演示文稿第七章凍土地貌

（優(yōu)選）第七章凍土地貌現(xiàn)在是1頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是2頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是3頁\一共有67頁\編輯于星期五InTibetanPlateaurailroadconstruction:polesareburieddeepinpermafrosttoassurethattheactivelayerwillnotdestabilizethepoles.現(xiàn)在是4頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是5頁\一共有67頁\編輯于星期五★青藏鐵路格爾木至拉薩段,穿越戈壁荒漠、沼澤濕地和雪山草原,全線總里程達1142km★青藏鐵路鐵路穿越多年連續(xù)凍土里程達550km★青藏鐵路凍土地段時速將達到100km,非凍土地段達到120km,這是目前火車在世界高原凍土鐵路上的最高時速現(xiàn)在是6頁\一共有67頁\編輯于星期五★全長1686m的昆侖山隧道,是世界最長的高原凍土隧道★海拔4905m的風火山隧道,是世界海拔最高的凍土隧道現(xiàn)在是7頁\一共有67頁\編輯于星期五一、凍土(frozenground)極地、亞極地地區(qū)和中低緯的高山、高原地區(qū),在較強的大陸性氣候條件下,氣溫極低,降水量很少,地表沒有積雪,地面裸露.在這樣條件下,將0℃或0℃以下并含有冰的地表凍結(jié)土層,稱為凍土.凍土隨季節(jié)變化或晝夜變化而發(fā)生周期性的融凍,如果冬季土層凍結(jié),夏季全部融化,叫季節(jié)凍土.如多年處于凍結(jié)狀態(tài)土層,僅在夏季凍土表層融化,下部仍處于凍結(jié)狀態(tài),稱為多年凍土(permafrost:連續(xù)兩年以上凍結(jié)的巖土)現(xiàn)在是8頁\一共有67頁\編輯于星期五北半球的凍土分布

(據(jù)A.L.沃施本)世界上凍土的分布面積約為3500×104km2,占地球全部大陸面積的25%.俄羅斯和加拿大是凍土分布最廣的國家.現(xiàn)在是9頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是10頁\一共有67頁\編輯于星期五PermafrostMapofCanada現(xiàn)在是11頁\一共有67頁\編輯于星期五LandResourcesofRussia-MapsofPermafrostandGroundIce現(xiàn)在是12頁\一共有67頁\編輯于星期五GeocryologyandGeocryologicalZonationofMongolia現(xiàn)在是13頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是14頁\一共有67頁\編輯于星期五MapofFrozenGroundintheQinghai-TibetPlateau現(xiàn)在是15頁\一共有67頁\編輯于星期五多年凍土的厚度從高緯到低緯逐漸減薄,以至完全消失.北極地區(qū)的多年凍土厚達1000m,年平均地溫為-15℃,永凍層的頂面接近地面.向南,到連續(xù)凍土的南界,多年凍土厚度減到100m以下,地溫為-3～-5℃,永凍層的頂面埋藏加深.大致在北緯48o附近是多年凍土的南界,這里年平均低溫接近0℃,凍土厚度僅1-2m.現(xiàn)在是16頁\一共有67頁\編輯于星期五多年凍土的厚度雖然受緯度和高度的控制,但在同一緯度和同一高度處的凍土厚度還有差別,這和其它自然地理條件有關.1．氣候的影響：大陸性半干旱氣候較有利于凍土的形成,而溫暖濕潤的海洋性氣候不利于凍土的發(fā)育,因而在地處歐亞大陸內(nèi)部的半干旱氣候區(qū)的凍土南界(北緯47o)比受海洋性氣候影響較大的北美凍土南界(北緯52o)要更南一些.2．巖性的影響：砂土導熱率較高,易透水,不利于凍土的形成,粘土導熱率較低,不易透水,有利于凍土的形成,泥炭的導熱率最低,最有利于凍土的發(fā)育.現(xiàn)在是17頁\一共有67頁\編輯于星期五3．坡向和坡度的影響：陽坡日照時間長,受熱多于陰坡,因而在同一高度、不同坡向凍土的深度、分布高度和地溫狀況都不同,凍土的厚度也不同.根據(jù)觀測,昆侖山西大灘不同坡向的山坡,在同一高度和同一深度的陰坡地溫比陽坡地溫要低2-3℃,陰坡凍土的厚度也要大一些,凍土分布下界高度較陽坡低100m.坡向?qū)鐾涟l(fā)育的影響還隨坡度減小而減弱,如大興安嶺當坡度為20o-30o時,南北坡同一高度處的地溫相差2-3℃.現(xiàn)在是18頁\一共有67頁\編輯于星期五4．植被和雪蓋的影響：冬季,植被和雪蓋阻礙土壤熱量散失；夏季,植被和雪蓋減少地面受熱.因此,在有雪蓋和植被的地區(qū),地面年溫差減小.現(xiàn)在是19頁\一共有67頁\編輯于星期五凍土的結(jié)構(gòu)多年凍土分為兩層:上層是夏融冬凍或是晝夜融凍的活動層,下層是多年凍結(jié)不融的永凍層.活動層的厚度隨緯度和高度的增大而減小,它的凍融深度與每年冬夏季節(jié)的溫度有關.現(xiàn)在是20頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是21頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是22頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是23頁\一共有67頁\編輯于星期五數(shù)據(jù)來源：劍橋大學出版社于2004年出版的《北極氣候影響評估報告》、《北極暖化影響》以及《氣候影響評估報告

