⑴ 凍土地貌的類型及其特徵
凍土地貌:基岩經過劇烈的凍融崩解,產生一大片巨石角礫,就地堆積在平坦地面,稱石海;若在重力作用下順著濕潤的碎屑墊面或多年凍土層頂發生整體運動,就形成石河。石河的運動速度很小,通常年運動速度2~0.2米運動的結果使岩塊搬運到山麓堆積下來。 構造土是指由鬆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格式地面,每一單個網眼都呈近似對稱的幾何形態,如環狀、多邊形。 凍脹丘是由於地下水受凍結地面和下部多年凍土層的遏阻,在薄弱地帶凍結膨脹,使地表變形隆起,稱凍脹丘。冰錐是在寒冷季節流出封凍地表和冰面的地下水或河水凍結後形成丘狀隆起的冰體。 凍融過程是寒冷氣候條件下特有的地貌過程。凍土地區發生的一系列特殊的地貌作用,如冰劈、凍脹、融陷、融凍泥流等,都是凍融過程的不同表現形式。 凍土地貌也稱冰緣地貌。冰緣原指冰川邊緣地區,現已泛瞎陪指所有不被冰川覆蓋的氣候嚴寒地區,大致與多年凍土區相當。 多年凍土在地球上分布的總面積達3500萬km2,約占陸地面積的1/4,主要分布在前蘇聯和加拿大。我國多年凍土面積約達215萬km2,佔全國面積的22.3%,主要分布在東北、北部山區、西北高山及青藏高原地區。
特徵:
凍土按其凍結時間的長短,可分為季節凍土和多年凍土兩類。前者指冬季凍結、夏季全部融化的土層;後者指凍結持續多年,甚至可達數萬年的土層。冬季凍結,一二年不融化的土層稱為隔年凍土。它是上述兩類凍土之間的過渡類型。
多年凍土可宏神世分為上下兩層,上層為夏融冬凍的活動層,下層為多年凍結層。活動蔽肢層在冬季凍結時與多年凍結層能完全連接起來,稱為銜接多年凍土。活動層在冬季凍結時不與多年凍結層銜接,其間隔有一層未凍結的土層,稱為不銜接多年凍土。如今夏融化深度小於去冬凍結深度,結果便在活動層與多年凍結層之間出現一薄層(一般厚10~20cm),稱為隔年凍結層(簡稱隔年層)。隔年層可以保留一年或數年。 凍土層的溫度是隨著氣溫而變化的。地溫變化的幅度以地表為最大,隨著深度加大而減小,至某一深度,其值等於零。這個深度稱為地溫年變化深度。在此深度以下地溫不發生年變化,而在地熱影響下,隨著深度的增大而地溫又逐漸增加。 地溫年變化深度處的地溫值稱為年平均地溫,用tp表示。在多年凍土地區,tp為負值,其值越低,則凍土越厚,tp升高,說明凍土退化(范圍與厚度減小)。
⑵ 什麼是凍土
凍土是指地表至100厘米范圍內有永凍土壤溫度狀況,地表具多邊形土或石環等凍融蠕動形態特徵的土壤。本土綱相當於美國土壤系統分類的新成土綱(Entisol)、始成土綱(Inceptisol)、有機土綱(Histosol),聯合國土壤分類的始成土(Cambisols)、潛育土(Gleysols)、粗骨土(Regosols)、有機土。它包括的土類有冰沼土(冰潛育土)和凍漠土。
冰沼土相當於美國系統分類中新成土綱的永凍性的冷凍正常新成土(Pergelic Cryorthent)和始成土綱的冷凍潮濕始成土(Cryaquepts),有機土綱中部分冷凍有機土。聯合國土壤分類中始成土的冰凍始成土(Gelic cambisols)、潛育土中的冰凍潛育土(Gelic gleysols)、粗骨土綱中的冰凍粗骨土(Gelic regosols)、有機土綱(Histosols)中的冰凍有機土(Gelic histosols),所不同的是聯合國分類是指在2米深度內有永凍層。而凍漠土在美國、聯合國分類中還沒有相應的土類。而與美國分類的乾旱土和聯合國分類的鈣質土或石膏土有某些近似。
