当堵塞出口的冰川最终融化后，湖水沿着科珀河(铜河)河谷以大洪水的形式宣泄下来，冲走了沿途所有的泥沙，并将下面部分基岩刮走[3]。

肯尼科特河每年都会发生规模较小的突发洪水。因此，越过这条河到达麦卡锡的唯一办法就是走人行天桥。1981年，原来的桥被一次突发型洪水冲跑了。它发洪水的起因是肯尼科特冰川堵塞了无冰的山谷通道。到了夏天的时候，汇集到山谷的融雪水越聚越多，到最后，出口处的冰川冰被浮起，山谷里的水迅速地从冰下宣泄出去。这种突发型洪水会在七月初到八月中旬发生。

4 气候与气象特征

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园存在两个气候区：公园的绝大部分区域属于极端的大陆性气候，南部边缘属于山地海洋性气候。尽管公园与阿拉斯加湾非常接近，而且它的边界滨临马拉斯皮纳冰川，但是高大的楚加奇山阻挡住了从南方吹来的湿汽，在山的北面形成一个雨幕区。雨幕的存在使得公园里的绝大部分地区不能像沿海地区一样形成数量丰富的降水。楚加奇山北方干燥的空气也使得这些空气的冷热变化更为迅速，从而导致夏季非常炎热(如果有太阳的话)，而冬季非常寒冷。

楚加奇山和圣伊利亚斯山无数的高峰将来自阿拉斯加海湾的水汽捕获，并在山的北面形成一个雨幕区。但是更为高大的兰格尔山又将空中剩余的水汽拧了出来，并在公园的北面造成一个新的雨幕区。公园里滨海地区的气温较高，而北部内陆地区要冷得多。

兰格尔山非常高，空气被迫爬升，冷却的气团在山坡上形成了降水。尽管这一过程使得当地出现了冰川，但是，绝大部分雨雪还是降落在楚加奇山滨海地区[4]。

公园里绝大部分地区海拔很高，这使得本地比纬度相同海拔较低的地区更为凉爽，如苏西特纳河谷区。这也带来了相对较短促的夏季和相对较长的冬季。奇提纳的海拔约为700英尺，而麦卡锡的海拔为1700英尺。尽管公园里海拔较高的地区是由冰川和苔原主导的，但是在宽阔的河谷区还是长满了寒带森林。北方雨林从滨海地区延伸到一些气温较高、降水较多的山谷。

表1列出了位于兰格尔-圣伊利亚斯国家公园中心位置的麦卡锡镇的部分气象数据。在海拔更高的地方和滨海地区，同类的数据会有巨大的差异。

表1 麦卡锡镇气象统计数据

5 结 论

兰格尔-圣伊利亚斯国家公园是美国最大的国家公园。它跨过了好几个气象区和好几条山脉，拥有一些北美洲最高的山峰、一个活跃的火山带、汹涌的河流、丰富的冰川，以及曾经世界最大的铜矿。

(1)兰格尔-圣伊利亚斯国家公园的地质状况极其复杂。含有北美洲除格陵兰以外的最大的冰川；兰格尔-圣伊利亚斯国家公园有几条大断层穿过，如德奈利断层、图兹楚恩达断层、博德岭断层；兰格尔-圣伊利亚斯国家公园中各地质体之间的边界很明显，公园的绝大部分位于楚加奇地质体和兰格利亚地质体的沉积岩之上。

(2)这一地区早在1000万年前就已被冰川覆盖，公园里还有许多重要的冰川，如马拉斯皮纳冰川、肯尼科特冰川和鲁特冰川。

(3)兰格尔-圣伊利亚斯国家公园存在两个气候区：公园的绝大部分区域属于极端的大陆性气候，南部边缘属于山地海洋性气候，夏季非常炎热(如果有太阳的话)，而冬季非常寒冷。

[1] Richter, Donald H, Rosenkrans, et al. Guide to the Volcanoes of the Western Wrangell Mountains, Alaska-Wrangell-St. Elias National Park and Preserve[R]. Washington: U.S. Geological Survey, 1995.

[2] Winkler, Gary R. A Geologic Guide to Wrangell-Saint Elias National Park and Preserve, Alaska: A tectonic collage of northbound terranes[R]. Washington: U.S. Geological Survey, 2000.

[3] Wilson, Frederic H, Weber, et al. Prehistoric Alaska——The Land in Rennick,Penny,(ed.).Prehistoric Alaska[J]. Alaska Geographic,1994,21(4):6-23.

[4] Mann, Daniel H, Crowell, et al. Holocene Geologic and Climatic History around the Gulf of Alaska[J]. Arctic Anthropology,1998,35(1):112-131.

Physical geographic characteristics of Wrangell-Saint Elias National Park

Written by David K.Snyder1; Translated by DAI Changlei2,3, YANG Zhaohui1

(1.UniversityofAlaska-Anchorage,Anchorage99508,USA;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China)

The ecological system of National Park is the important part of landscape research. Studying the geographic characteristics of park can help further understand its landscape views. The paper analyzes the physical geographic characteristics of Wrangell-Saint Elias National Park on the basis of combing the geologic forces and glacial forces which affect the park under the premise of knowledge. It points out: ①The park has an extremely complicated geologic situation. It crosses several climatic zones and mountains ranges and contains the largest glaciers in North America outside of Greenland. Several major faults pass through the park. For example, the Denali Fault, the Totschunda Fault and the Border Ranges Ranges Fault. The borders of the various terranes that make up the park are visible here. Most of the park lies on sedimentary rock of the Chugach and Wrangellian Terranes; ②There is evidence that this area was glaciated as early as 10 million years ago. There are many significant glaciers in the park. For example, Malaspina Glacier, Kennicott and Root Glaciers; ③Two climatic regions are present in Wrangell-Saint Elias National Park: the extreme continental climate of most of the park, and a mountainous maritime climate along its southern edge. There are very warm days in summer (if it’s sunny) and extremely cold days in winter here.

fault; glacier; climate; mountains; Wrangell-Saint Elias National Park

中科院寒旱所冻土工程国家重点实验室开放基金项目(SKLFSE201310)；国家自然科学基金项目(1202171)

大卫·卡尔·施耐德(1969-)，男，美国阿拉斯加州安克雷奇市人，助理教授，主要从事自然地理及地理信息系统方向的科研和教学工作。

译者简介：戴长雷(1978-)，男，山东郓城人，教授，主要从事寒区地下水及国际河流方向的教学及科研工作。E-mail：daichanglei@126.com。

P931.4

A

2096-0506(2017)05-0016-05