对冻土认识

　对冻土的认识 摘要 人类活动大多集中在温暖地区或低海拔平原地带，所以对于冻土的认识不是很多. 为什么要研究冻土呢?研究它究竟有什么意义呢? 随着人类活动空间的扩大以及对资源需求的增多，人类逐渐将目光投向了太空、海洋和寒冷的极区。如近四、五十年来，美国、英国、加拿大等国为解决能源危机，加紧开发北极和北极近海的石油和天然气.有比如中国青藏高原冻土有广泛的分布,研究它,对铁路的修建就有很大的意义.我们研究它,不仅只是从其中获得什么,而是在获得的同时注重保护冻土.包括 多年冻土在内的寒区有着自己独特的环境特性，它是一个很脆弱的环境体系，一旦遭到破坏就无法挽回。如果我们了解冻土,了解冻土生存的环境体系,那么我们在开发和利用时就会注重保护,就不会盲目.就不会犯下无可返回的错误. 本文是从冻土的定义,冻土在世界和中国的分布、它的成土条件、成土过程等等来研究它的特性.最后,在了解了冻土的一些特性后,来分析青藏铁路的修建是如何解决冻土问题的,这在我国对冻土的研究中有个怎样的作用. 冻土的定义

　生活在北方的人有这样的体会，在冬天，当气温降到零度以下，如果你到户外挖土，就会发现原来松软的土地现在变得十分坚硬，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，而且如果你不泄气继续挖下去，就会发现这层坚硬的土并不十分厚，在它下面还是比较松软的土。这层含有冰晶的土就是冻土。为什么会出现这种现象呢?因为土壤里面或多或少的都含有水分，但温度降到零度或零度以下，土壤里的水分就会凝结成冰将土壤冻结，这样就产生了冻土.这是我们生活中接触的冻土.地理学中定义的冻土是指地表至 100 厘米范围内有永冻土壤温度状况，地表具多边形土或石环等冻融动形态特征的土壤。冻土包括的土类有冰沼土和冻漠土.

　冻土的地理分布

　 一、 中国冻土的分布 我国多年冻土分为高纬度和高海拔多年冻土。高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭，面积为 38-39 万平方公里。高纬度的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，即往约往海拔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、横断山脉和喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。高海拔多年冻土形成与存在，受当地海拔高度的控制。

　 二、世界冻土的分布 冻土分布主要在高纬度地区和海拔高的地区,也就是说,冻土的分布存在纬度地带性和垂直地带性规律,并且地温一定要达到0℃以下.所以从全球来看,冻土广泛分布在北极圈以北的北冰洋沿海地区,包括欧亚大陆和北美大陆的极北部分和北冰洋的许多岛屿,在这些地方多呈东西延展呈带状分布,在南极分布比较少,因为南极这个高纬度地区主要是海洋,只是在南极无冰盖处有一些分布.前面讲过, 冻土包括的土类有冰沼土和冻漠土,而呈纬度地带性分

　布的冻土以冻沼土为主,而冻漠土主要分布在高山地区,比如我国青藏高原地区和世界的一些高山地区,阿尔卑斯山系和美洲的安第斯山系地区. 成土条件

　一 、气候条件 冻土的形成的气候条件主要考虑两个因素:气温和降水.冻土主要分布在苔原气候区和高山气候区.不管是冰冻土还是冻漠土,都要求气温在零摄氏度以下,冰沼土气温比冻漠土的更低,一般在-10 到-17 摄氏度,冬季气温可更低.冻漠土一般-4 到-12℃.冻土区降水比较少,但是气温低,蒸发少,长期冰冻,土壤的湿度比较大,经常处于水分饱和状态. 植被 由于冻土区气候严寒，植被是以苔藓、地衣为主组成的苔原植被，草本植物和灌木很少,北冰洋沿岸就分布大片的苔藓和地衣. 高山冻漠土区植被为多年生和中旱生的草本植物、垫状植物和地衣. 二、地形、母质 冻土发育的地区，因刚脱离冰川覆盖不久，冰川地形保持得相当完整。冻漠土分布区的地形主要是陡峭的山坡，角锋、刃脊、第四纪和近代冰川所形成的冰斗和冰碛垅堤，宽谷，湖盆的湖积平原等。成土母质的差异较大，加拿大、西伯利亚地盾区是前寒武系基岩。其他地区有古生代各种灰岩、石英砂岩、板岩、中生代的灰岩、红色钙质砂泥岩及近代泥砾和冲积物，残积物，冰碛物，冰水沉积物等。