一、地理分布
凍土分布於高緯地帶和高山垂直帶上部,其中冰沼土廣泛分布於北極圈以北的北冰洋沿岸地區,包括歐亞大陸和北美大陸的極北部分和北冰洋的許多島嶼,在這些地區的冰沼土東西延展呈帶狀分布,在南美洲無冰蓋處亦有一些分布。據估計,冰沼土的總面積約590萬平方公里,占陸地總面積的5.5%。在前蘇聯境內,各種冰沼土的總面積為1688000平方公里,占前蘇聯國土面積的7.6%,佔世界冰沼土面積的28.6%。凍漠土廣泛分布在我國青藏高原和其他高山地區。此外,在世界各地的高山,如南美安第斯山,紐西蘭南阿爾卑斯山等亦有分布。
二、成土條件
(一)氣候
凍土分布區的環境條件存在差異。冰沼土分布區屬苔原氣候,大部分地面被雪原和冰川所覆蓋,年平均溫在0℃以下,一般都在-10℃至-17℃,冬季氣溫可低至-40℃,甚至-55℃,夏季溫度也很低,7月份平均溫度不超過10℃,全年結冰日長達240天以上。高山凍漠土年均溫也很低,一般為-4℃至-12℃。凍土區降水很少,歐洲部分為200—300毫米,亞洲和北美洲北部在100毫米以下,西藏凍漠土區因地勢高、遠離海洋,降水更稀少,一般為60~80毫米,其北部更少,為20~50毫米,其中90%集中於5—9月。降水雖然少,但氣溫低,蒸發量小,長期冰凍,土壤濕度很大,經常處於水分飽和狀態,夏季土壤—母質融化,砂土可達1~1.5米,壤土70~100厘米,泥炭土35~40厘米,以下即為永凍層,高山凍漠土在寬谷、湖盆永凍層深度80厘米,山坡上可達150厘米。
(二)植被
由於凍土區氣候嚴寒,植被是以苔蘚、地衣為主組成的苔原植被,草本植物和灌木很少,常見的植物有:石楠屬、北極蘭漿果、金鳳花等開花植物,南緣有雲杉、落葉松、樺、白楊、柳、山梣等,生長緩慢,矮小且畸形,各種植物的年生長量均不大,苔原地帶每年有機質的增長量為400公斤/公頃,是世界各自然地帶中最少的。高山凍漠土區植被為多年生和中旱生的草本植物、墊狀植物和地衣,常見的有鳳毛菊屬、葶藶屬、桂竹香屬、虎耳草屬、點地梅屬、銀蓮花屬、金蓮花屬、紅景天屬等,一簇簇地生長在石隙之間,或在冰雪融水灌潤的地方局部呈小片分布。五顏六色的粗糙碟衣、地圖黃綠衣、岩表黃綠衣等則著生於石塊上面。
(三)地形、母質
凍土發育的地區,因剛脫離冰川覆蓋不久,冰川地形保持得相當完整。凍漠土分布區的地形主要是陡峭的山坡,角鋒、刃脊、第四紀和近代冰川所形成的冰斗和冰磧壠堤,寬谷,湖盆的湖積平原等。成土母質的差異較大,加拿大、西伯利亞地盾區是前寒武系基岩。其他地區有古生代各種灰岩、石英砂岩、板岩、中生代的灰岩、紅色鈣質砂泥岩及近代泥礫和沖積物,殘積物,冰磧物,冰水沉積物等。
三、成土過程
凍土形成以物理風化為主,而且進行得很緩慢,只有凍融交替時稍為顯著,生物、化學風化作用亦非常微弱,元素遷移不明顯,粘粒含量少,普遍存在著粗骨性。高山凍漠土粘粒的K2O含量很高,可達50克每千克,說明脫鉀不深,礦物處於初期風化階段。
凍土區普遍存在不同深度的永凍層。在濕凍土分布區,夏季,永凍層以上解凍,由於永凍層阻隔,融水滲透不深,致使永凍層以上土層水分呈過飽和狀態,而形成活動層,活動層厚度為0.6米至4米,若永凍層傾斜,則形成泥流;冬季地表先凍,對下面未凍泥流產生壓力,使泥流在地表薄弱處噴出而成泥噴泉,泥流積於地表成為沼澤,因其下滲較弱,泥流、泥噴泉又混和上下層物質,使土壤剖面分化不明顯,而在南緣永凍層處於較深部位,水分下滲較強處,剖面層次分化較好。
