土壤侵蝕原理7

第7章凍融侵蝕和冰川侵蝕主要教學(xué)目標(biāo)：分析凍融侵蝕、冰川侵蝕發(fā)生機(jī)制及其發(fā)展規(guī)律，闡述凍融侵蝕、冰川侵蝕形式及影響凍融侵蝕、冰川侵蝕的自然因素。使學(xué)生了解凍融侵蝕、冰川侵蝕分布范圍。教學(xué)方法：以教師課堂講授為主，學(xué)生自學(xué)、參閱課外書及野外實習(xí)為輔。主要內(nèi)容：第一節(jié)凍融侵蝕第二節(jié)冰川侵蝕主要講解內(nèi)容第一節(jié)凍融侵蝕一、凍土作用機(jī)制凍土基本特征凍土是指溫度在攝氏零度以下，含有冰的土（巖）層。處在大陸性氣候條件下的高緯度極地或亞極地地區(qū)，以及高山高原地區(qū)，降水量極少、溫度低，由于缺少冰雪覆蓋，土層直接暴露于地表，從而導(dǎo)致土層中熱量不斷散失（年平均吸熱量V放熱量=，引起地溫的逐步下降，因此在土層下部形成了多年不化的凍結(jié)層。凍土的主要外力作用是凍融作用。有些土層的溫度很低，但沒有冰的存在則不能稱為凍土，只能叫低溫寒土。凍土厚度多年凍土的厚度從高緯到低緯逐漸減薄，以至完全消失。例如，北極的多年凍土厚達(dá)1000m以上，年平均地溫為-15°C，永凍層的頂面接近地面。向南到連續(xù)凍土的南界，多年凍土厚度減到100m以下，地溫-3?-5C,永凍層的頂面埋藏加深。大致在北緯48度附近是多年凍土的南界，這里年平均地溫接近0C,凍土厚度僅1?2m。二、凍土層中地下冰和地下水1.地下冰凍土內(nèi)所含的冰稱為地下冰。按照成因及埋藏方式，地下冰可分為構(gòu)造冰、洞穴冰和埋藏冰等三種類型。構(gòu)造冰又分為膠結(jié)冰、分凝冰、侵入冰及裂隙冰等。不同類型的構(gòu)造冰可以形成不同類型的凍土構(gòu)造。（1）構(gòu)造冰構(gòu)造冰具有明顯的垂直分帶性，它反映出在土層的不同深度上凍結(jié)條件、水分補(bǔ)給條件及土層本身的巖性和構(gòu)造的差異。（2）洞穴冰在永凍土分布的地區(qū)，存在著一些地下洞穴，這些洞穴可以是巖溶洞穴，也可以是埋藏冰融解以后產(chǎn)生的“熱巖溶”洞穴，充填在這些洞穴中的冰叫洞穴冰。3）埋藏冰埋藏冰主要分布在冰川前緣地區(qū)，是冰川融化后殘留下來的“死冰”，后來又被新的沉積物所復(fù)蓋而形成。2.凍土區(qū)地下水在凍土區(qū)內(nèi)，冰和水是不可分割的整體，它們按一定條件相互制約、相互轉(zhuǎn)化，形成各種結(jié)構(gòu)的凍土，各種形式的地下冰及各種地貌形態(tài)。凍土區(qū)地下水按其與永凍層的關(guān)系分為三種：（1）層上水分布在活動層中的地下水，它以永凍層為隔水底板，每年都發(fā)生一次溶化和凍結(jié)。層上水的另一特性是具有季節(jié)承壓性。當(dāng)秋季凍結(jié)時，凍結(jié)作用從上層開始，因此首先在上層形成一個隔水頂板，從而使下層未凍結(jié)的水失去自由水面，并且縮小了活動空間，在一定條件下，下層水就會產(chǎn)生承壓性。例如，在低地中，這種承壓性就表現(xiàn)得特別明顯。在來年解凍以后，承壓性就消失了。（2）層間水永凍層中個別融層和融道中的地下水，它在永凍層中的連續(xù)運動是使其保持液態(tài)的主要原因。層間水可以看作是層上水與層下水的聯(lián)系紐帶。（3）層下水層下水是位于永凍層以下不凍層中的地下水，它們大多數(shù)都具有一定的承壓性。由于溫度周期性地發(fā)生正負(fù)變化，凍土層中的地下冰和地下水不斷發(fā)生相變和位移，使土層產(chǎn)生凍脹、融沉、流變等一系列應(yīng)力變形，這一復(fù)雜過程稱為凍融作用。凍融作用是寒冷氣候條件下特有的外營力作用。它使巖石遭受破壞，松散沉積物受到分選和干擾，凍土層發(fā)生變形，從而塑造出各種類型的凍土地表類型。第二節(jié)冰川侵蝕一、冰川分布與類型1.冰川分布在高緯度和高山地區(qū)，氣候嚴(yán)寒，年平均溫度在0°C以下，常年積雪。