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地质工程1004班 |
1009040424 |
伊磊 |
2013/1/1 |
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冻土地貌
摘要：冻土在地球上的分布具有明显的纬度地带性和高度地带性。在水平方向和垂直方向上，多年冻土带都可分出连续多年冻土带和不连续多年冻土带。研究冻土地貌，是解决水资源紧缺的重要途径。
关键词：冻土，冰川，冻土地貌，冰川地貌，实际意义。
一、引言
在高纬度及高山地区，年平均温度在0℃以下，大气降水多为固体状态，形成长年不化的积雪，且逐年增厚。地表一定厚度的积雪，经过一系列物理变化称为具可塑性的冰川冰。冰川可在其本身的压力及重力作用下流动，这种运动的冰川冰称为冰川。 冰川是塑造地表形态的巨大外力之一，冰川进退引起海平面升降，造成海陆轮廓的巨大变化，冰川流经地区由于受到冰川侵蚀、搬运和堆积作用，以及冰川消失或退缩，形成一系列独特的冰川地貌。
二．冻土
冻土概述
凡处于零温或负温，并含有冰的各种土（岩），统称冻土。
冻土按其冻结时间的长短，可分为季节冻土和多年冻土两类。前者指冬季冻结，夏季融化的土层。后者指冻结持续多年，甚至可达数万年的土层。冬季冻结，一、二年内不融化的土层称为隔年冻土。隔年冻土是季节冻土和多年冻土的过渡类型。
多年冻土可分为上下两层，上层为夏融冬冻的活动层，下层为多年冻土层。活动层在冬季冻结时与多年冻土层能完全衔接起来，称衔接多年冻土，活动层在冬季冻结时不与多年冻结层衔接，其间隔有一层未冻结的土层，则称为不衔接多年冻土。如今夏融化深度小于去年冻结深度，结果便在活动层与多年冻土层之间出现一薄层（一般厚0-20cm）隔年冻土层。隔年层可以保留一年或数年。
冻土层的温度是随着气温而变化的，地温变化的幅度以地表最大，随着深度加大而减小，至某一深度，其值等于零。这个深度称地温年变化深度。在此温度下地温不发生年变化，
而在地热影响下，随着深度的增加地温又逐渐增加。地温年变化深度处的地温值称年平均地温，在多年冻土地区，其值为负值，其值越低，则冻土越厚。其值升高，说明冻土退化。
冻土的分布规律
我国冻土分布在东北北部地区、西北高山区及青藏高原区。冻土面积约215万平方千米，占全国总面积的22.3%。
冻土在地球上的分布具有明显的纬度地带性和高度地带性。在水平方向和垂直方向上，多年冻土带都可以分为连续多年冻土带和不连续多年冻土带。在纬度地带性上，自高纬度向中纬度，多年冻土埋深逐渐增加，厚度不断减小，年平均地温相应升高。由连续多年冻土带过渡为不连续多年冻土带、季节冻土带。如欧亚大陆极地区域冻土出露地表，厚达千米以上，年平均地温-15℃；到北纬60°附近，冻土厚百米左右，地温升至-3℃— -5红旗检阅车揭秘℃；至北纬约48°，冻土厚仅数米，地温接近0℃。在我国东北和青藏高原地区，纬度相距一度，冻土厚度相差10-20m，年平均地温差距0.5—1.5℃。
高山地区冻土的分布，主要取决于海拔高度的变化。海拔愈高，冻土埋深愈浅，厚度愈大，地温愈低。我国西北部山区，每升高100-150m，冻土埋深减少20-30 m，厚度增加30 m，地温降低1 m。
冻土分布的地带性规律，经常受到海陆分布、组成物质和地貌部位等非地带性因素的干扰。大陆性气候虽不利于冰川的成长，却有利于冻土、冰缘的发育。故欧亚大陆冻土最南界限比北美南移纬度达5度。在连续冻土带的潮湿细粒土地段的冻土，经常比干燥沙砾石地段的冻土埋藏深度较浅，厚度大，地温低。在同一山地的南、北两侧山坡，冻土的温度、厚度和分布下限亦颇有差异。
冰川形成及冰川地貌
冰川的形成
冰川或称冰河是指大量冰块堆积形成如同河川般的地理景观。在终年冰封的高山或两极地区，多年的积雪经重力或冰河之间的压力，沿斜坡向下滑形成冰川。受重力作用而移动的冰河称为山岳冰河或谷冰河，而受冰河之间的压力作用而移动的则称为大陆冰河或冰帽。
