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冻融侵蚀

2020-04-09 21:01

土壤及其母质孔隙中或岩石裂缝中的水分冻结时,体积膨胀,裂隙随之加大、增多,整块土体或岩石发生碎裂,消融后其抗蚀稳定性大为降低,在重力作用下岩土顺坡向下方产生位移的现象。

冻融侵蚀的分布冻融侵蚀主要分布于冻土地带。世界上冻土总面积约为3 500万km2,占地球大陆面积的25%。俄罗斯和加拿大是冻土分布最广的国家。中国冻土主要分布在东北北部山区、西北高山区及青藏高原地区,冻土面积约215万km2,占国土总面积的22.3%左右。

中国的青藏高原以及一些高寒山地,在高山雪线附近,冻融侵蚀非常明显。这里坡度陡峭、土层浅薄,森林的形成和发育均较困难,地面温度昼夜变化剧烈,冻融交替频繁,土体胀缩显著,地表草皮易于断裂蠕动,块状冻融岩土沿冻土坡面下滑滚落现象普遍。这种“山剥皮”式的独特侵蚀现象在整个暖季都可发生,常给山区河流提供大量泥沙。在极地冰缘地区,由于人为不合理的开发,植被破坏,裸露冻土解冻加快,不仅降低了土壤原有的抗蚀能力,而且解冻处地下冰融化所形成的裂隙以及解冻地表的沉陷,又促进了融雪径流的汇集,导致沟蚀的发展。这种沟蚀不仅取决于地表径流的大小,还与沟道冻土的消融速度有关。此外中国黄土高原丘陵沟壑区,在黄土层下部有红土层出露的坡麓和沟道两侧,常有细小泉水外溢,冬季低温时,泉眼附近形成富冰冻土,并有大量冰凌积聚,冰雪融化土壤解冻时,土壤处于过饱和含水状态而呈塑性泥流缓慢向下移动,这种冻融泥流常可淤塞沟道,危害严重。

由于温度和地表物质的差异,冻融侵蚀引起冻土反复融化与冻结,从而导致土体或岩体的破坏、扰动、变形甚至移动。冻融是高寒冻土区塑造地形的主要营力。

冻融作用的表现形式主要为冰冻风化和融冻泥流。冰冻风化是冻土区最普遍的一种特殊物理风化作用。渗透到基岩裂隙中的水冻结时不仅可把岩石胀裂(冰劈作用),而且由于膨胀所产生的压力还可以向外传递,把裂隙附近的坚硬岩层压碎形成石块和更细的物质,从而为其他外力作用创造了有利条件。融冻泥流融冻泥流是在冻土区平缓至中等坡度(17°~27°)的斜坡地形下,夏季融化的上部土层沿着下伏冰冻层表面或基岩面向坡下缓慢滑动的现象。

不同地区、不同坡向和地貌部位,接受太阳辐射能的多少、积雪厚度、冻土深度和解冻速度不同,冻融侵蚀及其防治措施也因地而异。一般来说,保护和恢复斜坡上的植被,增强根系的固土能力,延缓融雪速度,分散调节地表径流,是控制冻融侵蚀的主要途径。

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