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永冻层取心是什么 关于永冻层取心的详细介绍

展开全部 1.冻土的概念冻土(frozen ground)是指在气温寒冷的地区,含有冰的土层或岩层。如果土层的温度很低,但不含冰,这种土层称为寒土(cold earth)。在高山和高纬度地区,气候寒冷,但降水少,在地表不能形成冰川,由于土层或岩层的年散热量大于年吸热量,使土层或岩层的温度降低,其内部的水就结冰,将土层中的碎屑颗粒冻结在一起,或岩层中的水冻结,形成冻土。因此,冻土并不只是冻结的粘土层,还包括冻结的砂层、砾石层以及基岩表层中裂隙水冻结层等。按照冻土在不同季节中的变化,可分为多年冻土(permafrost)、季节冻土(seasonal frozenground)和瞬(短)时冻土(instantaneous frozen ground)。多年冻土也称永久冻土,就是冻土层多年都不被融化掉,它们主要分布在高纬度和高山地区,如青藏高原的多年冻土(图6-20)。季节冻土是指在冬季时土层中的水冻结,形成冻土,而在夏季冻土中的冰又融化掉,它主要分布在中纬度地区,如我国长江以北到东北地区(图6-20)。瞬时冻土只是在短暂时间存在,如冬季的夜间土层表层形成冻土层,而到了白天土层中的冰就融化掉,冻土消失,在我国分布在长江以南地区。在多年冻土中,按照冻土的连续性,又可分为连续多年冻土(continuous permafrost)和不连续多年冻土(discontinuous permafrost)。连续多年冻土的冻结层厚且连续分布,而不连续多年冻土的冻结层较薄且不连续,冻结层之间为融区,所以这类冻土又称岛状冻土(permafrost island)或片状冻土。图 6-20 中国冻土类型及其分布(据童伯良、周幼吾等,1975;转引自曹伯勋等,1995)冻土的形成受气候、岩性、地层、含水性、地形、植被、地下水运动等因素影响。对于多年冻土而言,年均气温要低于0℃,而季节冻土则是冻结季节气温低于 0℃。土层的隔热性能越好,越利于冻土的形成,因此土层越细、有机质含量越高、含水越多,越容易形成冻土。阴坡比阳坡,缓坡比陡坡,平地比山坡,都容易形成冻土。植被覆盖能起到保温作用,因此有植被覆盖的地区比没有植被覆盖的地区冻土发育,所以在高原或高寒地区,草原和草甸的破坏都会影响到冻土厚度的变化。地表流动的水体对冻土的形成也有影响,常会在河床的下面形成融区(talik)。图 6-21 冻土的两层结构及其变化(据杨景春,1985)2.冻土的结构与分布多年冻土在剖面上可划分为两层结构,上面为活动层(active layer),下面为永冻层(permafrost layer)(图6-21a),也称多年冻层(ever-frozen layer)。活动层随季节而变化,冬季冻结,而夏季融化。活动层的厚度取决于冻土区的夏季气温、土层岩性、植被覆盖、透水性等。活动层厚度的变化对工程影响非常大,在冬季由于冻结而膨胀,地面鼓起,而在夏季因融化地面下陷,这将导致地面构筑物的变形或破坏。永冻层终年不融化,其厚度从数米到数百米。如果今年是一个暖冬,活动层再冻结时深度达不到永冻层的顶部,那么在永冻层与冬季冻结层之间存在一层未冻结的融区(图6-21b);如果翌年的夏季凉爽,融化深度又小于头年冬季的冻结深度,那么在活动层中的下部留下一层冻结的隔年层(pereletok)(图6-21b)。冻土的分布具明显的纬向性和垂向性,纬度和海拔越高,冻土越发育。从冻土厚度来看,从低纬度到高纬度,从低海拔到高海拔,它是增厚的(图 6-22 及图 6-23)。如祁连山北坡海拔4000m 处冻土厚100m,到海拔3500m 处厚度减到22m。中国西部各山地随着纬度的增加,冻土发育的下限降低(图 6-23),在昆仑山为 4400~4300m,祁连山为 3800~3500m,到天山降到 2500m,而阿尔泰山只有 1100~1000m。在冻土类型上,由南向北,从低到高,依次出现瞬时冻土、季节冻土、不连续多年冻土、连续多年冻土。图 6-22 北半球多年冻土类型及厚度分布图(据 B.J.Skinner and S.C.Porter,1994,修改补充)图 6-23 中国多年冻土发育下限海拔高度和厚度分布图图中数字为冻土厚度冻土中的冰可分为三种类型:一是胶结冰,主要在冻土的表层,是碎屑颗粒间的吸着水、薄膜水冻结而成;二是分凝冰,一般位于胶结冰的下面,是由于冻土层中的一些小冰粒或冰块,使其周围的水汽压减小,水分子就向冰粒或冰块聚集,造成冰粒或冰块长大而形成的冰;三是构造冰,它是由于冻土层的冻裂,水充填到裂隙中形成的冰,这种冰也会不断地生长并挤压冻土层,造成冻土层的变形,形成一些冻土地貌。3.冻融作用冻融作用(freeze-thaw action)是冻土区一种比较特殊的作用,也是冻土地貌形成最主要的动力。冻融作用是指在气温周期性(有年内和年际)变化的影响下,土层中的水反复冻结和融化,造成土层的膨胀、开裂、变形、扰动、流动等复杂变化,形成一系列的冻土地貌和次生构造的过程。冻融作用有两个过程,开始是土层中的水冻结而产生膨胀的挤压作用,可使地表和地下土层发生变形;其次是冻土层的融化过程,由于在冻结过程中造成冻土层中水分增加,所以在融化时,土层含水量高而变得湿软,容易塑性流动。冻融作用的强弱与活动层的厚度、气温变化的幅度、土层中的含水量有关,在土层中含水量高、温度变化幅度大的地区,冻融作用强。www.shufadashi.com*??*?

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当活动层于每年冬季自地表向下冻结时,由于底部永冻层起阻挡作用,结果使其中间尚未冻结的融土层(含水土层),在上下方冻结层的挤压作用下,发生塑性变形,形成各种大小不一,形状各异的融冻褶皱,又称冰...

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