两极地区的冰川又名大陆冰川，覆盖范围较广，是冰河时期遗留下来的。冰川是地球上最大的淡水资源，也是地球上继海洋以后最大的天然水库。七大洲都有冰川。工笔花鸟论文
冰川地貌
山岳冰川地貌
山岳冰川地貌的规模不及大陆冰盖地区，但更为复杂。因为还受山地地形以及冰缘雪蚀、雪崩和寒冻风化作用的影响。这里由上到下可分几个垂直带：雪线以上是以冰斗、刃脊和角峰为主的冰川和冰缘作用带；雪线以下和终碛垅以上为冰川侵蚀-操作性定义堆积地貌交错带；最下部为终碛和谷地冰水平原（阶地）带。
按照冰川的规模和形态， 冰川分为大陆冰盖 （ 简称冰盖）和山岳冰川（又称山地冰川或高山冰川）。山岳冰川主要分布在地球的高纬和中纬山地。其类型多样，主要有悬冰川、冰斗冰川、山谷冰川、山麓冰川。
1 悬冰川（乌托邦主义hanging glacier），山坡上的积雪，在适宜的条件下形成悬贴于山坡上的冰川而不下降到山麓。它的规模较小，是冰川发育的雏形，当气候进一步变冷和降雪增加时，
可发展成峪冰川。
2 冰斗冰川 发育在山坡或谷源呈围椅状洼地中的冰川。规模中等，大的面积可达新语文活页10平方公里以上，小的不足1平方公里。轮廓近似于卵圆形，有时呈三角形。由冰斗内长期积雪而成。表面常呈凹形，向冰川出口处微倾，但无明显的冰舌，多分布在雪线附近，主要靠冰斗后壁发生的雪崩和冰崩补给。冰体很少向外流动。一旦积累多于消融，冰川便越过前缘流出而成漫出冰川。
3 山谷冰川 又称谷地冰川（谷冰川）、冰河。指沿着山谷运动的冰体。由降落在雪线以上的积雪在重力和压力下形成。具有明显的粒雪盆和冰舌两部分，补给和消融基本平衡。规模较大，长达几公里至几十公里，厚度可达几百米。运动速度较快，每年可达数十米乃至一、二百米。运动的性质和方向取决于谷底的坡度。形态多样，可分为单式山谷冰川、复式山谷冰川、树枝状山谷冰川和网状山谷冰川，还有一些特殊的类型。若干冰流汇合，常造成彼此并列或相互重叠的冰川组合。
4 山麓冰川往往由多条山谷冰川向山麓作扇形伸展，相互连接而成。为介于山岳冰川和大陆冰川之间的一种类型。如北美洲阿拉斯加的马拉斯庇那冰川。山麓冰川往往是几条山谷
冰川从山地流出，在山麓地区扩展、相互连接而成一片宽阔的冰原，运动速度很慢，分布亦不受下伏地形限制。当山谷冰川从山地流出，在山麓带扩展或汇合成一片广阔的冰原，叫山麓冰川。
冰原、冰帽和冰盖
1 冰原（Ice sheet）是指两极地区覆盖在大面积陆地上的大量冰雪，表面平坦。现在仅格陵兰岛和南极洲才有大面积的冰原。格陵兰冰原将全岛覆盖，仅在狭窄的边缘有少量岩石露出。因为动、植物贫乏，故有人将格陵兰的冰原称为“冷荒漠”。南极洲冰原不但将全陆地覆盖，而且有些地方扩大至海上。冰原的厚度有些地方可达数千米。
2 冰帽 又称冰冠、冰穹。是一种规模比大陆冰盖小，外形与其相似，
而穹形更为突出的覆盖型冰川。在压力不均匀情况下，冰体内的冰从中心向四周呈放射状漫流。它是大陆冰盖和山岳冰川的过渡类型。多分布在一些高原和岛屿上，故又有高原冰帽和岛屿冰帽之分。冰岛的伐特纳冰川即是一例。
3 冰盖，是一块巨型的圆顶状冰，覆盖着广大地区的极厚的冰层，覆盖少于50000平方公
里的陆地面积（一般常见于高原地区），覆盖面积超过50000平方公里的叫做冰原。
山岳冰川剥蚀地貌
1 冰斗：山岳冰川源头由雪蚀和冰川挖掘共同营造的围椅状盆地。典型的冰斗，由岩盘、岩壁和岩槛组成。
2 刃脊：由冰斗不断扩大、斗壁不断后退而形成的相邻冰斗间的刃状山脊。
3 角峰是指由几个冰斗所围成的山峰，因冰斗后壁不断后退，使所围山峰成为高耸尖锐的山峰。
4 冰槽谷：主要由冰川侵蚀而成的谷地。因受冰川侵蚀，其谷两侧有明显的谷肩，谷肩以下的谷壁陡直，谷底宽平，横剖面呈“U”形，纵剖面大致呈阶梯状。
5 悬谷：在冰川时代时,主冰川与次冰川的交会处,由于次冰川的重量小于主冰川,因而对地面的刨削深度也大不如主冰川,到后来冰川时代结束了,站在主冰川谷底部望向次冰川谷,就像是一道悬在半空中的裂谷。
