第六章冻土地貌

地貌学
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第三节冻土地貌的发育
一、冻土地貌发育的时间差异
（一）现代冻土地貌发育的范围缩小 （二）现代冻土地貌发育的高度变高 （三）冻土地貌类型和规模发生变化
随着冰后期的气温升高，全球冻土处于 退化趋势。
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二、冻土地貌发育的空间差异
（一）不同气候区的地貌发育状况不同（水热条件） 冻土地貌发育 地区类型 气候特点 状况 海洋性气候区 降雪量大，雪线高度较低，雪线附近气 多年冻土不发育
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3.成因
（1）冰川退缩后，聚集在冰斗和槽谷中的冰碛物，在冻融 作用下向下运动 （2）由寒冻崩解产生的倒石堆或碎屑陡坎的岩块循冰川 谷移动
4.发育地区
冰川退缩后的冰斗或冰川槽谷
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（三）多边形（构造）土Polygon
1.概念
指由冻裂作用形成的网格状地形
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3.成因
在地势平坦地区，富有节理的坚硬岩石（如花岗岩、 玄武岩、石英岩等）在融冻作用下，形成块砾并就地堆积 而成
4.发育地区
多发育在富有节理的花岗岩、玄武岩、石英岩等岩性坚 硬、地势平坦的基岩山顶或和缓的山坡上
石海常在同一走向、同一岩性和一定高度的山坡上部发育，有一条平整的界 限，称石海线。石海线比同期雪线高度要低200-300m或400-500m。
3.成因
由冻结作用产生的承压水，在土层强度较小的地方或从 裂隙冒出地表或冰面后再冻结而成。
4.发育地区
山麓洪积扇边缘、洼地和山坡坡角等处
冰丘形成示意图
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（七）土溜阶坎（泥流阶地）
1.概念
是融冻泥流在向下蠕动过程中产生的台阶状堆积地貌
2.特征
（1）呈台阶状 （2）阶地面平缓，略向下倾斜
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（二）石河(block stream) 1.概念
山坡冻融崩解产生的大量碎屑充塞、滚落到沟谷中， 由于厚度加大，在重力作用下沿湿润土层表面发生整体运 动，这种运动的石块群体即称为石河。
2.特征
（1）沿沟谷凹地呈带状分布 （2）组成物质为融冻风化碎屑 （3）在冻融和重力作用下，碎石可徐徐向下蠕移 (4)石河运动速度较低。中央部分流速快于两侧（下垫面土 层厚度差异），潮湿气候区比干燥气候区运动要快（含冰 量高）
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（三）石冰川(rock glacier)
1.概念
是冰川退缩后，聚集在冰斗和槽谷中的冰碛物 或寒冻崩解的岩块，在冻融作用下顺谷地下移所 成。 2.特征
（1）呈叶片或舌状分布 （2）组成物质多为冰碛物（内部常夹有冰川冰），也有寒 冻作用形成的碎屑物（石河） （3）在冻融和重力作用下，碎石可徐徐向下蠕移
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（二）岩性和含水量的影响
1.粗颗粒土（砂土），导热率高，易透水，含水量 小，不利于冻土的形成，所形成的冻土埋藏深且 薄 2.细颗粒土（粘土），导热率低，不易透水，含水 量高，有利于冻土的形成，所形成的冻土埋藏要 浅且较厚
（三）地形的影响
随海拔增高，季节融化深度减小，阳坡比阴坡 形成的冻土埋藏深且薄；坡向对冻土发育的影响 还随坡度减小而减弱
3.多生冻土：后生与同生混合而成的冻土。
构造特征：后生冻土与同生冻土分层分布 现在世界上所见到的多年冻土绝大部分是第四纪冰期 时的遗留物（残留冻土） 地貌学
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第二节 冻土地貌
一、冻融作用
随着冻土区温度周期性地发生正负变化， 冻土层发生变形，产生冻涨、融陷和流变 等一系列复杂过程，称为冻融作用。
2.特征
（1）外形呈丘状，顶部扁平，且常形成方向不一的张裂隙 或沉陷，周边较陡 （2）大小不等。一年生冻涨丘分布在活动层内（高数十厘 米至数米），多年生冻涨丘深入到永冻层中规模较大（高 度可达10－20米）
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3.成因 聚冰作用、冻涨作用使地面隆起而成 4.发育地区 冻土地区的湖积或冲击层中