》.苔原與永久凍土的穩(wěn)定性

預計

目前現(xiàn)在是24頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是25頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是26頁\一共有67頁\編輯于星期五二、凍土地貌

凍融作用是指凍土層中的水在氣溫周期性的正負變化影響下,不斷發(fā)生相變和遷移,使土層反復凍結(jié)融化,導致土體或巖體的破壞、擾動和移動.凍融作用是寒冷氣候條件下特有的地貌過程,并能形成各種凍土地貌.現(xiàn)在是27頁\一共有67頁\編輯于星期五在寒凍風化作用下,巖石遭受崩解破壞,形成大片巨石角礫,就地堆積在平坦的地面上,形成石海.現(xiàn)在是28頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是29頁\一共有67頁\編輯于星期五巖屑坡現(xiàn)在是30頁\一共有67頁\編輯于星期五在山坡上寒凍風化產(chǎn)生的大量碎屑滾落到溝谷里,堆積厚度逐漸加大,在重力作用下發(fā)生整體運動,形成石河.現(xiàn)在是31頁\一共有67頁\編輯于星期五Rockglaciersarebodiesoflooserock(talus,scree)"lubricated"byinterstitialice.ThisoneonDisko,Greenland,ismovingatabout10-15cm/year.Themountaintopissome800mabovesealevel.(OleHumlun).

INSETshows1km-longrockglacierfromPizAlbana,EuropeanAlps.(W.Haeberle)

現(xiàn)在是32頁\一共有67頁\編輯于星期五土溜階坎(凍融泥流階地)：在多年凍土區(qū)的坡地上,由于重力作用,使過濕的松散沉積物,沿坡向下流動,其前端受阻常形成陡坎,稱為土溜階坎.土溜階坎的流動物質(zhì)叫土溜或融凍土溜.土溜的流動速度緩慢,一般小于1m/a.現(xiàn)在是33頁\一共有67頁\編輯于星期五ThermoerosionduetomeltinggroundiceandpermafrostontheYuogorskyPeninsula,ArcticcoastofRussia.Scalegivenbyfiguresonclifftopandinsmallboat.(AlexandrKizyakov)

現(xiàn)在是34頁\一共有67頁\編輯于星期五冰丘：凡是地表水或地下水溢出河湖的冰面或地面并凍結(jié)成丘狀冰體,叫冰丘.現(xiàn)在是35頁\一共有67頁\編輯于星期五Copyright?MatthiasJakob2002現(xiàn)在是36頁\一共有67頁\編輯于星期五冰核丘：在凍土層中常夾有局部未凍結(jié)層,經(jīng)過物理作用,使未凍結(jié)層中的水分慢慢地聚凝成為冰體,冰體膨脹隆起,稱為冰核丘.冰核丘的平面呈圓形或橢圓形,頂部扁平,并有許多方向不一的張裂隙.如果有外來水源補給,并在地下結(jié)冰使地面隆起而形成的冰丘稱為敝型冰核丘.現(xiàn)在是37頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是38頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是39頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是40頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是41頁\一共有67頁\編輯于星期五熱喀斯特洼地：由于氣候周期性的轉(zhuǎn)暖,或人為開荒、伐樹等原因,使永凍土層上部溫度升高,地下冰融化,引起地面塌陷形成的洼地,稱為熱喀斯特洼地.洼地內(nèi)常積水成湖.有些大的冰核丘,因氣候轉(zhuǎn)暖,冰核融化,也可形成洼地或湖泊.現(xiàn)在是42頁\一共有67頁\編輯于星期五構(gòu)造土是多年凍土區(qū)廣泛分布的微地貌.由松散沉積物組成的地表、因凍裂作用和凍融分選作用而形成網(wǎng)格式地面.每一單個網(wǎng)眼都呈近似對稱的幾何形態(tài),如環(huán)形,多邊形.根據(jù)組成物質(zhì)與作用性質(zhì)的差別,構(gòu)造土可分為泥質(zhì)構(gòu)造土和石質(zhì)構(gòu)造土兩類.現(xiàn)在是43頁\一共有67頁\編輯于星期五石環(huán)：在極地、亞極地及高山地區(qū)的地表面常出現(xiàn)一種中心為細粒土,周圍由較粗大的礫石組成的圓環(huán)狀地貌形態(tài),稱為石環(huán).石環(huán)的直徑一般為0.5-2m,在極地可達10m.現(xiàn)在是44頁\一共有67頁\編輯于星期五斜坡上的石環(huán),在重力作用下常呈橢圓形,它的前端由大石塊構(gòu)成石堤,這種石環(huán)又稱石圈.在較陡的山坡上,石圈前端常分開,在凍融分選作用下,使大塊礫石集中分布在縱長延伸的裂隙中,呈帶狀分布,稱為石帶.現(xiàn)在是45頁\一共有67頁\編輯于星期五在凍土層的上層活層內(nèi),飽含水分的沉積物,經(jīng)頻繁的凍融交替作用,發(fā)生的物質(zhì)分夏季解冰的深度異過程的結(jié)果.垂直方向上的分異作用使土層中的粗粒物質(zhì)集中到地表,水平方向上的分異作用使粗粒由圓中心移到周圍現(xiàn)在是46頁\一共有67頁\編輯于星期五如果地表上每個石環(huán)彼此相連,就組成石多邊形,許多石多邊形結(jié)合在一起,組成多邊形網(wǎng)狀土.現(xiàn)在是47頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是48頁\一共有67頁\編輯于星期五冰楔：地表泥沙的垂直裂隙被水充填,并發(fā)生周期性凍融,使裂隙不斷擴大,從剖面看,是一個含泥沙的楔狀冰體,稱為冰楔.冰楔的大小不一,寬度可從數(shù)十厘米到7-8m,深度可從1m至30-40m.冰楔的寬度和凍融頻度有關,冰楔深度和寒冷程度有關.阿拉斯加冰楔活動區(qū)的年平均溫度為-6~-8℃.現(xiàn)在是49頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是50頁\一共有67頁\編輯于星期五和冰楔的情況相似,但裂隙中充填的不是冰,而是松散的砂土,稱為砂楔.砂楔可從冰楔演變而來,當冰楔內(nèi)的冰融化后,砂土充填楔內(nèi),成為冰楔假型.冰楔、砂楔在地表平面上呈多邊形,故稱為多邊形構(gòu)造土.現(xiàn)在是51頁\一共有67頁\編輯于星期五瓜洲城西

