凍融作用

凍融作用簡介

它主要見於冰川作用區、高山區和凍土區。凍融作用使岩石遭受破壞，鬆散沉積物受到撓動與再分選，從而形成各種凍土地貌。隨著季節的交替，凍融作用會反覆發生。在此過程中，細小土粒和礦物的微裂隙中的水膜的楔開壓力也隨著發生變化，從而導致細小土粒和礦物的破壞，使粒徑變小，這種作用稱為冷生水化風化。它不同於通常所說的寒凍風化。後者是由岩石大裂隙和空隙中凍的楔開壓力產生的。在非凍土區，石英的最終風化粒徑比長石大。但在凍土區，由於冷生水化風化，石英的最終風化粒徑(0.05～ 0.01毫米)比長石的最終風化粒徑（0.1～0.05毫米）為小。反覆凍融時發生的另一種物理－化學作用，是膠體和粘粒凝聚成微集合體，使土的粒徑增大。上述兩種不同方向的作用形成一個相同的結果，使遭受反覆凍融作用的岩土的粉粒含量大為增加。同時，形成一系列特殊的冷生地貌，即冰緣地貌。凍融作用有凍融風化,凍融擾動和凍融泥流等三種表現形式.

表現形式

凍融風化

凍融風化是指土層或岩層裂縫中的水,在冬季或夜晚溫度下降發生凍結時把岩石漲裂,並因凍結膨脹產生壓力而把裂縫附近的岩石壓碎成塊石和更細的物質,它是凍土區一種最普遍的凍融作用形式.

凍融擾動

凍融擾動是指在多年凍土活動層內發生的,因受凍漲擠壓而引起的一種土層結構的塑性變形現象。

凍融泥流

凍融泥流是指凍土層上部解凍時，融化的水使鬆散土層達到飽和狀態，這種飽含水的土乘因具有可塑性，在中立作用下發生沿斜坡蠕動的現象。

對土壤的影響

土壤由固相、液相和氣相三部分組成，凍融改變了土壤固相物質的構成．非凍結條件下，土壤固相以礦物成分為主，凍結條件下，固相則由礦物和固態冰組成；隨著土溫的變化，水會發生相態轉移．凍融土壤的相變及其伴生現象必然引起土壤理化性質的改變，這主要取決於土壤自身含水量、容重和質地等理化性質對凍融速率、凍融溫度、凍融交替次數的回響。

生物過程影響

土壤生物是土壤發生與發展的重要推動力，是土壤生態系統中最為活躍的組成部分，主要包括土壤微生物、土壤動物和土壤低等植物三個部分，其種類豐富、數量巨大，參與土壤有機質的分解與合成，養分的釋放與固定等過程，與土壤團聚體的形成密切相關。

對植物的影響作用

在高寒環境下土的凍結和融化作用所塑造出的寒凍土壤、冷生植被群落以及與凍土有關的水熱變化過程等及其在該環境下所形成的協同發展著的生態系統，就是高寒生態系統，或稱為凍土生態系統。高寒草甸和高寒沼澤草甸生態系統與凍土環境關係密切，凍土的高含冰量和低地溫條件為高寒草甸和高寒沼澤草甸提供發展基礎，土壤凍融過程也明顯受植被覆蓋變化的影響．當凍土上限深度增加時，高寒草甸草地的覆蓋度和生物生產量均顯著減小，並且凍土退化將直接導致高寒草甸與高寒．在凍結過程中，由於水的熱容量大於土壤的，高蓋度土壤能夠抑制土壤溫度的降低幅度，因此，高蓋度土壤具有較好的絕熱功能，更利於凍土的保護。

對土壤微生物的影響

多年凍土中存儲了大量的微生物．在全新世沉積物中發現了真核微生物，在上新世和更新世沉積物發現了原核微生物．微生物的多樣性隨著沉積物年限的增加而降低，因此主要以球菌和棒狀桿菌為主。有研究表明，凍融循環能轉變微生物的代謝群落，季節凍融作用使休耕期土壤中微生物種群和生命活動過程與生長季不同．Oztas等及Sharma等發現，微生物夏季以細菌為主，冬季卻轉為真菌為主．極地苔原微生物在多次單日尺度（白天2℃，9h；晚上－4℃，15h，18循環）凍融循環後，微生物的C/N 降低．由於微生物群落中細菌比真菌的C/N低，微生物C/N的降低可能表明微生物群落優勢種從真菌逐漸轉向細菌。