4.发育地区
平坦湿润地带（如河漫滩、洪积扇边缘）
当石环变为两侧隆起而中央低下，石块表面布满地衣苔藓或生长小草， 表面石环已停止发育。 在斜坡上发育的石环，在重力作用下常演化为椭圆形的石圈或带状的石带。
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（五）冻涨丘(冰核丘)(ice mound)
1.概念
指冻土层中未冻结层中的水分或地下水，慢慢冻结成 冰，使地面地面局部隆起的丘状地形
网络资源：中科院寒旱所http://www.casnw.net/default_1.asp
第六章 冻土地貌
（periglacial processes and landforms）
冻土 冻土地貌 冻土地貌的发育
修筑在冻土上的青藏铁路
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第一节 冻土（frozen soil） 一、冻土的概念
地貌学 北半球的冻土分布
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2.中国：
（1）冻土面积约215万平方公里，占全国总面积的22.3% （2）多年冻土分布在东北北部地区、西北高山区及青藏高 原地区
中国的冻土分布 1.多年冻土（5m深度 年平均地温从-0.1～10℃）；2.季节冻土； 3.多年冻土的边界；4. 一月最低温度-0.1℃ 的季节冻土南界；5. 0.5m厚的季节冻土层 等值线
温接近零度甚至出现正温，冰川可以伸 延到森林带内，并有较厚的积雪覆盖，
大陆性干旱气 降雪较少，雪线附近的气温很低，山地 石海和石河为主 主要是荒漠或半荒漠环境，地表及地下 候区
水都贫乏
半干旱气候区 气温低，有适量的降水，气温周期性变 冻土地貌发育最
动幅度较大 齐全
（二）冻土地貌的空间分布差异有明显的地带性特 征
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六、冻土的成因分类
1.同生冻土：多年冻土区，在沉积物不断加积过程中
形成的多年冻土，即自下而上生长的冻土 构造特征：含冰量大，多为层状及网状构造，冰体在垂 直剖面上的分布较均匀
2.后生冻土：多数冻土是在沉积作用完成之后自上而
下冻结而成的冻土。 构造特征：冰少，多为整体构造及层状构造。层状构造中 冰片自上而下变稀，但厚度增加
2. 垂直地带性分布（从低海拔到高海拔）
（1）地温越低，厚度越大 （2）永冻层顶面深度越浅 五、影响冻土发育的其他因素（除高度和纬度之外） （一）气候的影响 1.大陆性半干旱气候较有利于冻土的形成，而温暖 湿润的海洋性气候不利于冻土的形成 2.纬度和高度相同的条件下，大陆性半干旱气候区 的冻土比海洋性气候区的冻土要厚
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（六）冰丘（冰锥）
1.概念
在寒冷季节溢出封冻地表的地下水和流出冰面的河湖 水，经冻结后形成的丘状隆起冰体。
2.特征
（1）外形呈锥状 （2）由冰组成，冬末春初发育，春末停止发展，转向消融 （3）平面上多呈串珠状分布
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石河停止运动是气候转暖的标 志之一。角砾表面开始生长地衣苔 藓，有时在石河上生长树木或堆积 新沉积物。这些石河一般分布在现 在多年冻土的南界或高山冻土的下 界。
地面冻融交替引起颗粒顺坡下移
AB：冻结前地面；CD：冻结膨胀隆起地面 M:冻结前土粒位置；M‘:冻结后土粒位置
M’‘:解冻后土粒因重力作用下移位置
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（四）植被和雪盖
植被可以起到阻止土壤热量散失，减少地 面受热，从而使冻土上限深度减小； 雪盖的作用随积雪厚度和形成时间而不同。 薄层、夏季积雪对地表起冷却作用，有利 于冻土的发育；厚层、冬季积雪对地表起 保温作用，对冻土生成不利。 冻土的演化，主要受温度的控制。
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三、冻土地貌的组合
（一）在基岩裸露的山顶、山坡以冻裂作用为主， 常形成石海和石冰川 （二） 在松散碎屑覆盖的斜坡上可形成土溜阶坎 （三）在地势平坦、松散沉积较厚的谷地、盆地和 湖岸，则往往形成许多冰楔、石环和多边形构造 土
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f
是指处于0℃或0℃以下，并含有冰的地表冻结 土层 。
二、冻土的分类(冻结时间长短) （一）季节冻土
冬季冻结，夏季全部融化，发生周期性冻融
（二）多年冻土
常年冻结（持续冻结>3年），仅在夏季冻土表 层融化
