第八章冻土地貌1分析
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第十一章 冻土地貌 (Periglacial processes and landforms)
极地、亚极地地区和中低纬度的高山、高原。 降水量很少，地面裸露 气温极其低，平均温度<0°C 冻土（Frozen Earth, Frozen Soil, Frozen Ground） 季节性冻土、多年冻土 冻土地貌包括冰缘地貌（Periglacial Geomorpholgy ）
裂隙冰
冰脉和冰楔
洞穴冰 埋藏冰
侵入冰
承压的地下水侵入到冻土中凝固形成的冰
主要分布于冰川的前缘地区，是冰川融化后残余下来的“死冰”，后来又被新的沉积物所覆 盖
冰脉
冰脉：充填于岩土裂隙中的冰，对基岩的破坏作用极大 冰对裂隙壁产生巨大的压力，把围岩胀裂开----冰劈作用 疏松湿润土层的冻结与基岩不同。
冻土层的厚度和分布
✓ 纬度的控制---永冻层顶面的埋深自北向南加深、厚度变小 ✓ 西伯利亚厚约数百米，我国东北一般不超过25-30米 ✓ 冻土分布的下限由南向北逐渐降低
冻土层
气候----散热量与吸热量的关系、冻土的形成与发展取决于较长周期的气候波 动性冷热变化
土质
冻
- 颗粒越粗（如砂砾层、砂岩层等），含水量少，导热性高，活动层厚，永冻层深
昆仑山石冰川
天山乌鲁木齐河源石冰川（(3650米）（朱诚）
天山玉希莫勒盖达坂石冰川（3600米）（朱诚）
植被与雪盖------植被可以阻止土层中热量的散失
地下冰(Bodeneis, Crytosphene, Subsoil ice, Subsurface ice, Underground ice)
冻土内所含的冰 按成因及其埋藏方式:
构造冰
胶结冰 分凝冰
土层的上部分,颗粒之间 孔隙水直接冻结形成
冻土的组成：活动层（交替层）-季融层或季冻层 永冻层
季融层或季冻层实际上是活动层的两种状态 隔年冻结层
多年冻土层活动层的变化
冻土层
当活动层每年秋末自地表向下冻结时，由于底部的永冻层起阻挡作用，结 果使其中间未冻结的融区（含水土层），在上下冻结层的挤压作用下，发 生塑性变形，形成各种大小不一，形状各异的弯曲结构---冻融扰动构造， 或称冰卷泥
冻结之初
整个土体发生膨胀
完全冻透
冰脉
水充填
土层破裂为多 边形裂隙网
（冷冻裂隙）
收缩应力
பைடு நூலகம்
进 一 步 冷 却
土体开始收缩
冰脉的形成使寒冷冻裂隙进一步加宽加深，有的甚至可贯穿到冰冻层的深处
冰楔
冰楔：当形成冰脉之后，来年融化时，在 永冻层中的部分保存，当寒冷再次来到时， 又在原来的位置上产生下伸的裂隙，它重新 将永冻层中早期冰脉劈开，形成新的脉冰。 如此年复一年，每年冰脉多要经历一次劈 开—充水—冻结的过程，这种被多次充填的 冰脉称为冰楔。
形成条件 ✓ 气温经常在0°C，日温差较大，且有一定的湿度 ✓ 地形较平坦，坡度<10° ✓ 坚硬而富有节理的块状岩石----花岗岩、玄武岩、石英岩等
石海、石河和石冰川
石河: 在山坡上冷冻风化产出大力的碎屑滚落到沟里,堆积厚度逐渐加大,在 重力作用下整体运动，形成石河。
石河的运动
✓ 沿着湿润的碎屑下垫面或永冻层的顶面在重力作用下移动 ✓ 石河运动速度慢，中央流速比两侧小 ✓ 石河中的岩块长期运动，可搬运到山麓堆积形成石流扇 ✓ 石河停止运动是气候转暖的标志之一
➢水分充足,细粒,均匀---整体状构造冻土 ➢水分不充足,碎石亚砂土,不均匀---团粒状构造冻土 ➢透水强残积碎屑物,接近永久冻土层----砾岩状构造冻土
土层下部或胶结水之下 呈水平层状、透镜状、网状、团块状 聚冰作用 中部巨厚的冰层顶面永久冻层的上界面
聚冰作用：土层中不均匀冻结作用引起， 当图层中存在已冻结的冰和未冻结的水时， 一般已冻结的冰周围的温度较低，饱和蒸 汽压也较小，而未冻结的水的周围的情况 相反。这种条件下，液态的水中升华的水 分子要向蒸汽压小的冰体上凝结起来，从 而不断加大固态冰的体积。
