本文目录一览:
- 1、什么是冻土?
- 2、什么是冻土
- 3、冻土形成原因地理答题
- 4、冻土是什么?它为何能被称为气候变化的“指示器”?
- 5、冻土的概念
- 6、什么是永冻土 冻土层的地理分布
什么是冻土?
冻土是指温度降到零摄氏度以下,土壤里的水分由于凝结成冰,并将土壤冻结在一起,形成一层坚硬的冻土层。
从时间长短来讲,冻土可分为:短时冻土、季节冻土和多年冻土。
由于受气温的影响,当天气变暖时冻,土层就会融化,我们称这种冻土为季节冻土。但是,有些地方存在一处持续多年不化的冻土,这就是多年冻土。如在北极、青藏高原。这些地方常年温度都在零度以下,所以冻土就会保持常年不化的状态,即使在温度偏高的年份,也只是表面一小层土壤被融化,深层仍然是坚硬的冻土。
从分布范围来看,地球上的多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%,其中,多年冻土面积占陆地面积的25%。
由于冻土是一种对温度极为敏感的土体介质,含有丰富的地下冰。所以冻土具有流变性,其长期限强度远低于瞬时强度特征。正是因为这些特征,在冻土区修筑工程建筑物时,就必须面临两大危险,即冻胀和融沉。
随着气候变暖,冻土也在断退化。但是,对于多年冻土来说,如果土层每年散热比吸热多,冻结深度就会大于融化深度,多年冻土就会逐渐变厚,这种冻土处于相对稳定状态,我们称为发展的多年冻土;相反,如果土层每年吸收的热量比散出的热量多,地温就会逐年升高,那么,冻土层就会逐渐融化变薄以至消失,处于一种不稳定状态,我们将这种冻土称为退化的多年冻土。
此外还有两种冻土,即为整体多年冻土和非整体多年冻土。整体多年冻土是指多年冻土在水平方向上的分布是大片的、连续的、无融区存在的。非整体多年冻土是指多年冻土在水平方向上的分布是分离的、中间被融区间隔的。
根据地理分布,冻土可分为冰沼土和冻漠土两大类。
冰沼土又称苔原土,是具有常潮湿土壤水分状况的土层。然而,冰沼土的有机质含量低,阳离子代换量低,呈微酸性至酸性反应,营养缺乏。
冻漠土具有干旱土壤水分状况的土层。这种冻土是具有土层浅薄,石多土少,剖面发育弱,地表多砾石,有多边形裂隙,有盐斑等特点。
什么是冻土
冻土是指地表至100厘米范围内有永冻土壤温度状况,地表具多边形土或石环等冻融蠕动形态特征的土壤。本土纲相当于美国土壤系统分类的新成土纲(Entisol)、始成土纲(Inceptisol)、有机土纲(Histosol),联合国土壤分类的始成土(Cambisols)、潜育土(Gleysols)、粗骨土(Regosols)、有机土。它包括的土类有冰沼土(冰潜育土)和冻漠土。
冰沼土相当于美国系统分类中新成土纲的永冻性的冷冻正常新成土(Pergelic Cryorthent)和始成土纲的冷冻潮湿始成土(Cryaquepts),有机土纲中部分冷冻有机土。联合国土壤分类中始成土的冰冻始成土(Gelic cambisols)、潜育土中的冰冻潜育土(Gelic gleysols)、粗骨土纲中的冰冻粗骨土(Gelic regosols)、有机土纲(Histosols)中的冰冻有机土(Gelic histosols),所不同的是联合国分类是指在2米深度内有永冻层。而冻漠土在美国、联合国分类中还没有相应的土类。而与美国分类的干旱土和联合国分类的钙质土或石膏土有某些近似。
一、地理分布
