冻土材料有机矿物及化学成分特征

的有机矿物和化学成分冻结的材料迄今为止，它们的粒度学还没有得到很好的研究。早先，人们把冰(作为一种矿物和岩石)作为大型堆积物和沉积物的组成部分加以研究。然而，季节性和常年冻融不仅引起冰的转变，而且还引起矿物基质的矿物、化学和有机组成的变化。

发生在冻土发育区域的化学过程具有特定的性质，因为这些区域的典型物质主要是酸性中性和还原性的，二氧化碳气体、溶解二氧化碳和富里酸的含量增加。混凝和凝血过程得到广泛发展，从而形成胶体和粉粒大小的颗粒。

冻土的矿物部分通常包括初级水不溶性矿物、次生水不溶性矿物、溶于水的次生矿物、有机和有机矿物化合物。的具体特点冻土是一种新的结构生成矿物，冰的可用性，其结构是由冻土的形成条件及其起源决定的。冰可以填满孔隙，形成夹层、透镜和低温集合体，或者大量的累积冰可以形成以冰楔、注入冰和其他类型的地冰为代表的单矿物岩石。

由于火成岩的物理风化作用而产生的原生矿物及其聚集物变质岩在冰冻地区形成的矿物与这些地区以外的矿物有很大的不同。这首先表现在耐风化性较差的矿物含量增加。次生水不溶矿物以蒙脱石、水云母和北云母为主，通常形成于冰冻区，是层状和带状硅酸盐和长石降解转化的结果。

可溶于水的次生矿物在冻土中以碳酸氢盐的钙和镁、钙和硫酸钠以及氯化钠表示。易溶盐(氯化物和硫酸盐)存在于溶液中，而难溶盐(碳酸盐)通常处于固态。随着冻结沉积物负温度的降低，根据溶解度，首先析出碳酸盐，其次析出硫酸盐。含有结晶水的盐形成结晶水合物，这是冻结沉积物的固体成分。

笼状化合物的可用性是多年冻土区的典型特征。它们通常形成于1000米以上的深度，是甲烷、乙烷、硫化氢、二氧化碳等的有用储量。在重要的永久冻土区的矿藏中，有冰冻层——厚的地层(超过1000米)，含有高盐度的水，在负温度下不会结冰，并含有许多易溶的钙、镁、钠、钾等盐。冰本身在国民经济中起着重要的作用，它以不同的形式——片状、脉状、冰晶等。

永久冻土区的有机物可能以低分解的植被和野生动物残余物及其降解产物腐殖质的形式存在。退化产物在土壤中迁移，形成了北方地区特定的土壤层。对于多年冻土区排水良好的土壤，土壤发育的特征是灰化化和“tialferization”(Ti-Al-Fe)，并形成洪积腐殖质。

在冻土带地区，广泛发育在排水不良地形成的潜沟土。粘土和混合粉质土在长期冻土浅层存在时渗透性低，导致土层分异差。在泥炭层下面有一个潜出的水平层，并逐渐进入床层物质。有时在泥炭层下面，可见不连续的腐殖质堆积粗层。在与冻土交界处，铁和腐殖质含量较高。

在冰冻地区，泥炭土壤广泛发育，这是由于沼泽植被在过度潮湿、缺氧和低温条件下退化造成的。

泥炭土通常被细分为覆盖高架场地(流域、分水岭和斜坡)的上层泥炭和覆盖低地和洼地的低地泥炭。低地泥炭形成于更潮湿的条件下，排水不良，因此，他们的组成不同。低地泥炭含有大量的腐殖质物质(高达30%)和vivianite，具有较高的灰分含量和较少的酸性介质。内涝、泥炭的形成以及植被和野生动物残余物的缓慢退化促进了不同含氢化合物的形成:甲烷CH4、硫化氢H2S等。