冰楔的规模：宽数十厘米，深度1米左右
与围岩的关系------后生（多层后生）、同生冰楔
地下水
冻土地区按其与冻土层的关系可以分成：层上水、层间水、层下水
层上水：活动层中的地下水 每年多发生一次熔化和冻结 季节性承压性
层间水：永冻层中个别融层和融道中的地下水 层上水与层下水联系的纽带
层下水：永冻层以下不冻层中的地下水，具有一定的承压性
冻土（Frozen Earth, Frozen Soil, Frozen Ground）
分布
✓ 全球冻土面积3500万平方公里,占大陆面积的1/4 ✓ 俄罗斯和加拿大的冻土面积最广 ✓ 中国:北纬48°以北的黑龙江地区、西南海拔4300-4500m以上的高原，
215平方公里
冻土层
冻土：温度在0°C以下，含有冰的土（岩）层，有些土层尽管温度低，但 没有冰的存在，称为低温寒土
乌鲁木齐河源的石河（3350m)
石海、石河和石冰川
石冰川: 由尖角岩屑组成，片面形状很像冰川舌。当冰川退缩时，聚集在 冰斗和U形谷中的冰碛物，在冻融作用下顺谷地下移，形成石冰川。
石河的特点
✓ 石冰川内部常夹冰川冰 ✓ 冷冻崩解产生的倒石碓或碎屑陡坎的岩块循冰川谷移动，也形成石冰川 ✓ 石冰川的纵剖面呈上凸的弧，横剖面中部突出 ✓ 规模：长度一般可达300-400m，宽100m ✓ 石冰川运动速度很慢
冻土地貌（Frozen Ground Geomorphology）
冻融作用是指冻土层中的 地下水和地下冰在气候周期性 的正负变化影响下，不断发生 相变和迁移，使土层反复冻结 挤压，导致土体或岩体的破坏、 扰动和移动
石海、石河和石冰川
石海(Block flieds)：很冷风化作用下，岩石遭受崩解破坏，形成大片巨石 角砾，就地堆积在平坦的地面上
土 发 育
- 土层颗粒细（如粘土、亚粘土等），情况相反 - 泥炭的导热性差，永冻层埋藏很浅
的
- 地表水和地下水常加大冻土融化的深度
影
响 因 地形----坡向和坡度
素
- 昆仑山西大滩--同一高度和深度的阳坡和阴坡的地温相差2-3°C，冻土分布的下限
差100米
- 坡向对冻土发育的影响还随坡度的减小而减弱
极地、亚极地地区和中低纬度的高山、高原。 降水量很少，地面裸露 气温极其低，平均温度<0°C 冻土（Frozen Earth, Frozen Soil, Frozen Ground） 季节性冻土、多年冻土 冻土地貌包括冰缘地貌（Periglacial Geomorpholgy ）
裂隙冰
冰脉和冰楔
洞穴冰 埋藏冰
侵入冰
承压的地下水侵入到冻土中凝固形成的冰
主要分布于冰川的前缘地区，是冰川融化后残余下来的“死冰”，后来又被新的沉积物所覆 盖
冰脉
冰脉：充填于岩土裂隙中的冰，对基岩的破坏作用极大 冰对裂隙壁产生巨大的压力，把围岩胀裂开----冰劈作用 疏松湿润土层的冻结与基岩不同。
冻土层的厚度和分布
✓ 纬度的控制---永冻层顶面的埋深自北向南加深、厚度变小 ✓ 西伯利亚厚约数百米，我国东北一般不超过25-30米 ✓ 冻土分布的下限由南向北逐渐降低
冻土层
气候----散热量与吸热量的关系、冻土的形成与发展取决于较长周期的气候波 动性冷热变化
土质
冻
- 颗粒越粗（如砂砾层、砂岩层等），含水量少，导热性高，活动层厚，永冻层深
昆仑山石冰川
天山乌鲁木齐河源石冰川（(3650米）（朱诚）
天山玉希莫勒盖达坂石冰川（3600米）（朱诚）
植被与雪盖------植被可以阻止土层中热量的散失
地下冰(Bodeneis, Crytosphene, Subsoil ice, Subsurface ice, Underground ice)
冻土内所含的冰 按成因及其埋藏方式:
构造冰
胶结冰 分凝冰
土层的上部分,颗粒之间 孔隙水直接冻结形成
冻土的组成：活动层（交替层）-季融层或季冻层 永冻层
季融层或季冻层实际上是活动层的两种状态 隔年冻结层
多年冻土层活动层的变化
冻土层
