更新时间:2022-08-25 15:26
冻土层中常夹有未冻结层,未冻结层中的水分,经物理作用,水分在地下慢慢凝聚成冰体,使地面膨胀隆起,形成冻胀穹丘。冻胀穹丘的平面呈圆形或椭圆形,顶部扁平,周边较陡,可达40~50度。冻胀穹丘的顶部表面因地表隆起变形,产生许多方向不一的张裂隙。
冻胀穹丘的规模大小不等。一年生的冻胀穹丘的规模较小,高只有数十厘米至数米;多年生的冻胀穹丘规模较大,高可达十余米至数十米,直径从30米到70米。我国现所见到的最大冻胀穹丘位于青藏公路所经的昆仑山垭口,它的高度约20米,长径70~80米,短径30~40米,现尚在发展中。
冻胀穹丘的结构是顶部为1米至数米厚的粉砂土或泥炭土,其下为纯冰的核心,呈透镜体,冰核心的周围为冻结的砂层或土层,往下常有一米冻结层,再往下才是永冻层。
冻胀穹丘有时能产生强烈的爆炸。在夏季气温上升很快时,上部冻结层迅速融化,使土层急剧降低,这时如冻胀穹丘内含有气体,承压力很高的地下水就可能发生喷水爆炸,形似火山喷发。
冻胀穹丘有两种成因类型---封闭型冻胀穹丘和开敞型冻胀穹丘。
封闭型冻胀穹丘的成因是由于冻土层中有层间水,水与冰具有不同温度和不同蒸气压力,因液相饱和蒸气压大于固相饱和蒸气压,造成水分子和蒸气分子的迁移。液相水体上的蒸气水分子不断转移到固相冰体上凝结起来,使冻土中冰体不断扩大,挤压周围土层,而使地面隆起,形成冻胀穹丘。
封闭型冻胀穹丘在形成过程中的聚冰作用,其水分主要是来自附近未冻结的沉积物中的孔隙水,如没有外来水分的补给,形成的冰层较薄。许多封闭型冻胀穹丘常形成于干枯湖泊的底部,因为湖干以后湖底缺少湖水的保温作用,引起湖底的冻结层加厚,未冻结层缩小,使未冻结层中的孔隙水向冻结层凝聚而成冰核透镜体,形成冻胀穹丘。
开敞型冻胀穹丘在形成过程中,有外来水分补给。在未冻结层的斜坡,土层中的水由上坡向下渗透,产生很大承压力的地下水。在冻结过程中,水向冻结面转移形成地下冰层,体积不断膨胀,使地面隆起形成冻胀穹丘。如果地下水位较高,地形平坦,松散层较厚,地下水源补给丰富,更有利于冻胀穹丘的发育。昆仑山垭口的冻胀穹丘发育在两组断层交叉部位上,这里有穿越多年冻土层的地下融道,有丰富水分供给,形成14米厚的地下冰透镜体的开敞型冻胀穹丘。