冻融侵蚀与冰川侵蚀终稿

第七章 冻融侵蚀与冰川侵蚀
目录
7.1 冻融侵蚀 7.2 冰川侵蚀 7.3 冻融侵蚀及冰川侵蚀防治
7.1.1 冻土作用机制
7.1.1.1 冻土基本特征 冻土是指温度在摄氏零度以下，含有冰的土
（岩）层。 而有些土层的温度很低，但没有冰的存在则
不能叫做冻土，只能叫低温寒土。
冻土的主要外力作用是冻融作用。
构造冰又分为胶结冰、分凝冰、侵入冰和 裂隙冰等。
④ 侵入冰 是承压的地下水侵入到冻土中凝固而 形成的冰，如冰丘等。
（2）洞穴冰 在永冻土分布的地区，存在着一些地下洞
穴，这些洞穴可以是岩溶洞穴，也可以是埋藏 冰溶解以后产生的“热岩溶”洞穴，充填在这 些洞穴中的冰叫洞穴冰。 （3）埋藏冰
埋藏冰是要分布在冰川前缘地区，是冰川 融化后残留下来的“死冰”，后来又被新的沉 积物所覆盖而形成。
融冻泥流作用可以形成多种地貌形态，最典 型的是泥流阶地。
7.1.3.4 冻胀丘与冰丘
下部未冻结的岩土和地下水就会从冻结压力大的地方向 压力小的的地方集中，结果就会在冻结深度小的地方把地面 鼓起来形成丘状地形称为冻胀丘。
冰丘是溢出到河湖水面、雪面、地面的地表 水或地下水经冻结而成的丘状冰体。
7.1.4 热融作用 7.1.4.1 冻融界面的热融机理
我国冻土分布主要在东北北部山区、西 藏高山区及青藏高原地区，冻土面积约215 万平方千米，占国土总面积的22.3%左右。
7.1.1.2 冻土厚度
多年冻土的厚度从高纬到低纬逐渐减薄，以 至完全消失。
多年冻土从高纬度向低纬度方向延伸，不仅 厚度变薄，而且由连续的冻土带过渡到不连续的 冻土带。
多年冻土不连续带是由许多分散的冻土块 体组成，有人把这些分散的冻土块体称为岛状冻 土。
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7.1.4.2 热融作用的负地貌过程
平坦地表因地下冰的融化而产生各种负地 貌。称为热融沉陷。随着冰冻层的融化，冰冻 层以上的土层也要随之而产生塌陷。这种沉陷 作用所形成的地形称为热融地形。
由热融沉陷形成的地貌有沉陷漏斗、洼地、 沉陷盆地等。
7.2 冰川侵蚀
7.2.1.1 冰川分布
现在世界上冰川覆盖面积约为1550万 平方千米，占陆地面积的10%左右，总体 积约为2600万平方千米，主要分布于高山 和南极、北极地带。
小型冰冻结构土类型
7.1.3.3 融冻泥流
融冻泥流指冻结的饱水 松散土层和风化层解冻后,在 重力作用下沿斜坡发生缓慢 流动或蠕动的现象。其堆积 物称冻融泥流堆积。
融冻泥流的移动主要发 生在融水丰富的夏季；到冬 季后，移动停止，到来年夏 季解冻后移动又重新发生。
在融冻泥流作用下，形成的堆积物称为融冻 泥流堆积。
我国现代冰川覆盖面积约为5.7万平 方千米，主要集中分布在青藏高原及西北 高山地带。青藏高原是我国现代冰川分布 最多的地区，全部青藏高原及边缘山地的 现代冰川为94554平方千米，其中国境内 现代冰川占49%。
7.2.1.2 冰川类型
在雪线以上的积雪，积累到一定厚度并转化 成冰川冰后，如地面或冰面有一坡度，冰川冰就 会沿坡向下移动，形成各种冰川。
7.3.2.4 冰川湖溃决洪水防治
冰川溃决洪水的主要防治措施有：加强 河道工程建设。如加强坡岸的防护、提高河 道的设计标准等等水利工程措施；进行水位 的观测和预警；加强水库调节能力；加强居 民区、交通设施等基础设施的防护措施。如 护村坝、护场坝等等。
