冰冻岩石是自然历史地质构造

在地球的发展史上，可以看到冻土活跃形成和存在的几个时期，与冻土消失或范围急剧缩小的时期交替出现。地球上的冻土在古代时代的分布与古代大陆冰川发生的地区有关，这些地区的冰碛沉积物被发现。因此，在地球地质历史的前半段(25亿年前)，永久冻土不太可能广泛存在，因为台地地块和大陆地区很不发达，而来自内部的放射性加热仍然很大。然而，早在元古代(21 - 25亿年前)，北美大陆和南部非洲已经存在永久冻土。在晚元古代(6 - 10亿年前)它存在于南北美洲、格陵兰岛、澳大利亚、非洲中部和南部、俄罗斯地台、乌拉尔、哈萨克斯坦、中国南部和朝鲜。在古生代(2.4亿至4亿年前)，永久冻土占据了非洲中部和南部、巴西、南美洲、南极洲、印度山区、澳大利亚和阿拉伯半岛。在中生代和早新生代冻土不太可能被广泛传播。晚新生代早期(2500万年前)再次降温并发生了一系列冰川作用，而上新世和更新世开始了地面的常年冻结，这种冻结仍在进行中。在这种情况下，永久冻土发展最广泛的地区是北美、欧洲、亚洲、南极洲和格陵兰岛。在早更新世(70多万年前)的沉积物中，最古老的永久冻土痕迹上新世晚期(180多万年前)在科雷马低地、阿拉斯加和加拿大都有报道。

因此，地球地质历史上已知的冰川事件的数据表明，在几个大的时间间隔内，永久冻土可能已经广泛存在。大冰期的不规则周期性和地球上永久冻土发展的原因仍在讨论中，知之甚少。只有当地面承受负温度(低于0°C或273.1 K)时，才有可能形成永久冻土。这导致地下水转变为冰，从而使土壤转变为质的新状态(冻结)。岩石圈表层出现负温度的可能性或不可能性是由地球能量(热)平衡各成分之间的关系决定的。可以认为，冰川期和永久冻土期是地球上适当气候变化的结果，这种气候变化首先是由天文因素预定的，也与特定的构造发展有关。raybet雷竞技最新因此，以板块构造为基础，地球上最大的冷却时期可以与巨大大陆的形成有关(劳亚大陆，冈瓦纳大陆，泛大陆等)，位于地球的两极之一。

因此，冻土不应被视为地球历史上的一种特殊现象，而应被视为地球各地地质发展过程中反复出现的一种自然历史形成。同时，古代冻土的成分、结构、特定的结构特征等特征也不可能与现在的完全相同，它们根据演化的不可逆性和类型经历了本质的演化变化结石形成．地球历史上的这种不可逆性表现为火山成因的沉积形式逐渐被湿润的沉积形式取代，然后是干旱的沉积形式，最后我们可以看到低温类型的岩石形成的流行趋势。同时，盆地沉积物主要由化学成因向陆源化学成因转变，并从新生代开始向陆源生物成因转变。这与平台总面积的稳步增加有关，也与生物群的迁移有关干燥的土地随着总生物量的急剧增加。

长期的冻结的材料作为一种特定的地层，其成分、低温结构、类型等各不相同cryogenesis，低温年龄，温度制度含冰量、厚度、含冰量等特性。

冻土通常是指具有负温度的地质构造，在一定温度下，水分含量超过未冻结(薄膜结合)的水，冰胶结矿物颗粒并填充空腔、孔隙和裂缝。土壤

(碎屑、砂、粘土和泥炭)以及断裂或风化的岩浆、变质和胶结沉积岩可构成冻土。表面冰(河在这种情况下，地下冰(埋冰、楔形冰、隔离冰、片状冰等)和积雪被视为单矿物岩石，而冰被视为一种特定矿物。在一定温度下，温度为负、含水率低于Wun{且无冰的岩石(整体岩浆、变质、胶结沉积岩)称为冰冻岩石。

