冰緣地形

冰緣地形是一種在氣候嚴寒地區常見的地表形態。冰緣作用、凍脹作用、熱融作用、凍融蠕流作用、雪蝕作用風力作用等都可形成冰緣地形。其地形形態可為石海和石河、多邊形土和石環、冰丘和冰錐雪蝕窪地、冰丘和冰錐、熱融地形等。

基本介紹

• 中文名：冰緣地形
• 外文名：periglacial landform
• 別名：凍土地形
• 提出時間：1909年
• 提出者：波蘭W.洛津斯基
• 學科：地質科學

釋義

由寒凍風化和凍融作用形成的地表形態。冰緣原指冰川邊緣地區，現泛指無冰川覆蓋的氣候嚴寒地區，範圍大體與多年凍土區相當，部分季節凍土區亦發育有冰緣現象。因此冰緣地形又稱凍土地形。冰緣一詞由波蘭W.洛津斯基於1909年提出。

研究簡史

對冰緣地形的研究是從古冰緣開始的。最早觀察和描述古冰緣現象的是中國明代徐霞客，他在明崇禎六年八月初七（1633年9月9日）日記中記述：在五台山游中台時，“余先趨台之南，登龍翻石，其地亂石數萬，湧起峰頭……”。龍翻石，即為石海冰緣地形，指出了石塊上下左右翻動的特點。西方在18世紀後期或19世紀前期才有類似的觀察和描述。20世紀初，洛津斯基在第11屆國際地質學會上發表論文《機械風化的冰緣相》，首次提出冰緣一詞和冰緣相概念，指出冰緣過程和氣候之間的密切聯繫。40年代末，出現了第一批利用古冰緣現象重建古氣候環境的成果。50年代以來，各國經濟建設的需要使冰緣地形研究獲得較快發展，在對冰緣地區化學風化和物理風化的速率及其理論模式研究，以及對凍脹過程的野外觀察和室內模擬試驗等方面，都取得明顯進展。

中國的冰緣地形研究始於20世紀60年代。經20多年的調查研究，已知中國發育有世界上類型最為眾多的冰緣現象，約50種冰緣類型。並在冰緣氣候類型、冰緣地形區劃和冰緣地形發育的地帶性規律等方面取得成果。

形成作用

冰緣作用

指地表由於氣溫的年度和日變化及水的相態變化所產生的一系列凍結和融化過程。典型的冰緣區一年中氣溫波動在0℃上下的天數可達150～200天，使地表物質發生凍脹、熱融、凍融蠕流和雪蝕作用等該區特有的過程，形成形態眾多的冰緣地形。

凍脹作用

水凍結引起基岩或土體膨脹的過程。它會使基岩沿裂隙脹開，導致岩石崩解，產生巨石原地鋪蓋的現象──石海。石海上常有因凍脹擠壓而翹起的石塊-凍脹石塊。多年凍土區的某些樁基被凍脹拔起來也是這個道理。地下水凍結膨脹形成的透鏡狀冰體，會使地面抬高成穹隆狀冰丘(即凍脹丘)。地下的凍脹作用使土中所含石塊受力最大，它們被抬舉向上而出露地表，或形成凍脹石塊，或由一個凍結中心被推向外圍，形成冰緣區最常見的石多邊形、石條、石網等冰緣地形。凍脹作用是冰緣區最有代表性的地形過程之一。

熱融作用

凍土中的冰融化后土體發生收縮、沉陷的過程，可形成熱融性的溝、塘、窪地以及大的沉陷盆地等熱喀斯特地形。坡地上的凍脹和熱融作用導致坡地碎屑物順坡向下蠕動的過程。其蠕動速率基本上小於 1米/年，產生石河、石冰川、泥流或石流階地和大片的泥流蓋等地形。

雪蝕作用

積雪區的凍結、熱融所產生的侵蝕、搬運等過程。積雪區的消融-凍結導致的膨脹過程要幾倍於無積雪冰緣區。山坡上部在雪融作用下因侵蝕、搬運形成的碟形窪地，稱為雪蝕窪地，山麓處會形成沖積錐。