冻土有机-矿物骨架的粒度及其矿物组成具有特定的性质。在山区，物理低温风化(低温淋溶)过程发生得最为剧烈，导致坚硬岩石破裂，形成大块、巨石，直至砂质和粉质部分。与山地沉积物不同，低地沉积物不含大块的碎片状物质。然而，在它们的细粒组分中，粉质颗粒占优势。对于山区来说，典型的情况是沉积物质分选很差，在从一种成因类型分选到另一种成因类型时(从残积层分选到距石和冲积层)更加不均匀。这种分异缺乏的主要原因是大岩屑在斜坡上部的强烈堆积，细粒物质向斜坡下部的强烈转移。另一个重要原因与斜坡较湿下部沉积岩中普遍存在的低温降解过程(物理风化)有关。例如，Kolyma附近地区的残积层的分数范围很窄(10 - 30 mm)，剖面上部没有细粒土，出现了沙子和粗粉质颗粒(图7.1)。距石的粒度在10 ~ 30 mm之间，但有许多细粒砂质和粉砂质。在冲积层中，沉积物的最大值向5 ~ 20 mm的组分转移，砂粉含量显著增加，而在细粒粉质颗粒为主的组分中，物质的均一性和分选性降低，即沉积物质发生分异。 On plains, where coarse fragmental material is absent, soils are more homogeneous and sorted.

循环作用条件下破碎岩的强烈低温破裂冻结和解冻由于风化产物分异差，导致孔隙多分散、不均匀，是北方地区的典型特征。颗粒粒度分布的微分曲线(一次和二次)通常具有多模态模式，反映了土壤矿物部分的高度分散。细粒土最常见的模式是胶体、粘土、砂质、细粉质和粗粉质组分。多分散是其特征

图7.1。不同来源的碎片物质的分布(根据Yu.V.)。Shumilov): 1 -残层:2 -距骨;3 -冲积层。

图7.1。不同来源的碎片物质的分布(根据Yu.V.)。Shumilov): 1 -残层:2 -距骨;3 -冲积层。

通常具有多矿物成分的砂、砂质粉粉、粉质粘土和粘土。在重质粘土和砂土中发现的单分散土具有一种独特的模式，并且大部分是单矿物的。

沙质土壤的低温分解导致黄土质沉积物的形成，这是最典型的黄土质土壤季节性融化和冻结。类黄土沉积物的粒度组成相当均匀:粗粉粒(0.05-0.01 mm)占60-90%。类似黄土的土壤是平原和周围山前最发达的沉积物之一。它们以Bol'shezemel'skaya冻原的表层黄土质细物质为代表;在西西伯利亚、雅库特北部和中部等地也发现了类似的矿床。

冻土的有机矿物部分通常被冰固着，这就导致了冰的形成-含有粘土和沙质土壤，卵石砾石，冰角砾岩和冰砾岩。这些土壤的矿物骨架形成的孔隙全部或部分被冰填满。因此，空隙和孔隙度是非常重要的特征，因为它们被冰或未冻结的水填充的程度。冻土的孔隙体积通常较小，不同成因的物质不同，从残积到堆积物和冲积的过程中孔隙体积逐渐减小。

冷石器区粒度分布受物质成因的影响较大。因此，粗粒沉积层是冲积沉积物的典型特征，而在高山地区，这些沉积层主要以冰胶结的破碎物质为代表。在高原低温淋积地层中，以废石组分为主，粉质和粘土组分最多可达25%。在陡坡上砾状的岩石在没有细粒填充物的情况下，由于降解的精细产物被冲刷而形成，而在平缓的山坡上，精细物质不断积累。

典型的多年冻土区冲积沉积物有明显的分类:在河床有粗糙和粗粒沉积物;在靠近河床的浅层处-颗粒较细的物质;而在泛滥平原，粉砂质和粘土沉积物普遍存在。

海洋和晶粒尺寸湖沉积在永久冻土区是由其成因的特定特征决定的。交通工具的河冰冰山对海洋沉积物中粗糙物质的分布具有重要意义。这种物质的色散晕是巨大的。因此，永久冻土区海底沉积物的深水微量组分通常包括砾石、鹅卵石和巨石。

湖相沉积以饱和有机质的粉质粘土和粘土为代表，具有特定的带状层状。在这些沉积物中还遇到了由河流和湖冰搬运的海岸砂夹层和粗糙夹杂物。

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