7.3.2.5 雪崩工程治理
适合我国雪崩防治的工程类型可分为 防、稳、导、缓、阻等主要类型。包括： 防止雪崩源头风吹雪措施 稳定山坡积雪措施 导雪工程措施 缓冲阻止雪崩措施
② 分凝冰 是通过聚冰作用在土层中形成的冰体。 ③ 裂隙冰 可分为并脉和冰楔两种。充填于岩土
裂隙中的冰叫冰脉。在多年冻土区，地表水周 期性注入裂隙中再冻结，使裂隙不断扩大并为 冰体填充，剖面成为楔状，称为冰楔。如图是 冰楔形成示意图。
7.1.2 冻土层中地下冰和地下水 7.1.2.1 地下冰
冻土内所含的冰称为地下冰。地下冰分为 构造冰、洞穴冰和埋藏冰3种类型。
（2）层间水 永冻层中个别融层和融道中的地下水，它在
永冻层中的连续运动是使其保持液态的主要原因。 层间水可以看作是层上水与层下水的联系纽带。
（3）层下水 层下水是位于永冻层以下不冻层中的地下水，
它们大多数都具有一定的承压性。
由于温度周期性地发生正负变化，冻土层中 的地下冰和地下水不断发生相变和位移，使土层 产生冻胀、融沉、流变等一系列应力变形，这一 复杂过程称为冻融作用。冻融作用是寒冷气候条 件下特有的外营力作用。它使岩石遭受破坏，松 散沉积物受到分选和干扰，冻土层发生变形，从 而塑造出各种类型的冻土地表类型。
由于自然因素（如气 候转热，温差增大）或人 为的作用（如砍伐森林、 开辟荒地、修水库蓄水、 挖水沟、铲除草皮进行工 程建筑等），破坏了地面 上原有的保温层，使土层 中温度升高而致使地下冰 融化，土体在重力作用下 沿冻融界面移动或产生各 种负地貌过程，称为热融 作用。
热融作用分为热融滑 塌和热融沉陷两种。
7.1.3 冻土地表类型
7.1.3.1 石海与石川 石海是冰冻风化作用的直接结果。
在平坦而排水较好的山顶或山坡上，经 冰冻风化形成的大小石块直接覆盖在基 岩面上，这种地形称为石海。
石川是在不太陡的山坡和凹地中， 大量的风化产物—巨砾块在重力的作用 下沿着下伏的湿润细粒土层表面整体的 或部分的向下滑动，这移动着的石块群 体称为石川或石河。
7.2.2 冰川运动
冰川运动速度比河流水流流速要小得多， 一年只前进数十米至数百米。即使有一些突然 性的快速运动冰川，运动速度也不及河流水流 速度。
山谷冰川的运动
7.2.3 冰川侵蚀过程
（一）冰川侵蚀作用
拔蚀作用：在冰川运动的过程中冰 体将与其冻结在一起的冰床基岩拔起并 带走的过程。
磨蚀作用：冻结在冰川底部或边部 的岩块在运动中，像锉刀一样不断研磨 和刮削谷地及两侧的基岩，其本身也同 时被磨损的过程。
冰川的堆积作用按其性质条件的变化情况可 分为冰川堆积和冰水及冰湖堆积两大类。
7.3 冻融侵蚀及冰川侵蚀防治
7.3.1 防治原则 （1）统筹兼顾原则
（2）分类处理原则
对于冰川危害，多在下游灾害区采用各 种工程措施，拦截、排导，变水害为水利， 固定冰碛物不使其流失。
7.3.2 主要防治措施及其应用
7.3.2.1 冻胀危害的防治
冻土一般分为两层，上层为夏融冬冻的活动层， 下层才是常年（多年）不化的永冻层。活动层在夏 季融化后称为季融层，在冬季冻结后称为季冻层。
上层土的冻结膨胀，就会对下面还未 冻结的含水土层施加压力，使未冻结层在 刚性的永冻层上面发生塑性流动而产生揉 皱变形，这种现象称为冻融搅动构造（如 图）