冻土分布于高纬地带和高山垂直带上部,其中冰沼土广泛分布于北极圈以北的北冰洋沿岸地区,包括欧亚大陆和北美大陆的极北部分和北冰洋的许多岛屿,在这些地区的冰沼土东西延展呈带状分布,在南美洲无冰盖处亦有一些分布。据估计,冰沼土的总面积约590万平方公里,占陆地总面积的5.5%。在前苏联境内,各种冰沼土的总面积为1688000平方公里,占前苏联国土面积的7.6%,占世界冰沼土面积的28.6%。冻漠土广泛分布在我国青藏高原和其他高山地区。此外,在世界各地的高山,如南美安第斯山,新西兰南阿尔卑斯山等亦有分布。
二、成土条件
(一)气候
冻土分布区的环境条件存在差异。冰沼土分布区属苔原气候,大部分地面被雪原和冰川所覆盖,年平均温在0℃以下,一般都在-10℃至-17℃,冬季气温可低至-40℃,甚至-55℃,夏季温度也很低,7月份平均温度不超过10℃,全年结冰日长达240天以上。高山冻漠土年均温也很低,一般为-4℃至-12℃。冻土区降水很少,欧洲部分为200—300毫米,亚洲和北美洲北部在100毫米以下,西藏冻漠土区因地势高、远离海洋,降水更稀少,一般为60~80毫米,其北部更少,为20~50毫米,其中90%集中于5—9月。降水虽然少,但气温低,蒸发量小,长期冰冻,土壤湿度很大,经常处于水分饱和状态,夏季土壤—母质融化,砂土可达1~1.5米,壤土70~100厘米,泥炭土35~40厘米,以下即为永冻层,高山冻漠土在宽谷、湖盆永冻层深度80厘米,山坡上可达150厘米。
(二)植被
由于冻土区气候严寒,植被是以苔藓、地衣为主组成的苔原植被,草本植物和灌木很少,常见的植物有:石楠属、北极兰浆果、金凤花等开花植物,南缘有云杉、落叶松、桦、白杨、柳、山梣等,生长缓慢,矮小且畸形,各种植物的年生长量均不大,苔原地带每年有机质的增长量为400公斤/公顷,是世界各自然地带中最少的。高山冻漠土区植被为多年生和中旱生的草本植物、垫状植物和地衣,常见的有凤毛菊属、葶苈属、桂竹香属、虎耳草属、点地梅属、银莲花属、金莲花属、红景天属等,一簇簇地生长在石隙之间,或在冰雪融水灌润的地方局部呈小片分布。五颜六色的粗糙碟衣、地图黄绿衣、岩表黄绿衣等则着生于石块上面。
(三)地形、母质
冻土发育的地区,因刚脱离冰川覆盖不久,冰川地形保持得相当完整。冻漠土分布区的地形主要是陡峭的山坡,角锋、刃脊、第四纪和近代冰川所形成的冰斗和冰碛垅堤,宽谷,湖盆的湖积平原等。成土母质的差异较大,加拿大、西伯利亚地盾区是前寒武系基岩。其他地区有古生代各种灰岩、石英砂岩、板岩、中生代的灰岩、红色钙质砂泥岩及近代泥砾和冲积物,残积物,冰碛物,冰水沉积物等。
三、成土过程
冻土形成以物理风化为主,而且进行得很缓慢,只有冻融交替时稍为显著,生物、化学风化作用亦非常微弱,元素迁移不明显,粘粒含量少,普遍存在着粗骨性。高山冻漠土粘粒的K2O含量很高,可达50克每千克,说明脱钾不深,矿物处于初期风化阶段。
冻土区普遍存在不同深度的永冻层。在湿冻土分布区,夏季,永冻层以上解冻,由于永冻层阻隔,融水渗透不深,致使永冻层以上土层水分呈过饱和状态,而形成活动层,活动层厚度为0.6米至4米,若永冻层倾斜,则形成泥流;冬季地表先冻,对下面未冻泥流产生压力,使泥流在地表薄弱处喷出而成泥喷泉,泥流积于地表成为沼泽,因其下渗较弱,泥流、泥喷泉又混和上下层物质,使土壤剖面分化不明显,而在南缘永冻层处于较深部位,水分下渗较强处,剖面层次分化较好。