當(dāng)降雪的積累大于消融時，地表積雪逐年增厚，經(jīng)過一系列物理過程，積雪就逐漸變成微蘭色的透明的冰川冰。冰川冰是多晶固體，具有塑性，受自身重力作用沿斜坡緩慢運動或在冰層壓力下緩慢流動，就形成冰川。2.冰川類型在雪線以上的積雪，積累到一定厚度并轉(zhuǎn)化成冰川冰后，如地面或冰面有一坡度，冰川冰就能沿坡向下移動，形成各種冰川。現(xiàn)按冰川的形態(tài)、規(guī)模和所處的地形條件，把冰川劃分為以下4種類型。（1）山岳冰川山岳冰川是發(fā)育在高山上的冰川，主要分布在中緯和低緯地區(qū)。山岳冰川形態(tài)和所在的地形條件有很大的關(guān)系，根據(jù)冰川的形態(tài)和部位可分為冰斗冰川，懸冰川和山谷冰川3種。（2）大陸冰川大陸冰川是在兩極地區(qū)發(fā)育，面積廣、厚度大的一種冰川。它不受下伏地形影響。如冰川表面中心形狀凸起似盾狀，叫冰盾。還有一種規(guī)模更大的、表面有起伏的大陸冰體，叫冰蓋。格陵蘭冰蓋和南極冰蓋是目前世界上最大的兩個冰蓋。南極洲東部冰層最厚達(dá)4267m,冰面平均海拔為2610m,下伏陸地平均高度為500m。南極洲西部冰面平均海拔1300m,但下伏地面大部分在海面以下，平均為-280m。由于大陸冰川有很厚的冰體，在強(qiáng)大的壓力下，從冰川中心向四周呈放射狀流動。（3） 高原冰川高原冰川是大陸冰川和山谷冰川的一種過渡類型，由于它發(fā)育在起伏和緩的高地上，所以叫高原冰川，又稱冰帽。有時，在高原冰川的周圍伸出許多冰舌。斯堪的納維亞半島的約斯特達(dá)爾冰帽，長90km，寬10?12km，面積達(dá)1076km2,在冰帽的東西兩側(cè)伸出許多冰舌。冰島東南部的伐特納冰帽規(guī)模更大，面積達(dá)8410km2o我國西部高山地區(qū)，常在古夷平面發(fā)育一種平頂冰川，和高原冰川屬同一種類型，祁連山西南部最大的平頂冰川面積達(dá)50km2。（4） 山麓冰川當(dāng)山谷冰川從山地流出，在山麓帶擴(kuò)展或匯合成一片廣闊的冰原，叫山麓冰川。阿拉斯加在太平洋沿岸就有許多山麓冰川，最著名的是馬拉斯平冰川，它由12條冰川匯合而成，面積達(dá)2682km2,冰川最厚處達(dá)615m，冰川覆蓋在一個封閉的低洼地上，這個洼地的地面比海面低300m。馬拉斯平冰川目前處于退縮階段，冰面多冰磧，生長著云杉和白樺，有些樹木已有100a左右。二、 冰川運動冰川運動速度比河流水流流速要小得多，一年只前進(jìn)數(shù)十米至數(shù)百米。即使有一些突然性的快速運動冰川，運動速度也不及河流水流速度。例如喀喇昆侖山的哈拉莫希峰，南坡有幾條小冰川流入庫西亞谷地，1953年3月21日，幾條小冰川突然前進(jìn)，匯成一條大冰川向前流動，直到6月11日冰川才停止前進(jìn)，總共向前移動了12km，平均每天也才前進(jìn)150m。三、 冰川侵蝕過程冰川侵蝕作用冰川具有很強(qiáng)的侵蝕力。根據(jù)冰島河流含砂量的分析，冰源河流含砂量超過非冰源河流的5倍，說明冰川的侵蝕作用很強(qiáng)。從理論上講，冰的硬度小（0°C時，硬度為1?2；-15°C時，硬度為2?3；-40°C時，硬度為4；-50°C時，硬度為6）,抗壓強(qiáng)度低（0°C時為2kg/cm2）,純粹的冰侵蝕力非常有限。而實際上冰川極強(qiáng)的侵蝕力主要依賴于所夾的堅硬巖塊，與冰川一起運動，在強(qiáng)大的擠壓下而表現(xiàn)出巨大的侵蝕作用。冰川的侵蝕方式可分為拔蝕作用和磨蝕作用兩種。冰川搬運作用冰川在運動過程中，不僅具有強(qiáng)大的侵蝕力，而且還能攜帶冰蝕作用產(chǎn)生的許多巖屑物質(zhì)，接受周圍山地因凍融風(fēng)化、雪崩、泥石流等作用所造成的墜落堆積物。它們不加分選地隨著冰川的運動而位移，這些大小不等的碎屑物質(zhì)，統(tǒng)稱為冰磧物。冰磧物中的巨大石塊叫做漂礫。冰川堆積作用在冰川運動的后期，冰的消融占據(jù)主導(dǎo)地位，冰川所攜帶的冰磧物就相應(yīng)地被堆積下來。當(dāng)冰川的冰雪積累與消融處于相對平衡階段時，冰川邊緣