　成土过程 冻土区普遍存在不同深度的永冻层。在湿冻土分布区，夏季，永冻层以上解冻，由于永冻层阻隔，融水渗透不深，致使永冻层以上土层水分呈过饱和状态，而形成活动层，活动层厚度为 0.6 米至 4 米，若永冻层倾斜，则形成泥流；冬季地表先冻，对下面未冻泥流产生压力，使泥流在地表薄弱处喷出而成泥喷泉，泥流积于地表成为沼泽，因其下渗较弱，泥流、泥喷泉又混和上下层物质，使土壤剖面分化不明显，而在南缘永冻层处于较深部位，水分下渗较强处，剖面层次分化较好。

　在干旱冻土分布区，白天由于太阳辐射强烈，地面迅速增温，表土融化，水分蒸发；夜间表土冻结，下层的水汽向表面移动并凝结，增加了表土含水量，反复进行着融冻和湿干交替作用，促进了表土海绵状多孔结皮层的形成。此外，暖季，白天表土融化，夜间冻结，都是由于由地表开始逐渐向下增温或减温总是大致平行于地表水平层次变化着的，所以，在干旱的表土上，强烈的冻结作用往往形成表土的龟裂。

　在极地冰沼土区，由于低温，蒸发量小，地势低平处排水不畅，土壤水分经常处于饱和状态，致使土壤有机质和矿物质处于嫌气条件下，虽然有机质形成数量不多，但在低温嫌气条件下分解缓慢，表层常有泥炭化或半泥炭化的有机质积累。矿物质也处于还原状态，铁、锰多被还原为低价状态，形成一个黑蓝灰色的潜育层，在高山冻漠土分布区，降水较少，土壤淋溶弱，剖面中往往有石膏、易溶盐和碳酸钙累积，致使土体呈碱性，表土结皮和龟裂等。

　总的来说，冻土成土年龄短，处处呈现出原始土壤形成阶段的特征。

　我国如何解决青藏铁路 建设 中的冻土的问题

　前文中,我们了解了冻土的很多知识,这对我们解决实际问题有很大的帮助,就比如青藏高原的建设就是一次大的挑战,同时也是我们的一次伟大的跨越. 2004 年 6 月 22 日,青藏铁路开始西藏段铺轨,西藏将告别无铁路的历史/而青藏铁路的建设并不是轻松的,它的修建成为世界关注的焦点.作为世界上海拔最高,穿越多年冻土里程最长的高原铁路,其中冻土的解决问题备受瞩目.而2006年7月1日青藏铁路的通车给我们世人一个惊讶一个惊喜.同时也让我们一个疑问,青藏铁路的建设是如何解决冻土问题的. 世界上多年冻土区的大量工程实践也证明：发生病害或破坏的工程建筑多数属高温冻土。而青藏高原是全球气候变化的“启动器”和“放大器”,其升温将高于全球平均值。如果以青藏高原未来 50 年气温升高 2℃来预测,多年冻土将会退化乃至消失,从而引起路基塌陷、桥基失稳。因此,高温冻土加温室效应,使青藏铁路的修筑面临着双重挑战。青藏铁路沿线的冻土现象主要有：冻胀丘、热融滑塌、热融洼地、石海、冻胀草丘、冰锥、冻拔、热融冲沟、石环、斑土等。青藏高原纷繁复杂的冻土环境，成为制约青藏铁路建设的瓶颈。

　目前，青藏铁路现有的冻土工程措施可分为三类。一调控辐射，即在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚、遮阳板，减少到达地面的太阳辐射。二调控对流，即通过路基结构形式强制土体产生对流效应，有效利用自然冷能资源来保护多年冻土，如片石通风路基。三调控传导，路基铺设保温材料、热棒(桩)、加高路基高度等措施，改变土体热传导过程。在青藏铁路，有一种特殊的铁路路基，即在土路堤底部填筑一定厚度片石，上面再铺筑土层的路基。这种多孔隙的片石层通风路基是效果较佳的保护冻土方法，好似散热排风扇，冬季从路堤及地基中排除热量，夏季较少吸收热量，起到了冷却作用，能降低地基土温度 0.5℃以上。青藏铁路片石通风路基长达 111 公里。根据多方面的研究成果，专家们总结出了不同冻土地温带的青藏铁路工程设计原则：对于不良冻土现象发育地段,线路尽量绕避；对于高温极不稳定冻土区的高含冰量地质，采取“以桥代路”的办法；在施工中采用了热棒、片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、铺设保温板等多项设施，提高冻土路基的稳定性。以桥代路措施是目前最可靠的方法，桥梁桩基深入地层二三十米，即使地面冻土有大的变化，也不会对铁路造成威胁，能有效地抵抗未来温度升高的影响。

　青藏铁路的冻土问题解决了,那么青藏铁路建设问题也解决了.它的建设将推动西藏高原特色经济与内地经济的融合，西藏的产业和产品将沿着这条铁路线走向全国和世界。矿产、藏医药、农畜产品和民族手工艺等高原特色产业，都将受益于青藏铁路，从而产生出巨大的经济效益。相信青藏铁路仿佛是一个幸福的探头，引领着人们靠近一个无限神奇的高原！