在干旱冻土分布区,白天由于太阳辐射强烈,地面迅速增温,表土融化,水分蒸发;夜间表土冻结,下层的水汽向表面移动并凝结,增加了表土含水量,反复进行着融冻和湿干交替作用,促进了表土海绵状多孔结皮层的形成。此外,暖季,白天表土融化,夜间冻结,都是由于由地表开始逐渐向下增温或减温总是大致平行于地表水平层次变化着的,所以,在干旱的表土上,强烈的冻结作用往往形成表土的龟裂。
在极地冰沼土区,由于低温,蒸发量小,地势低平处排水不畅,土壤水分经常处于饱和状态,致使土壤有机质和矿物质处于嫌气条件下,虽然有机质形成数量不多,但在低温嫌气条件下分解缓慢,表层常有泥炭化或半泥炭化的有机质积累。矿物质也处于还原状态,铁、锰多被还原为低价状态,形成一个黑蓝灰色的潜育层,在高山冻漠土分布区,降水较少,土壤淋溶弱,剖面中往往有石膏、易溶盐和碳酸钙累积,致使土体呈碱性,表土结皮和龟裂等。
总的来说,冻土成土年龄短,处处呈现出原始土壤形成阶段的特征。
四、主要性状
(一)诊断层和诊断特性:
冻土具有永冻土壤温度状况,具有暗色或淡色表层,地表具有多边形土或石环状、条纹状等冻融蠕动形态特征。
(二)形态特征:
土体浅薄,厚度一般不超过50厘米,由于冻土中土壤水分状况差异,反映在具常潮湿土壤水分状况的湿冻土和具干旱土壤水分状况的干冻土两个亚纲的剖面构型上有着明显差异,湿冻土剖面构型为O—Oi—Cg或Oi—Cg型,干冻土为J—Ah—Bz—Ck型,
(三)理化性质:
冻土有机质含量不高,腐殖质含量为10—20克每千克,腐殖质结构简单,70%以上是富里酸,呈酸性或碱性反应,阳离子代换量低,一般为10厘摩尔(+)每千克土左右,土壤粘粒含量少,而且淋失非常微弱,营养元素贫乏。
五、分 类
根据冻土的地理分布,成土过程的差异和诊断特征,可分为冰沼土和冻漠土两个土类。
(一)冰沼土(Tundra soils)
又称苔原土,我国把冰沼土这一土壤名称,改为冰潜育土,分布于极地苔原气候区和我国黑龙江北部。
冰沼土是冻土中具有常潮湿土壤水分状况,具有碳氮比>13的潜育暗色表层和pH<4.0的斑纹AB层的土壤。
冰沼土土层浅薄,剖面由泥炭层和潜育层组成,土体构型为O-Oi-Cg或Oi-Cg型。
冰沼土的有机质含量低,阳离子代换量低,呈微酸性至酸性反应,营养元素缺乏。
按布里奇斯(E.M. Bridges:World Soils)的材料归纳成以下几个亚类:
1.极地荒漠土(Arctic desert soils) 相当于原始冰沼土。美国分类中的典型冰冻潮湿新成土(Typic cryaquent),联合国分类中的冷冻粗骨土。
分布于北半球最高纬度地带,在北美的北极岛群北端、阿拉斯加和格陵兰北部、亚洲的北地群岛北部等都有分布。土壤粗骨性强,表层有极薄的粗腐殖质层(Ah),其下即为砾石或岩石(R),没有明显潜育化现象,由于岩石风化以冰冻风化为主,表土多裂为多边形,因此,也称多边形冰沼土。
2.极地潜育土(Arctic gley soils) 相当于典型冰沼土,我国分类的典型冰潜育土,美国分类中的冷冻潮湿新成土(Cryaquents),部分冷冻有机土,联合国分类中的冷冻潜育土,冰冻有机土。
广泛分布于前苏联、加拿大北部,系低地永冻层上发育而成。具有泥炭层(Oi),厚约8厘米左右,其下为带有赭色斑点和暗色有机质花纹的浅蓝色潜育层(Bgsh),母质富含粘粒。荷兰格尔岛的极地潜育土的潜育层可厚达44厘米,A层有机质含量达50克每千克。
3.极地棕色土(Arctic brown soils) 相当于灰化冰沼土。美国分类中的冷冻淡色始成土(Cryochrept),联合国分类中的冰冻始成土。
