什么是多边形构造土?什么是冰楔和砂楔?

在第四纪松散沉积物的平坦地面上,由冻融和冻胀作用,地面形成多边形裂隙,构成网状,称为多边形构造土。从剖面上看,裂隙呈楔形,根据楔子内填充物的不同,又分为冰楔和砂楔。

1.冰楔

在多年冻土区,地表水周期性注入到裂隙中再冻结,使裂隙不断扩大并为冰体填充,剖面成为楔状,称为冰楔。冰楔的规模大小不一,小的冰楔楔口宽只有数十厘米,冰楔深1m左右,网眼直径为1~2m;大的楔口宽可达5~8m,最大深度可达40m以上。总的来看,冰楔的宽度和寒冻频度成正比,冰楔的深度和寒冷程度成正比。冰楔的增长速度很慢,根据南极大陆、加拿大和阿拉斯加等地的观测,冰楔增长速度大约为1 mm/a。

冰楔的形成先是地表形成裂隙,地表水注入再冻结而成脉冰。由于脉冰常深入到永冻层中,到温暖季节,上部活动层的脉冰融化消失,永冻层中的脉冰则仍然存在。到了寒冷季节,冻土又发生体积膨胀,原有的裂隙不断扩大,在脉冰中形成新的裂隙。到来年夏季又在新裂隙中注入水分,冬季再冻结胀裂,如此反复作用,就形成冰楔。

由此可见,冰楔形成的条件是:

① 有深入到永冻层中的裂隙,并为脉冰所填充,

② 冰楔的围岩是可塑性的,水在裂隙中才能冻结、膨胀,围岩不断受挤压变形,冰楔不断展宽,

③ 需要严寒的气候条件,年平均温度一般为-6~-8℃。

根据冰楔形成时间和围岩形成时间的先后关系,可将冰楔分为两种类型,即后生冰楔和同生冰楔。后生冰楔指冰楔形成于其围岩沉积层堆积之后;同生冰楔则是冰楔与围岩沉积物同时形成。当后生冰楔形成后,地表被沉积物覆盖,原地再次发育冰楔,称为多层后生冰楔。冰楔内的冰层呈近于直立的带状结构,一层条带冰代表一个年层,冰楔中部的冰层最新,向两侧去,冰层依次变老。

2.砂楔(古冰楔)

砂楔与冰楔形态相似,但裂隙中填充的不是脉冰,而是松散的砂土,叫砂楔。砂楔可从冰楔演变而来,当冰楔内的脉冰完全融化后,砂土代替冰体填充于楔内,形成砂楔,所以又把砂楔看成古冰楔。砂楔也可能是地面在冻裂过程中,砂土直接填充在裂隙中。不管是哪一种成因,砂楔都是在严寒气候下反复冻裂的结果,它是反映古气候的一个重要标志。

砂楔在我国东北北部和青藏高原常可见到,在我国北纬40°的大同盆地海拔1000 m的晚更新世后期(约26000年前)的砂楔,它的深度约为1.2~1.5m,楔口宽0.2~0.3m,网眼直径2.2~3.0m。根据砂楔的规模估算大同盆地在砂楔形成时期的年平均温度比现在低14~15℃。

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