当活动层每年秋末自地表向下冻结时，由于底部的永冻层起阻挡作用，结 果使其中间未冻结的融区（含水土层），在上下冻结层的挤压作用下，发 生塑性变形，形成各种大小不一，形状各异的弯曲结构---冻融扰动构造， 或称冰卷泥
冻结之初
整个土体发生膨胀
完全冻透
冰脉
水充填
土层破裂为多 边形裂隙网
（冷冻裂隙）
收缩应力
பைடு நூலகம்
进 一 步 冷 却
土体开始收缩
冰脉的形成使寒冷冻裂隙进一步加宽加深，有的甚至可贯穿到冰冻层的深处
冰楔
冰楔：当形成冰脉之后，来年融化时，在 永冻层中的部分保存，当寒冷再次来到时， 又在原来的位置上产生下伸的裂隙，它重新 将永冻层中早期冰脉劈开，形成新的脉冰。 如此年复一年，每年冰脉多要经历一次劈 开—充水—冻结的过程，这种被多次充填的 冰脉称为冰楔。
形成条件 ✓ 气温经常在0°C，日温差较大，且有一定的湿度 ✓ 地形较平坦，坡度<10° ✓ 坚硬而富有节理的块状岩石----花岗岩、玄武岩、石英岩等
石海、石河和石冰川
石河: 在山坡上冷冻风化产出大力的碎屑滚落到沟里,堆积厚度逐渐加大,在 重力作用下整体运动，形成石河。
石河的运动
✓ 沿着湿润的碎屑下垫面或永冻层的顶面在重力作用下移动 ✓ 石河运动速度慢，中央流速比两侧小 ✓ 石河中的岩块长期运动，可搬运到山麓堆积形成石流扇 ✓ 石河停止运动是气候转暖的标志之一
➢水分充足,细粒,均匀---整体状构造冻土 ➢水分不充足,碎石亚砂土,不均匀---团粒状构造冻土 ➢透水强残积碎屑物,接近永久冻土层----砾岩状构造冻土
土层下部或胶结水之下 呈水平层状、透镜状、网状、团块状 聚冰作用 中部巨厚的冰层顶面永久冻层的上界面
聚冰作用：土层中不均匀冻结作用引起， 当图层中存在已冻结的冰和未冻结的水时， 一般已冻结的冰周围的温度较低，饱和蒸 汽压也较小，而未冻结的水的周围的情况 相反。这种条件下，液态的水中升华的水 分子要向蒸汽压小的冰体上凝结起来，从 而不断加大固态冰的体积。
冰楔的规模：宽数十厘米，深度1米左右
与围岩的关系------后生（多层后生）、同生冰楔
地下水
冻土地区按其与冻土层的关系可以分成：层上水、层间水、层下水
层上水：活动层中的地下水 每年多发生一次熔化和冻结 季节性承压性
层间水：永冻层中个别融层和融道中的地下水 层上水与层下水联系的纽带
层下水：永冻层以下不冻层中的地下水，具有一定的承压性
冻土（Frozen Earth, Frozen Soil, Frozen Ground）
分布
✓ 全球冻土面积3500万平方公里,占大陆面积的1/4 ✓ 俄罗斯和加拿大的冻土面积最广 ✓ 中国:北纬48°以北的黑龙江地区、西南海拔4300-4500m以上的高原，
215平方公里
冻土层
冻土：温度在0°C以下，含有冰的土（岩）层，有些土层尽管温度低，但 没有冰的存在，称为低温寒土
乌鲁木齐河源的石河（3350m)
石海、石河和石冰川
石冰川: 由尖角岩屑组成，片面形状很像冰川舌。当冰川退缩时，聚集在 冰斗和U形谷中的冰碛物，在冻融作用下顺谷地下移，形成石冰川。
石河的特点
✓ 石冰川内部常夹冰川冰 ✓ 冷冻崩解产生的倒石碓或碎屑陡坎的岩块循冰川谷移动，也形成石冰川 ✓ 石冰川的纵剖面呈上凸的弧，横剖面中部突出 ✓ 规模：长度一般可达300-400m，宽100m ✓ 石冰川运动速度很慢
冻土地貌（Frozen Ground Geomorphology）
冻融作用是指冻土层中的 地下水和地下冰在气候周期性 的正负变化影响下，不断发生 相变和迁移，使土层反复冻结 挤压，导致土体或岩体的破坏、 扰动和移动
石海、石河和石冰川
石海(Block flieds)：很冷风化作用下，岩石遭受崩解破坏，形成大片巨石 角砾，就地堆积在平坦的地面上
土 发 育
- 土层颗粒细（如粘土、亚粘土等），情况相反 - 泥炭的导热性差，永冻层埋藏很浅
的
- 地表水和地下水常加大冻土融化的深度
影
响 因 地形----坡向和坡度
素
- 昆仑山西大滩--同一高度和深度的阳坡和阴坡的地温相差2-3°C，冻土分布的下限
差100米
- 坡向对冻土发育的影响还随坡度的减小而减弱