冻融侵蚀与冰川侵蚀终稿剖析

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冻土根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。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。活动层在夏季溶化后称为季融层，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淌而产生揉皱变形，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%。

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渐渐减薄，以至完全消逝。多年冻土从高纬度向低纬度方向延长，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很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。中、低纬度的高山高原地区。多年冻土的厚度主要受海拔的影响。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肯定差异，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。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。分凝冰是通过聚冰作用在土层中形成的冰体。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、地窖冰和埋藏冰3种类型。构造冰又分为胶结冰、分凝冰、侵入冰和裂隙冰等。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〕地窖冰在永冻土分布的地区，存在着一些地下地窖，这些地窖可以是岩溶地窖，也可以是埋藏冰溶解以后产生的“热岩溶”地窖，充填在这些地窖中的冰叫地窖冰。〔3〕埋藏冰埋藏冰是要分布在冰川前缘地区，是冰川溶化后残留下来的“死冰”，后来又被新的沉积物所掩盖而形成。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，冻结作用从上层开头，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，在肯定条件下，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殊明显。在来年解冻以后，承压性就消逝了。

〔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缘由。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，它们大多数都具有肯定的承压性。

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，这一简单过程称为冻融作用。冻融作用是严寒气候条件下特有的外营力作用。它使岩石患病破坏，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。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掩盖在基岩面上，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潮湿细粒土层外表整体的或局部的向下滑动，这移动着的石块群体称为石川或石河。7.1.3.2冰冻构造土在冻土层外表，常消失碎石按结合图案做规章排列的图像，具有这种现象的冻土称为冰冻构造土。依据碎石排列形态，冰冻构造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。冰冻构造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。小型冰冻构造土类型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淌或蠕动的现象。其积存物称冻融泥流积存。融冻泥流的移动主要发生在融水丰富的夏季；到冬季后，移动停顿，到来年夏季解冻后移动又重新发生。在融冻泥流作用下，形成的积存物称为融冻泥流积存。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、开拓荒地、修水库蓄水、挖水沟、铲除草皮进展工程建筑等〕，破坏了地面上原有的保温层，使土层中温度上升而致使地下冰溶化，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。

7.1.4.1冻融界面的热融机理平坦地表因地下冰的溶化而产生各种负地貌。称为热融沉陷。随着冰冻层的溶化，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、凹地、沉陷盆地等。7.1.4.2热融作用的负地貌过程7.2.1.1冰川分布现在世界上冰川掩盖面积约为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。我国现代冰川掩盖面积约为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冰川侵蚀7.2.1.2冰川类型在雪线以上的积雪，积存到肯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。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，依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、厚度大的一种冰川。它不受下伏地形影响。如冰川外表中心外形凸起似盾状，叫冰盾。还有一种规模更大的、外表有起伏的大陆冰体，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，在高原冰川的四周伸出很多冰舌。〔4〕山麓冰川当山谷冰川从山地流出，在山麓带扩展或集合成一片宽阔的冰原，叫山麓冰川。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〕冰川积存作用冰川的积存作用发生在它消融的时候，积存位置多半在雪线以下冰川的前端和大陆冰盖的边缘地区，雪线以上冰川局部溶化时，冰碛也可以临时积存下来。冰川的积存作用按其性质条件的变化状况可分为冰川积存和冰水及冰湖积存两大类。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，多在下游灾难区承受各种工程措施，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

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，其根本动身点是尽量避开扰动厚层地下冰和融沉性较强的多年冻土。包括填方、热桩。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