多年冻土地形的特点和形成-泥流沉积物矿物显微镜
多年冻土区的地形特点
地表特征是地基内冻结条件的表现。在冻结土壤内和其上的建
筑结构必须适应地热变化而引起的融化沉降和其他不利的岩土条件
。更为重要的特性是对于存在地下冰情况，包括冰楔、冰皋、热喀
斯特地形等现象。成型土包括多边形、圆形以及条带状等冻土地表
形态。地下冰特征
冰楔
出现在多年冻土中呈垂直方向的相对较纯(且其上部延伸到多
年冻土表面)的冰体称为冰楔。冰楔上部宽度(1～3m)大于底部宽度
，且高度变化范围从1cm～lOm。在冬季温度下降时，形成了初始张
开的裂缝。在此期间，地基表层“试图”连接在一起，但是受到下
部稳定冻土层的制约。更低的温度以及迅速的降温速率使得土中产
生了更大的张拉应力。当含冰量高时产生的热应变也通常很高，因
为冰的膨胀系数为大多数土颗粒的5倍。当拉伸应力超过冻土的极
限抗拉强度时土体产生开裂形成裂缝。裂缝开始通常仅有几毫米宽
，但是可能向下延伸至几米深。春季融化的雪水充填这些缝隙，当
其冻结后将形成垂直的穿插在多年冻土中的冰脉。当温度在夏季升
高时，多年冻土膨胀，产生水平方向的压应力，邻近土体被挤压上
升。因为在裂缝处相对薄弱，在随后的冬季重新发生热收缩作用易
再次形成张开裂缝，紧接着在春季又有部分雪水充填裂隙后冻结。
在活动层下形成的冰楔通常在地表看不到。重复的开裂、充填及冻
结作用导致冰楔在多年冻土表层附近开始增长，而且形成冰楔和决
定冰楔位置的原裂缝可能在地表出现。这种循环作用产生冰楔体的
过程可能要经历几百年的时间．泥流沉积物。
冰楔可能会单个产生，但是普遍情况是在地表面形成由冰楔多
边形连接的系统。多边形形成的地表裂缝图形与淤泥质土中失水后
形成的裂缝相似。多边形的直径由两个因素确定：①相邻冻结地表
土层的强度变化；②各裂缝附近应力释放区的宽度。裂缝间距与新
形成的裂缝深度(阿拉斯加北部为5～50m)相近的理论。冰楔的增长
导致了地基表面冰楔周围3m范嗣内的土层的上升，并在地表面形成
脊状凸起。显著的脊状隆起和低中心多边形与活动的冰楔增长相关
联。如果融化或侵蚀较为普遍，沿着冰楔多边形的边缘形成细小的
水流坑槽．形成高中心多边形。在不连续多年冻土区当温度升高时
，冰楔现象不活跃。并且较终消失。通常活跃的增大冰楔和冰楔多
边形分布在连续多年冻土区。