末次冰期砂楔現(xiàn)在是52頁\一共有67頁\編輯于星期五準格爾旗楊四圪嘴冰楔假型現(xiàn)在是53頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是54頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是55頁\一共有67頁\編輯于星期五通過對西伯利亞楔形構(gòu)造研究,Romanovskij提出形成原生砂楔的年平均地溫上限為-3~-5℃,形成冰楔的年平均地溫不得高于-5~-7℃,他還提出發(fā)育于砂質(zhì)粘土、沖積細砂和砂礫石層中冰楔要求的年平均地溫上限分別為-2~-4℃,-5~-6℃和-7~-8℃.年平均地溫一般比年平均氣溫低3℃現(xiàn)在是56頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是57頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是58頁\一共有67頁\編輯于星期五末次冰期最盛期多年凍土邊界現(xiàn)在是59頁\一共有67頁\編輯于星期五倒數(shù)第二次冰期多年凍土邊界恢復現(xiàn)在是60頁\一共有67頁\編輯于星期五凍融褶皺：又稱凍囊、內(nèi)卷構(gòu)造和擾動構(gòu)造.現(xiàn)在是61頁\一共有67頁\編輯于星期五現(xiàn)在是62頁\一共有67頁\編輯于星期五三、程氏假說與厚層地下冰在多年凍土上限附近的細或粗粒土中,常存在一層厚約0.3～6.0m,體積含冰量超過50％的地下冰.由于埋藏淺、厚度大,對多年凍土區(qū)地殼表層的生物、化學、地質(zhì)地貌過程等有重大影響,是各類工程建筑物破壞的禍首.國內(nèi)外曾提出分凝、膠結(jié)、分凝—膠結(jié)、重力下滲等多種假說,認為這種冰是在多年凍土形成中水分自下而上向凍結(jié)鋒面遷移分凝而成,或是多年凍土形成后季節(jié)融化層中的水分在凍結(jié)過程中自上而下向其上限處遷移分凝凍結(jié)或入滲膠結(jié)而成.現(xiàn)在是63頁\一共有67頁\編輯于星期五首先,程國棟提出未凍水的不等量遷移規(guī)律.①冷季當溫度梯度為正時(活動層地溫低于年平均地溫),未凍水向上遷移,且發(fā)生在非劇烈相變區(qū),遷移量較??；而暖季溫度梯度為負時,水分向下遷移且發(fā)生在劇烈相變區(qū),遷移量較大.這一不等量遷移的結(jié)果是暖季向下遷移的水量要超過冷季向上遷移的水量,積聚在多年凍土上限附近,使此處含冰量增加.現(xiàn)在是64頁\一共有67頁\編輯于星期五②溫度梯度為正時的未凍水向上遷移,是在“封閉”系統(tǒng)中進行的；而溫度梯度為負時水分的向下遷移是在“開放”系統(tǒng)中進行的,從而使向下遷移的水量增加.③當自多年凍土表面向上凍結(jié)時,水分不僅遷移至凍結(jié)鋒面處結(jié)冰,而且向凍結(jié)鋒面后方已凍土中遷移和成冰,這時的凍結(jié)條件比自上而下的凍結(jié)更有利于水分遷移和分凝成冰.同樣