积雪变成冰川是先由新雪变成粒雪,再由粒雪变成冰川冰,最后形成冰川。
雪花为放射状的多棱角形,落在地面上的新雪,其密度为0.01~0.1 g/cm 3 ,最低达到0.004 g/cm 3 ,最高为0.39 g/cm 3 ,孔隙度为67%以上。雪的导热率很低,当气温低于积雪和土体温度时,雪层中的水汽就向上层扩散,使上层水汽增多,达到饱和状态时便凝华,形成晶体并不断增大。当气温和积雪温度相差不大,曲率半径大的雪花晶粒表面的水汽也因饱和而凝结,曲率半径小的晶粒将因未饱和而升华。上述过程产生物质的定向转移,大晶粒增大而圆化,小晶粒缩小乃至消失,晶体发生迁移和重结晶作用使晶体变圆而成粒雪。如果有液体水薄膜存在,薄膜水也可按同样方式发生迁移。
粒雪的密度比新雪大,一般为0.4~0.7 g/cm 3 ,在粒雪的自重作用下,粒雪不断压实或融水渗浸再结晶,使粒雪密度不断增大,当达到0.84 g/cm 3 时,晶粒间失去透气性和透水性,便成为冰川冰。
粒雪变成冰川冰可在低温干燥环境下形成,也可在气温较高、融水活跃时进行。在低温干燥环境下,粒雪变成冰川冰要有巨厚的粒雪层对下部粒雪施加巨大的静压力,排出空气促进重结晶作用,形成冰川冰。在南极冰盖下部常有这种冰川冰,其特点是晶粒小,不足1 mm。另一种冰川冰的形成是由于积雪表面在夏季白天受阳光照射时,气温增高,粒雪融化,融水沿着粒雪之间孔隙下渗,到了夜间,下渗水以粒雪为核心又重新冻结起来而促进了粒雪的成冰过程。这种过程的成冰速度较快,当融水渗入粒雪层中重新冻结时,能立即将粒雪冻结成冰。这种冰的气泡少,密度较大,透明度高。
具有塑性状态的冰川冰形成后,在重力和压力作用下便缓慢变形和流动,并越过雪线向下游流动,成为冰川。