冬天,在我国北方,人们经常会看到地面出现一些宽度不等的裂缝,有时纵横交叉,这些裂缝就是由寒冻劈裂作用形成的。
土层在负温条件下体积发生收缩,由于土层在不同深度处的温度不同,而体积变化也不同,因此便产生收缩应力。在这种应力作用下,土体便会开裂,这一开裂过程被称为寒冻劈裂,也有人称它为冻裂。寒冻劈裂所产生的裂缝宽度和延长深度和土层的温度梯度、水分状况和成岩程度等有着密切的关系。
以寒冻劈裂为基础,再经反复冻结与融化,便可形成土脉、砂楔、冰楔(脉冰)及冰楔假型。它们的共同特征是在地面形成多边形裂缝,因此统称多边形构造。多边形构造的直径大小不等,小者4~5米,大者20~30米,还有更大的。土脉和砂楔延续深度一般不超过季节融化层;冰楔和冰楔假型可穿过季节融化层延深到多年冻土层内。在苏联西伯利亚北部,可以见到长达20~30米的脉体。
土脉和砂楔:土脉和砂楔是在寒冻劈裂基础上,经反复冻融或者风的堆积作用而形成的,但二者形成的环境有较大的差别。土脉多在湿冷环境条件下形成。地表潮湿,季节融化层的含冰量较大;砂楔多产生在干冷环境条件下,风的作用比较强,季节融化后的含冰量很少。寒冻劈裂夏天若被水充填,冬天水冻结成冰,便形成了季节性冰楔。由于水变成冰后体积增大,因此使寒冻劈裂扩宽加深。春夏季裂缝内冰体融化,部分裂缝空腔被围岩充填,次年冬天,裂缝聚积水又冻结成冰楔,裂缝再次扩宽并往下延深。如此多年,便形成了土脉。如地表温度条件无大的波动,土脉延深到季节融化层底部停止了发展。到目前为止,在我国多年冻土地区正在发展的土脉还没有发现。不过,已经停止生长的土脉还是很多的。不仅在多年冻土地区有,而且在广大季节冻土地区也有分布。
土脉和砂楔
砂楔