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中国的冻土

时间:2021-07-02 归属:中国地理百科
  中国的冻土(frozen ground of China)
  中国冻土可分为季节冻 士和多年冻土。季节冻土占中国领土面积一半以上,其南界西从云南章凤, 向东经昆明、贵阳,绕四川盆地北缘,到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结 深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过 3 米,往南随纬 度降低而减少。多年冻土分布在东北大、小兴安岭,西部阿尔泰山、天山、 祁连山及青藏高原等地,总面积为全国领土面积的 1/5 强。有人提出中国冻 土分为多年冻土(2 年以上)、季节冻土(1 月以上)、瞬时冻土(小于 1 月),其区划前提分别为年均地面温度、最低月均地面温度、极端最低地面 温度等于或低于 0℃。瞬时冻土南界大致与北回归线一致。多年冻土主要特 征如下。 分布中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土,前者分 布在东北地区,后者分布在西部高山高原及东部一些较高山地(如大兴安岭 南端的黄岗梁山地、长白山、五台山、太白山)。
  ①东北冻土区为欧亚大陆冻土区的南部地带,冻土分布具有明显的纬度 地带性规律,自北而南,分布的面积减少。本区有宽阔的岛状冻土区(南北 宽 200~400 公里),其热状态很不稳定,对外界环境因素改变极为敏感。东 北冻土区的自然地理南界变化在北纬 46°36'~49°24',是以年均温 0℃ 等值线为轴线摆动于 0℃和±1℃等值线之间的一条线。
  ②在西部高山高原和东部一些山地,一定的海拔高度以上(即多年冻土 分布下界)方有多年冻土出现。冻土分布具有垂直分带规律,如祁连山热水 地区海拔 3480 米出现岛状冻土带,3 780 米以上出现连续冻土带;前者在 青藏公路上的昆仑山上分布于海拔 4200 米左右,后者则分布于 4350 米左右。
  青藏高原冻土区是世界中、低纬度地带海拔最高(平均 4000 米以上)、面积 最大(超过 100 万平方公里)的冻土区,其分布范围北起昆仑山,南至喜马 拉雅山,西抵国界,东缘至横断山脉西部、巴颜喀拉山和阿尼马卿山东南部。 在上述范围内有大片连续的多年冻土和岛状多年冻土。在青藏高原地势西北 高、东南低,年均温和降水分布西、北低,东、南高的总格局影响下,冻土 分布面积由北和西北向南和东南方向减少。
  高原冻土最发育的地区在昆仑山 至唐古拉山南区间,本区除大河湖融区和构造地热融区外,多年冻土基本呈 连续分布。往南到喜马拉雅山为岛状冻土区,仅藏南谷地出现季节冻土区。 中国高海拔多年冻土分布也表现出一定的纬向和经向的变化规律。冻土 分布下界值随纬度降低而升高。二者呈直线相关。冻土分布下界值中国境内 南北最大相差达 3000 米,除阿尔泰山和天山西部积雪很厚的地区外,下界处 年均温由北而南逐渐降低(由-3~-2℃以下)。西部冻土下界比雪线低 1000~ 1100 米,其差值随纬度降低而减小。东部山地冻土下界比同纬度的西部高山 一般低 1150~1300 米。 影响冻土分布的区域性因素很多。青藏高原沿活动断裂常形成融区 (道),这些融区将连续冻土切割成片状分布。坡向和坡度的差别,往往使 山地冻土具有明显的非对称性,如在西部高山高原,南北坡冻土下界相差 200~400 米。 温度与厚度 中国多年冻土属于温度较高、厚度不大的多年冻土。东北地 区多年冻土的年均温度(指地温年变化层底部的温度)大多在-1.5~0℃,最 低-4.2℃;纬度降低 1 度,年均地温升高 0.5℃左右;地温年变化深度 12~ 16 米。