在地势较高处,发育程度稍高,除了泥炭层和潜育层之外,还有灰化现象,土体构型为Oi(Ah)-E-Bhs-Bg型。阿拉斯加极地棕色土,土色暗棕色,A层细碎屑呈块状结构,B层是暗黄棕色的砂壤土,其下是破碎砂岩。
(二)冻漠土(Frozen desert soil) 包括高山荒漠土(Alpin desert soil)、高山寒冻土(Alpine frozen soil)。该土壤主要发育在我国青藏高原等高山区冰雪活动带的下部。一般在海拔4000米以上。
冻漠土是冻土中具有干旱土壤水分状况,具有淡色表层,无盐积层和石膏层的土壤。
冻漠土的土层浅薄,石多土少,剖面发育弱,地表多砾石,有多边形裂隙,具有0.5~1.5厘米厚的灰白色结皮层,有盐斑,结皮层下有浅灰棕色或棕色微显片状或层片状结构,砾石腹 面有石灰薄膜,剖面构型为J—Ah—Bz—Ck型。
冻漠土有机质含量低,一般小于10克每千克,pH8.0~8.5,强石灰反应,CaCO3含量约50克每千克,石膏约5~10克每千克,易溶盐、石膏明显富集在地面结皮内,而碳酸钙则多在剖面的下层,表层的细土多被风吹失,亚表层粘粒含量相对增高。
我国把冻漠土分为三个亚类:
1.典型冻漠土(Typic frozen desert soils) 具冻漠土类的典型特征。
2.盐化冻漠土(Salinized frozen desert soils) 冻漠土中具盐积特性的土壤。
3.龟裂冻漠土(Takyric frozen desert soils) 冻漠土中具有龟裂特征的土壤,主要分布于西藏羌塘高原北缘,帕米尔高原及昆仑山内部山脉,一般在海拔4200~4500米之间,成土母质中富含碳酸钙,湖泊周围淀积物中含盐量较高,气候非常干燥寒冷,地表有盐斑,小砾石和薄的龟裂结皮,碳酸盐沿剖面分布比较均一。
六、利用与改良
冻土分布区气候严寒或干寒,且有永冻层,土壤自然肥力很低,不经改造不宜于农用,冰沼土上生长有鹿的主要饲料——地衣,所以发展养鹿业乃是利用冰沼土的重要途径之一。
冻土形成原因地理答题
冻土是指零摄氏度以下,并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土(数小时/数日以至半月)/季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(又称永久冻土,指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层)。地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%,其中,多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质,含有丰富的地下冰。因此,冻土具有流变性,其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征,在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险:冻胀和融沉。随着气候变暖,冻土在不断退化。如果土层每年散热比吸热多,冻结深度大于融化深度,多年冻土逐渐变厚,称为发展的多年冻土,处于相对稳定状态;如果土层每年吸热比散热多,地温逐年升高,多年冻土层逐渐融化变薄以至消失,处于不稳定状态,称为退化的多年冻土。
冻土是什么?它为何能被称为气候变化的“指示器”?