在乾旱凍土分布區,白天由於太陽輻射強烈,地面迅速增溫,表土融化,水分蒸發;夜間表土凍結,下層的水汽向表面移動並凝結,增加了表土含水量,反復進行著融凍和濕干交替作用,促進了表土海綿狀多孔結皮層的形成。此外,暖季,白天表土融化,夜間凍結,都是由於由地表開始逐漸向下增溫或減溫總是大致平行於地表水平層次變化著的,所以,在乾旱的表土上,強烈的凍結作用往往形成表土的龜裂。
在極地冰沼土區,由於低溫,蒸發量小,地勢低平處排水不暢,土壤水分經常處於飽和狀態,致使土壤有機質和礦物質處於嫌氣條件下,雖然有機質形成數量不多,但在低溫嫌氣條件下分解緩慢,表層常有泥炭化或半泥炭化的有機質積累。礦物質也處於還原狀態,鐵、錳多被還原為低價狀態,形成一個黑藍灰色的潛育層,在高山凍漠土分布區,降水較少,土壤淋溶弱,剖面中往往有石膏、易溶鹽和碳酸鈣累積,致使土體呈鹼性,表土結皮和龜裂等。
總的來說,凍土成土年齡短,處處呈現出原始土壤形成階段的特徵。
四、主要性狀
(一)診斷層和診斷特性:
凍土具有永凍土壤溫度狀況,具有暗色或淡色表層,地表具有多邊形土或石環狀、條紋狀等凍融蠕動形態特徵。
(二)形態特徵:
土體淺薄,厚度一般不超過50厘米,由於凍土中土壤水分狀況差異,反映在具常潮濕土壤水分狀況的濕凍土和具乾旱土壤水分狀況的干凍土兩個亞綱的剖面構型上有著明顯差異,濕凍土剖面構型為O—Oi—Cg或Oi—Cg型,干凍土為J—Ah—Bz—Ck型,
(三)理化性質:
凍土有機質含量不高,腐殖質含量為10—20克每千克,腐殖質結構簡單,70%以上是富里酸,呈酸性或鹼性反應,陽離子代換量低,一般為10厘摩爾(+)每千克土左右,土壤粘粒含量少,而且淋失非常微弱,營養元素貧乏。
五、分 類
根據凍土的地理分布,成土過程的差異和診斷特徵,可分為冰沼土和凍漠土兩個土類。
(一)冰沼土(Tundra soils)
又稱苔原土,我國把冰沼土這一土壤名稱,改為冰潛育土,分布於極地苔原氣候區和我國黑龍江北部。
冰沼土是凍土中具有常潮濕土壤水分狀況,具有碳氮比>13的潛育暗色表層和pH<4.0的斑紋AB層的土壤。
冰沼土土層淺薄,剖面由泥炭層和潛育層組成,土體構型為O-Oi-Cg或Oi-Cg型。
冰沼土的有機質含量低,陽離子代換量低,呈微酸性至酸性反應,營養元素缺乏。
按布里奇斯(E.M. Bridges:World Soils)的材料歸納成以下幾個亞類:
1.極地荒漠土(Arctic desert soils) 相當於原始冰沼土。美國分類中的典型冰凍潮濕新成土(Typic cryaquent),聯合國分類中的冷凍粗骨土。
分布於北半球最高緯度地帶,在北美的北極島群北端、阿拉斯加和格陵蘭北部、亞洲的北地群島北部等都有分布。土壤粗骨性強,表層有極薄的粗腐殖質層(Ah),其下即為礫石或岩石(R),沒有明顯潛育化現象,由於岩石風化以冰凍風化為主,表土多裂為多邊形,因此,也稱多邊形冰沼土。
2.極地潛育土(Arctic gley soils) 相當於典型冰沼土,我國分類的典型冰潛育土,美國分類中的冷凍潮濕新成土(Cryaquents),部分冷凍有機土,聯合國分類中的冷凍潛育土,冰凍有機土。
廣泛分布於前蘇聯、加拿大北部,系低地永凍層上發育而成。具有泥炭層(Oi),厚約8厘米左右,其下為帶有赭色斑點和暗色有機質花紋的淺藍色潛育層(Bgsh),母質富含粘粒。荷蘭格爾島的極地潛育土的潛育層可厚達44厘米,A層有機質含量達50克每千克。