在各种冷冻和冷冻材料中，土壤是多组分多相毛细管、多孔和经常是胶体的地面系统，是最复杂的研究课题。水，H20，通常以三种形式聚集:冰，蒸汽和未冻结的水。未冻水是未冻出的结合水的一部分，其含量随着负温度的降低而减少。冰和未结冰的水处于稳定的动态平衡状态。因此，随着温度的升高，冰开始融化并补充未冻结水的含量，而随着温度的降低，土壤中的冰含量增加，而非冻结水的含量减少。因此，冻土是一个高度动态的系统，可以对外界热力学条件的任何变化作出反应。冻土与非冻土的区别首先在于其固体性质，即矿物颗粒的冰胶结作用，以及特定的(低温)质地和结构的存在。所有这一切的条件是地下水在冻结时相变成冰，并伴随着各种复杂的物理化学过程。有一个相关的运动(迁移)膜水从未冻结部分的地面冻结，与凝结和聚集的土壤颗粒收缩和水分流失内容物，在冻结前方以下，并具有分散、破碎、膨胀和起伏地面在冻结部分受到楔入效应，9%的体积增加对冻结的水分在薄膜中迁移到该部分。带水分迁移的土壤冻结导致地面分异(分离)，大块冻结(矿物骨架部分)和肉眼观察到的迁移-分离冰层(分层、网状、斑状、透镜状等)形成特定的低温结构。低温结构不同成因和组成的坚硬岩石的性质主要取决于孔隙的性质及其分布(裂缝、孔隙、空腔等)。冰纹和夹杂物占据了在结冰前完全或部分被水填满的空隙。如果冻土中不存在可见夹层和单独夹杂物形式的冰，而仅以冰水泥的形式占据孔隙空间，则形成的均匀低温结构称为块状结构。本质上，在这种情况下，我们处理的是低温结构。

冻土与非冻土的本质区别在于它们的化学矿物组成和分散程度。这与地球化学和化学性质有关风化过程在永久冻土带内前进。因此，冰固化土壤的特征是二氧化碳含量高于正常水平，还原条件和酸度明显。这为硅酸盐的分解和化学元素的迁移以及低离子氧化物和潜射层的形成创造了有利条件。在这种条件下，形成了含水云母和蒙脱土，并积累了辉云母、黄铁矿、闪石、菱铁矿等矿物。永久冻土带的特定地球化学情况(低温、缺乏交换和氧化过程、沼泽化等)有助于保存植物和动物遗骸，形成各种氢化物(甲烷、硫化氢)，并在不太成熟的阶段完成腐殖质的形成过程，导致腐殖酸的广泛发展，而不是腐殖酸，而是流动和侵略性的富里酸及其有机矿物化合物(黄酸盐，螯合物等)。过程的急剧加强碳酸化作用而磺化作用(沉淀难溶盐和形成方解石，芒硝和石膏下降低温度)，随着多年冻土孔隙溶液的低温“脱盐”和多年冻土下水的低温浓度(特别是高可溶性盐)，含有负温度盐水和盐水的层的形成(低温层)，随着地下水的反向水化学再分配，天然气水合物的形成，

物理风化作用(低温残积层形成)明显优于化学风化作用多年冻土地区导致分选差的碎屑物质广泛分布，与冰胶结，其特征是矿物骨架(低温砾岩、冰角砾岩等)的分选差性质和异质性。永久冻土带内颗粒谱的细粒部分(小于1毫米的颗粒)具有高粉尘含量(高达60%或更高)的显著特征。这仅仅与低温风化过程的特定性质有关冻结和解冻)，同时伴有沙粒的破裂和粘土(胶体)颗粒的凝聚(凝固)。正是这一过程解释了多年冻土带内黄土样沉积物的广泛发展，其特征是尘埃粒度颗粒(0.05 - 0.01 mm)的优势。由于冻结沉积物的组成和低温结构的特殊和不寻常的特征，它们作为一个整体与未冻结物质相比也具有明显不同的性质。与物理风化作用(冰冻型)的强烈表现和斜坡过程(冰冻型)的加剧有关，砂矿矿床在多年冻土带内的沉积地层中，普遍存在淋积、溶蚀、冲积和其他(主要是大陆)成因。