冻土他其实是指各种岩石和含有低于0摄氏度的冰的土壤。因为冻土他其实与气候系统的相互作用是相互的,根据永久冻土的地理分布等因素,永久冻土可分为两类,莫尔土和冻土,沼地土壤又称苔原土,分布于极地冰冻气候地区和黑龙江省北部。通常在潮湿状态下,土壤层很浅。冻土包括高山荒漠土壤和高山冻土,土壤相对干燥,表层土壤颜色相对较浅,表面砾石较多。
广阔的高原,在这片神秘而宁静的土地下,坐落在对温度极其敏感、性质极其不稳定的含冰土壤上。这曾经是许多高原项目建设中的一个技术问题。然而,它也是高原生态系统难以分离的一部分,它是冻土。目前,冻结土的另一种常见分类是根据土壤和石头的冻结状态的持续时间来划分的。一般分为短期冻土,季节性冻土和多年冻土。
仅持续数小时或数天的冻土被称为短期冻土或瞬时冻土,冻结状态持续数月,冬季冻结,夏季融化的土壤层称为季节性冻土,持续两年或更长时间的冻土层称为永久冻土,永久冻土可分为上层和下层,下层全年不融化的土壤层称为永久冻土层,上层土壤层随季节变化而变化,结冰结冰,称为季节融化层,冻土他其实是气候变化的指标。
因为气候变化作为永久冻土的重要驱动因素,所以将引起永久冻土地区环境和工程特征的显著变化。另一方面,因为永久冻土的变化也通过一系列热液交换过程对气候系统做出相应,所以当土壤结冰或融化时,他们会释放或消耗大量的潜热,从而影响气候变化。
关于冻土是什么它为何能被称为气候变化的指示器的问题,今天就解释到这里。
冻土的概念
冻土是指温度在0℃或0℃以下含有冰的各种基岩和松散沉积物。温度在0℃或0℃以下,不含冰的岩土和土壤称为寒土。冻土区(Cryolithozone)是指岩土温度在0℃或0℃以下的浅层地壳。冻土层或冻土区既包括冻土,也包括寒土。岩土温度在0℃以上的岩土称为非冻土。曾经历冻结状态的非冻土称为融土。按冻土的冻结状态保持时间的长短,冻土一般又可以分为短时冻土(数小时、数日以至半月)、季节冻土(半月至数月)以及多年冻土(数年至数万年以上)3种类型。它们在地球上的分布地区(地带)分别称为短时冻土区(带)、季节冻土区(带)及多年冻土区(带)。在多年冻土区内,因大小不等的融区存在,多年冻土(区)有连续分布(连续性在90%以上)和不连续分布(连续性小于90%)之分。不连续分布分为断续、大片、岛状及零星分布的冻土(区)。
因构造、地表水体等导致水热条件的变化,多年冻土区中的某些地段融化称为融区。融区中可以发育季节冻土或短时冻土(周幼吾等,2000)。
近地表每年冬季冻结、夏季融化的岩土层称为活动层。根据活动层成因又有季节融化层与季节冻结层之分。前者是指多年冻土(年变化深度处年平均温度≤0℃)上地表土层发生的季节融化,后者是指融土(年平均地温>0℃)上地表土层发生的季节冻结。回冻时季节融化层与冻土层衔接者称为衔接冻土层。若二者不衔接则称为不衔接冻土层。
多年冻土岛最南部边缘线称为多年冻土区的自然地理南界,相当于年变化深度处(即年较差等于零的深度)年平均地温为0℃的等值线,为地球物理南界。也有学者认为,地球物理南界应当是相当于土的季节冻结层底面多年平均温度为0℃的等值线。对于山地多年冻土,与其相应的为多年冻土分布下界,也应有自然地理下界和地球物理下界之分(周幼吾等,2000)。一般采用的是自然地理南界和下界。
现代多年冻土分布面积占全球陆地面积的25%。前苏联和加拿大国土面积的50%,美国阿拉斯加面积的75%,中国国土面积的22%,为多年冻土。季节冻土则遍布世界各大洲和中国的大部分国土。
什么是永冻土 冻土层的地理分布
1、永冻层(permafrost)又称永久冻土或多年冻土层,是指持续多年冻结的土石层。可分为上下两层:上层每年夏季融化,冬季冻结,称活动层,又称冰融层;下层常年处在冻结状态,称永冻层或多年冻层。
2、冻土层的深厚从高纬到低纬逐渐减薄,以至完全消失。例如,北极的多年冻土厚达千米以上,年平均低温为-15℃。永冻层的顶面接近地面。向南,趋近连续冻土的南界,多年冻土减到100m以下,低温为-5~-3℃,永冻层的顶面埋藏变深。大致北纬48°附近是多年冻土的南界,其处平均低温接近0℃,冻土仅1~2m。