世界上的冻土总面积约为3500万平方 千米，占地球大陆面积的25%。
冰蚀作用的产物：冰蚀谷、冰斗、 角峰与刃脊、冰溜面、条痕石、羊背石。
冰蚀谷
冰斗
角峰与刃脊
冰溜面
条痕石
羊背石
（二）冰川搬运作用
冰川将刨蚀的产物以及坠落冰面的风化物 一并冻结于冰体之中，像传送带一样将它带到 冰川的前端，称为冰川的搬运作用。
搬运方式：推移、载运。
（三）冰川堆积作用
冰川的堆积作用发生在它消融的时候，堆积 位置多半在雪线以下冰川的前端和大陆冰盖的边 缘地区，雪线以上冰川局部融化时，冰碛也可以 暂时堆积下来。
7.1.3.2 冰冻结构土
在冻土层表面，常出现碎石按结合图案做规 则排列的图像，具有这种现象的冻土称为冰冻结 构土。
按照碎石排列形态，冰冻结构土还可进一步 划分为石环、石圈、石多边形、石条等类型。一 般来说，在水平地面上发育石多边形或石环；在 平缓的凸坡上发育石圈；在较陡的斜坡上发育石 条。
冰冻结构土的形成是冰冻搅动锁产生的分选 作用的结果。其有两种形式：垂直分选和水平分 选。
7.1.2.2 冻土区地下水
冻土区地下水按其与永冻层的关系分为3种:
层上水、层间水、层下水。
（1）层上水 分布在活动层中的地下水，它以永冻层为隔
水底板，每年都发生一次溶化和冻结。层上水的 另一特性是具有季节承压性。当秋季冻结时，冻 结作用从上层开始，因此首先在上层形成一个隔 水顶板，从而使下层未冻结的水失去自由水面， 并且缩小了活动空间，在一定条件下，下层水就 会产生承压性。例如，在低地中，这种承压性就 表现得特别明显。在来年解冻以后，承压性就消 失了。
现按冰川的形态、规模和所选的地形条件， 把冰川划分为以下4种类型：山岳冰川、大陆冰 川、高原冰川、山麓冰川。
（1）山岳冰川
山岳冰川是发育在高山上的冰川，主要分布在中纬 和低纬地区。山岳冰川形态和所在的地形条件有很大的关系， 根据冰川的形态和部位可分为冰斗冰川，悬冰川和山谷冰川 3种。
2）大陆冰川 大陆冰川是在两极地区发育，面积广、厚度大的一
中、低纬度的高山高原地区。多年冻土的
多年冻土的厚度虽然受纬度和海拔高度的影响， 但在同一纬度和同一海拔高度处的冻土厚度还有一 定差别，这和以下自然地理条件有关。
（1）构造冰 构造冰具有明显的垂直分带性，它反映出
在土层的不同深度上冻结条件、水分补给条件 及土层本身的岩性和构造差异。
① 胶结冰 一般分布于土层的上部，由土层颗粒 间的孔隙水直接直接冻结而成。这种冰可以把 松散颗粒胶结起来形成坚硬的冰体，故称胶结 冰。
基土换填 基土强夯 防渗隔水与排水 保温
7.3.2.2 冰椎与冻胀丘的整治
开挖冻结沟 修建截水墙 修建保温排水渗沟 抽水形成降位漏斗
7.3.2.3 热融危害防治
防治热融危害的各类措施，其基本出 发点是尽量避免扰动厚层地下冰和融沉性较 强的多年冻土。包括填方、热桩。
种冰川。它不受下伏地形影响。如冰川表面中心形状凸起似 盾状，叫冰盾。还有一种规模更大的、表面有起伏的大陆冰 体，叫冰盖。
（3）高原冰川
高原冰川是大陆冰川和山谷冰川的一种过 渡类型，由于它发育在起伏和缓的高地上，所以 叫高原冰川，又称冰帽。有时，在高原冰川的周 围伸出许多冰舌。
（4）山麓冰川
当山谷冰川从山地流出，在山麓带扩展或汇合成一片Biblioteka Baidu广阔的冰原，叫山麓冰川。