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三、多年冻土的结构 （一）活动层/交替层（上层） 特征：
夏融冬冻 厚度随纬度和高度的增大而减小 由于每年冬夏季节温度变化，常居多层结构和冻融扰 动构造
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3.成因
山坡上部融冻风化产生的大量碎屑，滚落到沟 谷中，由于厚度加大，在重力作用下沿湿润土层 表面发生整体缓慢运动而形成
4.发育地区
多年冻土区具有一定坡度的凹地和谷底里
石河岩块经过长期运动，可被搬运到坡脚停积下来，形成 石流扇。
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冻土地貌组合 a 冻蚀台地；b 石河源；c 石河；d 石圈；e 土溜阶坎；f 石带；g 多边形土；h 冰核丘； i 冰楔；j 网状土
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3.成因
融冻的土层在重力作用下，向下蠕动，遇到障 碍物或坡度变缓是而产生阶梯状堆积
4.发育地区
在永久冻土区（或冰缘区）坡度为2°－10° 的斜坡上
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（八）热融地貌（热力喀斯特）
1.概念
指永冻层上部的地下冰因融化而产生的各种地貌。
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（二）永冻层（下层） 特征：多年冻结
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四、冻土的分布及其规 律
极地、亚极地地区和中低 纬的高山、高原，较强的 大陆性气候，气温极低， 降水很少，地表没有积雪， 地面裸露 冰川边缘地区
（一）冻土的空间分布
1.世界： （1）总面积3500km2,占大陆 面积的25%， （2）俄罗斯和加拿大冻土分 布最广
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（四）石环(stone circles) 1.概念
指以细粒土或碎石为中心，边缘为粗砾所围绕的石质多 边形土。
2.特征
（1）平面上为多边形（环状），地势比较平坦 （2）中心为细粒土或碎石，边缘为粗砾
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3.成因
（1）形成过程：垂直分选作用、水平分选作用 （2）形成条件：有一定比例的细粒土（不少于总体 积的25%-35%）、充足的水分
2.特征
（1）多呈负地貌形态 （2）规模不等，种类较多
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3.成因
自然因素（气候转暖）、人为作用（开荒、工 程建设等）多年冻土温度升高
4.发育地区
多年冻土发育的平原或高原
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5.主要类型
（1）融陷漏斗（直径数米） （2）融陷浅洼地（深：数十厘米指数米，直径数百米） （3）融陷盆地（可达数千平方公里） （4）热融滑坡
2.特征
（1）平面上看，四周为冰楔（或沙楔、土楔）围绕，中间 略有突起的多边形 （2）组成物质为饱含水分的细粒土
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3.成因
冻土活动层冻结后，温度继续下降或土层干缩， 因冻裂作用产生裂隙，裂隙平面上呈多边形分布
4.发育地区
第四纪饱含水分、由细粒土组成的坡度平缓的 多年冻土地区
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（二）冻土的分布规律及厚度变化 1. 纬度地带性（从极地到低纬）
（1）年平均地温升高 （2）多年冻土的厚度逐渐减薄，以致完全消失 （3）永冻层顶面埋深逐渐增加 （4）由连续多年冻土带过渡到不连续多年冻土带（分散的 冻土块体－岛状冻土）
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二、冻土地貌
在多年冻土区，地下土层常年冻结，地表发生季节性的 冻融作用，形成一些特殊的地貌，称为冻土地貌。
（一）石海(block field) 1.概念
基岩经剧烈的冻融风化破坏产生大量的巨石、角砾，它 们就地堆积在平坦的地面上所形成的满布石块的地形
2.特征
（1）分布面积广阔，地势平坦，直接覆盖于基岩面上 （2）组成主要物质为富有节理且坚硬的基岩的融冻风化后 形成的巨大块砾 （3）透水性好 （4）很少运动，并能长期保存