風力作用

冰緣區強勁的風力可把冰水堆積和沖積的礫石，磨蝕成大量的風棱石，並在外圍形成砂丘，再往外則吹揚並堆積成冰緣黃土（或冷黃土）。冰緣黃土在歐洲和北美都比較發育，在中國東北和西部高山、高原區也有。

主要的形態

石海和石河

石海發育於冰緣區的山頂夷平面或緩坡等平坦部位，由巨大塊礫組成。往往形成於富有節理的花崗岩、玄武岩和石英岩等堅硬岩性地區，而在頁岩等軟弱岩性區則很難發育石海。石海形成後，很少運動，能長期保存。石海分布的下界隨著緯度的降低而升高。如中國天山、崑崙山和喜馬拉雅山諸山北坡上現代石海下界分布高度分別為3600米、4900米和5900米，即緯度降低一度，石海下界升高130～140米。這與凍土下界的升高值基本一致，而比同一時期、同一地區的雪線高度低約250～350米。所以，石海的分布下界可作為重要的氣候地形界線。石河發育在多年凍土區的凹地或谷地里，由風化碎屑物組成。大型的石河又稱石冰川。石河的運動速度緩慢，多呈蠕動狀態，如阿爾卑斯石冰川下界的年平均流速數十厘米，最大可達500厘米；崑崙山石冰川下界的年平均流速最多不超過20～30厘米。石河中的岩塊在山麓處停積下來，可形成石流扇或石流階地。

多邊形土和石環

多邊形土是冰楔在地面的表現形式，發育在由細粒土組成的、坡度平緩的冰緣區。它四周被裂隙所圍繞，中間略有突起，規模大小不等。青藏高原的多邊形土直徑一般小於2～3米；唐古拉山南麓發現有直徑達 130米的晚更新世巨型多邊形土，與高緯地區現代多邊形土的發育規模相當。石環是以細粒土或碎石為中心，邊緣為粗礫所圍繞的石質多邊形土，呈現格線狀或環狀。規模差別很大，極地高緯度地區的石環直徑可達數十米，中低緯高山地區則為0.5～3.5 米。一般分布在水分充足、細粒土量大的平坦部位，多出現於河漫灘、洪積扇邊緣地帶。隨著地表坡度的增大，凍融分選在重力和融凍泥流作用的參與下，使石環變形轉化為石圈或石帶。

冰丘和冰錐

冰丘發育於冰緣地區的湖積或沖積層中，是凍脹作用引起土層局部隆起的丘狀地形。大小不等，一年生冰丘分布在融-凍交替的活動層內，高數十厘米至數米，秋、冬季形成，夏季消失；多年生冰丘深入到多年凍結層中，規模較大，如崑崙山埡口的多年生冰丘高20米、長75米、寬35米。冰錐為具層狀構造的錐形冰體，成因類似冰丘，由凍結產生的承壓重力水冒出地表或冰面後再凍結而成。每年冬末春初為冰錐的主要發展時期，春末以後冰錐停止發展，並轉向消融，直至消失。冰錐一般發育於窪地、山麓洪積扇邊緣或沿河，呈串珠狀分布。

熱融地形

由地下冰融化而產生，又稱熱喀斯特地形。分兩種：①熱融沉陷，主要發生在平坦地面，形成沉陷漏斗、窪地、沉陷盆地等，積水後則成為熱融湖，廣泛分布於多年凍土發育的平原或高原地區。②熱融滑塌，主要發生在緩坡地面，大於16°的山坡上較為少見。形態有新月形、長條形、圍椅狀、枝叉形等。其活動具明顯的周期性，如中國大興安嶺北部、祁連山東部的熱融滑塌始於每年春季，夏季達高峰，秋季逐漸停止。

雪蝕窪地

多呈碟形，為發育在山坡上的小型窪地。與冰斗不同，在窪地下部出口處無明顯陡坎。若氣候變冷，雪線附近的雪融窪地可發育成冰斗。