北方的冬天,当气温降到零摄氏度以下,如果你到户外挖土,就会发现原来松软的土地变得十分坚硬,一锹下去往往只留下一个白点。细心的人会发现,在这些坚硬的土里面含有一些小冰晶,如果你继续挖下去,就会发现这层坚硬的土下面还是比较松软的土。这层含有冰晶的土就是冻土。
为什么会出现冻土
土壤里面或多或少都含有水分,当温度降到零摄氏度或零摄氏度以下,土壤里的水分就会凝固成冰,将土壤冻结,这样就产生了冻土。但是为什么我们看到的冻土仅仅是一层,而不是全部冻结呢?我们脚下的大地有一个很特别的性质,那就是:在它表面,温度是随深度的增加而降低的,但是到了一定的深度,它的温度就不再降低,而是常年保持一个基本恒定的温度。科学家将这个层称为恒温层,恒温层下面的土层因为越来越接近地心,温度反而逐渐升高。这样一来,我们就可以得到结论:冻土就是一种低于零摄氏度并且含有冰的特殊土体。所以说,冻土不同于普通的黄土、黑土和红土,它是一种被冻结的土,被冻结的可以是黑土,也可以是黄土,当然,被冻结的红土少一些,因为红土大多存在于南方,而南方温度低于零摄氏度的时候不多。其实冻土不止一种,当天气变暖时,这种冻土就会融化,我们称其为季节冻土。除此之外,有些地方还有一种能够持续多年不化的冻土,那就是多年冻土。
“围圈圈”“碎石石”是什么
你见过一圈一圈的碎石吗?冻土特有的冻融分选作用会使不同的物质分离,因此这种“围圈圈”的现象在冻土区就比较常见了。石环和冻胀草环是比较典型的“围圈圈”地貌。冻融分选作用是由于石块和土的导热性能不同,因此冻结速度也各不一样。碎石导热率大,就会先冻结,水就会向石块附近迁移并在其附近形成冰,水形成冰后体积就会膨胀,使碎石产生移动,这样,粗的物质和细的物质就会产生分离。在平缓而又粗细混杂的地表层,经冻融分选作用,泥土和小的岩屑集中在中间,岩块就会被排挤到周边,呈多边形或近圆形,好像有人故意将石头圈成一圈,这种冻土地貌叫作石环。形成石环的地段一定要岩石块和泥土粗细混杂,并且还要求有充足的水分,气温在零摄氏度上下波动的持续时间要长一些,石环常见于离河滩不远的平地或河流出山口。
由于存在裂隙,在水分冻结膨胀情况下,岩石破裂成很多小块,或者因温度变化,组成岩石的矿物不均匀地热胀冷缩,造成岩石破裂。在这种情况下就会产生大量大小不等的棱角状岩块及岩屑,在地形平缓的条件下,大多岩屑在原地残留下来,形成碎石覆盖地面,这就是石海。石流坡的物质来源及产生与石海大体相似,但二者出现的地貌部位不同。石海多见于平缓的山顶,石流坡则出现在山坡。石流坡的岩块、碎屑,除在斜坡原地经寒冻风化产生外,还有受重力作用从山上滚落的。这样就决定了石流坡的组成物质是上细下粗,坡上方多是小的岩屑,坡下方主要是大的岩块。
冻土的分布
我国的多年冻土分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土。高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭,面积为38万~39万平方千米。高纬度多年冻土是欧亚大陆多年冻土南缘,平面分布服从纬度地带性规律,即海拔越高的地方冻土面积越大,厚度越厚。高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山,以及东部某些山地,如长白山、黄岗梁山、五台山等。高海拔多年冻土的形成与存在受当地海拔高度的控制。其他国家也有冻土,因为南半球陆地面积少,所以多年冻土主要分布在亚欧大陆和北美洲的北部。越往高处温度就越低,因此一些高山上的温度常年也低于零摄氏度,所以中低纬度的高山和高原上也存在多年冻土,如美洲的安第斯山脉、非洲的乞立马扎罗山等。
冻土区生态十分脆弱,极易受外界的干扰破坏,因此,冻土研究是一个十分有必要的任务,这能够帮我们维护冻土生态安全,促进冻土区重大工程建设和预防灾害。让我们一起了解冻土,保护冻土吧。
(本报综合)