6 羊背石：冰川底下的岩石突起部分，因冰川在上面运动而逐渐侵蚀变成圆顶的小丘。羊背石迎冰面较平坦，光滑，微倾斜；羊背石背冰面较陡，不平坦，有被拔蚀而形成的阶梯。
冻土地貌和堆积物
冻土地貌
1 石海、石川和岩屑坡
冻土区长期处于负温，物理风化强烈，岩石长期处于负温条件下呗冰劈作用破坏，地面广泛裸露冻裂的岩块和碎石，称为石海。岩块受重力作用往沟谷洼地聚结成带，因冻胀、收缩和春季底土解冻使石块整体往下蠕动，称石河。不对称谷地缓坡上的寒冻风化崩解岩屑，沿坡下移，堆积成岩屑坡。
2 冻融泥流阶地和堆积物
冻融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。主要由粘性土和砂砾组成,是一种没有层理和分选性的杂乱尤章的堆积物,成分与坡地的岩性一致,常有泥炭、古土壤夹层。在滑移过程中遇阻,常出现小型褶皱河北医科大学图书馆、断裂或形成台阶状的泥流堆积体,称泥流阶地。
3 冻胀丘和冰核丘
冻胀丘（又称冰堆丘）：是由于地下水受冻结地面和下部多年冻土层的遏阻，在薄弱地带冻结膨胀，使地表变形隆起，称冻胀丘。冰锥是在寒冷季节流出封冻地表和冰面的地下水或河水冻结后形成丘状隆起的冰体。
冰核丘：冻土中所夹的未冻结层中的水分在地下慢慢凝结成冰块，使得地面膨胀隆起，形成冰核丘。冰核丘的平面呈圆形或椭圆形，顶部扁圆，周边较陡。冰核丘的规模大小各异。
4 热融地形
地下冰受热融作用形成的地形。又称热喀斯特地貌。热融作用是冻土中的冰融化后土体发生收缩、沉陷的过程。热融地貌可分为2类：①热融沉陷，主要发生在平坦地面，形成沉陷
漏斗、洼地、沉陷盆地，积水后成为热融湖。多发育于平原或高原地区。②热融滑塌，多在＜16°的缓坡上发育。有新月、长条、围椅、枝叉等平面形态。有明显的季节性活动周期。
冻融构造和构造土
1 冻融构造
冰脉 水注入处于负温状态下的岩石裂隙中的水，冻结成裂隙冰，称冰脉。
冰楔 又称冰楔辟。在多年冻土区，由地表水周期性注入到裂隙中再冻结，促使裂隙不断扩大并为冰体填充，在剖面上成为楔状的现象。
冻融褶皱 冻融褶皱又称冰卷泥。冰缘地区由于永久冻土的季节性冻结层的冻结、融化连年反复作用，将这层的粘土、砂和砂砾冻胀挤压，发生褶皱变形，但并不影响其上下层位。
2 构造土
构造土又称几何形土，是冻土地面松散物质冻裂和冻融分选形成具有一定几何形态的沉积
构造和各种微地貌。
三、冰川和冻土研究的实际意义
第四纪冰川是地球史上最近一次大冰川期。在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期，称为冰河期（ice age）以下简称冰期。这种冰期曾经有过三次，即前寒武晚期、石炭－二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候，地球的年平均气温曾经比现在低 10℃～15℃，全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖，冰川面积达5200万平方千米，冰厚有1000米左右，海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时，气候转暖，海平面上升，大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多，如斯堪的纳维亚半岛的峡湾，北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘，阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰，法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等，都是第四纪冰川作用留下的产物。
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