3.極地棕色土(Arctic brown soils) 相當於灰化冰沼土。美國分類中的冷凍淡色始成土(Cryochrept),聯合國分類中的冰凍始成土。
在地勢較高處,發育程度稍高,除了泥炭層和潛育層之外,還有灰化現象,土體構型為Oi(Ah)-E-Bhs-Bg型。阿拉斯加極地棕色土,土色暗棕色,A層細碎屑呈塊狀結構,B層是暗黃棕色的砂壤土,其下是破碎砂岩。
(二)凍漠土(Frozen desert soil) 包括高山荒漠土(Alpin desert soil)、高山寒凍土(Alpine frozen soil)。該土壤主要發育在我國青藏高原等高山區冰雪活動帶的下部。一般在海拔4000米以上。
凍漠土是凍土中具有乾旱土壤水分狀況,具有淡色表層,無鹽積層和石膏層的土壤。
凍漠土的土層淺薄,石多土少,剖面發育弱,地表多礫石,有多邊形裂隙,具有0.5~1.5厘米厚的灰白色結皮層,有鹽斑,結皮層下有淺灰棕色或棕色微顯片狀或層片狀結構,礫石腹 面有石灰薄膜,剖面構型為J—Ah—Bz—Ck型。
凍漠土有機質含量低,一般小於10克每千克,pH8.0~8.5,強石灰反應,CaCO3含量約50克每千克,石膏約5~10克每千克,易溶鹽、石膏明顯富集在地面結皮內,而碳酸鈣則多在剖面的下層,表層的細土多被風吹失,亞表層粘粒含量相對增高。
我國把凍漠土分為三個亞類:
1.典型凍漠土(Typic frozen desert soils) 具凍漠土類的典型特徵。
2.鹽化凍漠土(Salinized frozen desert soils) 凍漠土中具鹽積特性的土壤。
3.龜裂凍漠土(Takyric frozen desert soils) 凍漠土中具有龜裂特徵的土壤,主要分布於西藏羌塘高原北緣,帕米爾高原及昆侖山內部山脈,一般在海拔4200~4500米之間,成土母質中富含碳酸鈣,湖泊周圍淀積物中含鹽量較高,氣候非常乾燥寒冷,地表有鹽斑,小礫石和薄的龜裂結皮,碳酸鹽沿剖面分布比較均一。
六、利用與改良
凍土分布區氣候嚴寒或干寒,且有永凍層,土壤自然肥力很低,不經改造不宜於農用,冰沼土上生長有鹿的主要飼料——地衣,所以發展養鹿業乃是利用冰沼土的重要途徑之一。
⑶ 初一地理知識:凍土性狀
冬天,在我國北方,人們經常會看拆螞到地面出現一些寬度不等的.裂縫,有時縱橫交叉,這些裂縫就是由寒凍劈裂作用形成的。
(一)診斷層和診斷特性
凍土具有永凍土壤做態溫度狀況,具有暗色或淡色表層,地表具有多邊形土或石環狀、條紋狀等凍融蠕動形態特徵。
(二)形態特徵
土體淺薄旅胡埋,厚度一般不超過50厘米,由於凍土中土壤水分狀況差異,反映在具常潮濕土壤水分狀況的濕凍土和具乾旱土壤水分狀況的干凍土兩個亞綱的剖面構型上有著明顯差異,濕凍土剖面構型為O—Oi—Cg或Oi—Cg型,干凍土為J—Ah—Bz—Ck型,
(三)理化性質
凍土有機質含量不高,腐殖質含量為10—20克每千克,腐殖質結構簡單,70%以上是富里酸,呈酸性或鹼性反應,陽離子代換量低,一般為10厘摩爾(+)每千克土左右,土壤粘粒含量少,而且淋失非常微弱,營養元素貧乏。
總結:在這種應力作用下,土體便會開裂,這一開裂過程被稱為寒凍劈裂,也有人稱它為凍裂。寒凍劈裂所產生的裂縫寬度和延長深度和土層的溫度梯度、水分狀況和成岩程度等有著密切的關系。