  冻土厚度亦随纬度降低而减小,最厚达百米,大多在 50 米以下。低 洼处冻土比高处温度低、厚度大,有别于一般随地势增高冻土温度降低和厚 度增大的特点,这是东北冻土的典型特征。在西部高山、高原冻土区,海拔 每升高 100 米,冻土温度降低 0.6~1.0℃,厚度增加十几米至 30 米不等; 地温的纬向变化与东北大致相同;年均温度最低-5~-4℃,厚度达一二百米; 地温年变化深度由 6~7 米至 17 米不等;南北坡年均地温差 2℃左右,冻土 厚度 50~80 米,细颗粒冻土层温度比粗颗粒土低,在高原上要差 1~3℃。
  季节冻结与融化 按年均地温分类,中国多年冻土区的季节冻结和融化应 属过渡、半过渡及长期稳定类型,对于东北区以前两者为主,对于西部冻土 区以后两者为季节融化层大多与多年冻土层相衔接,在多年冻土南界和下界 附近及冻结层上水冻不透的地段会出现不衔接。最大季节融化深度在细颗粒 土中为 0.5~2.5 米,东北和西部冻土区相差无几,但在基岩裸露的山坡和山 顶,东北达 8~10 米,高原上只有 3~4 米。
  季节冻结层主要分布在融区内, 最大冻结深度 2~8 米不等。季节冻结和融化层与冻结层上水之间有密切的、 特殊的动力联系,是冻土区各种冻土现象的发育、工程建筑物冻害及北方许 多农田春涝产生的直接原因。 地下冰 中国多年冻土层中地下冰分布广泛。其分布也呈现一定的地带性 规律,随年均地温降低,土的含冰量和地下冰厚度有增加的趋势。但其地域 分异规律却受地形、岩性和含水量等区域因素制约。在植被茂密、地表潮湿 的缓阴坡(青藏公路沿线坡度小于 10°)和山间洼地,含水量很大的湖相沉 积和坡积(包括泥流堆积)粉、粘粒为主的细颗粒土或泥炭层中,常发育有 厚度几十厘米至 6~7 米的厚冰层,顶面大多平行地面,埋深与最大季节融化 深度几乎一致(几十厘米至 1~2 米)。
  水平厚冰层主要发育在地温年变化层 之内,往下迅速变薄。成因类型有分凝冰、胶结—分凝冰,前者发育在后生 型冰土层中,后者形成于后生、共生兼有的复式冻土层中。在冻胀丘中发育 有侵入冰和分凝冰。在砂卵砾石层及碎屑层中,地下冰多为胶结或胶结—分 凝类型,常构成砾岩状构造冻土,间有层状、网状、包裹状构造冻土。在天 山冰碛层中发育有厚达百米、含冰量很大且垂向分布均匀的共生冻土层。此 外,天山的冰碛层里发现有埋藏冰,大兴安岭古石海中在苔藓层下即见块石 间有地下冰。在基岩中地下冰常沿裂隙呈脉状分布,大兴安岭冰脉宽达 15~ 20 厘米,延伸至地下 50 余米。中国冻土区至今尚未发现如西伯利亚和北美 所见到的大型冰楔和冰脉。 冻土现象 中国冻土现象种类繁多,有热融滑塌、热融沉陷、热融湖、融 冻泥流、冻胀丘、冰椎、多边形土、石海和石流、石冰川等等,以热融滑塌、 暖季时发生的隆胀丘更具特色。
  冻土现象的分布和组合具有一定的纬度和垂直地带性规律,如以寒冻风 化为主要营力而产生的冻土现象石海、石流等,随海拔、纬度增高而发育; 热融沉陷作用随海拔、纬度降低有所增强;冻胀丘、冰椎普遍发育在山麓、 沟地和河谷地带。 多年冻土形成时代 中国多年冻土在晚更新世冰期时分布广泛,且规模较 现代大。但对晚更新世以来的冻土存在不同意见。
  对于青藏高原,一种意见 认为晚更新世冻土在全新世高温期消融殆尽,现代冻土形成于新冰川期(距 今 3000 年);另一意见认为在高温期仅上部有过消融,新冰川期时冻土又有 新的增长。对于东北区冻土,目前认识较倾向于高温期时上部冻土局部有过 消融,局部地方可能融透,小冰期时又有增长。
  新老冻土叠加的冻土层与单 一新冻士层(距今 3000 年以来形成的)的界线,大致与现今大片连续冻土区 南界相当。 中国东北地区多年冻土退化尤为显著,已影响到林区生态平衡,但并不 排除在现代气候条件下,适宜的地方仍会有新冻土生成。对于青藏高原的冻 土除退化的看法外,尚有认为青藏高原冻土正处在新的形成与发展阶段。
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