地面冰以独立冰的形式出现在冻结地层中-在永久冻土带内广泛发育单矿物物质(冰)。楔冰沿霜(温)缝形成，各种霜丘、冰盖等冰体广泛分布。

最近，为了冻土的多组分组成和导致其存在和发展的内在复杂联系，根据冻结物质的任何一种或几种特征(例如冰含量、低温结构、永久冻土层成因和年龄、温度、永久冻土层厚度等)的细分，对常年冻土进行了许多分类。

一般而言，冻土根据冻结类型可细分为低温型和低温型。在沉积物积累和成岩修饰(沉积物转变为岩石的过程)完成后，转化为永久冻结状态的物质是外生的。外冻岩单元主要是在全球或区域降温作用下由上而下的单向冻结过程中形成的，并随着多年冻土基底的加深而逐渐增厚。同低温岩石通常是由现有冻结基底上的沉积(盆地和大陆)沉积物形成的，因为沉积物的积累和进入冻结状态的转变实际上是同步发生的(在地质时间尺度上是同时发生的)。它们总是以表观遗传冻结物质为基础，由于沉积物逐渐积累并同时冻结到永久冻结状态，永久冻土水位上升，它们的厚度逐渐增加。一些研究人员描述了最近在水分过饱和的未岩化地面(新沉积的沉积物和淤泥)冻结过程中(从上方和侧面)形成的低温(副异步低温)岩石单元。在冻结过程之前，其中复杂的成岩物理化学过程远未完成。融区在盆地沉积物中，底部结冰条件较浅的水体就是一个很好的例子。在垂直剖面上，低温地层、同低温地层和成岩地层的各种组合形成了多低温地层，在多年冻土带分布非常广泛。

值得注意的是，在多年冻土底部的硬岩石和沉积物中，经常出现负温度但不含冰的物质。这通常与从冻结岩石的孔隙溶液中挤压出高可溶性盐(钙、镁、钠等氯化物)及其在永久冻土底部更深层的浓度有关。因此，出现高度矿化的亚、内和上层霜水(高达200克/1或更高)(在“冷冻池”中)，其冻结温度取决于溶液中盐的浓度，且始终远低于0℃。这种具有低温层的负温度地层的厚度范围从前10米到500或700米或更大，可以是1000- 1500米或更大。

在前苏联领土内的不同时期都发生过地面结冰的情况。据推测，形成于100万至200万年前的上新世-始更新世时期的永久冻土保存在构成极北低地的厚地层中，而在领土的其余部分，这种地层通常是不稳定的更新世时期．在全新世冻土融化期间气候适宜期(8 - 4.5千年前)永久冻土层(图4)保存在距离地表不同的深度。后来，在晚全新世冷却时期，新的永久冻土带形成，残余的永久冻土带和晚全新世永久冻土带的结合发生，主要在西伯利亚和极北地区。西西伯利亚南部和欧洲北部的永久冻土没有这样的连接，因此两层永久冻土的发生。

冻土通常按寿命分为三种类型:1)存在数小时或数天的短期冻土，厚度从几厘米到前十厘米不等;2)存在数月的季节性冻土，厚度从几十厘米到一两米不等;3)常年冻结的土地，存在多年，或数百年，数千年，从最初的米延伸到数百米深。

在一年中观测到的地表温度的周期性变化引起了近地表、土壤和地表的各种热效应岩层．在没有常年冰冻的地方(地表年平均温度为正，即fmean >0°C)，季节性冻土从地表发展而来。季节性冻土层下面是解冻的地面(或在遥远的南方)，下面是未冻结的地面。反之亦然，在永久冻土地区，也就是说，

图4所示。从南向北冻土特征的变化:1层季节性地面冻结(a)和季节性融化(b);2和3 -当代连续和不连续冻土;4 -残余连续(a)和不连续永久冻土(b);5和6 -分别为开放式和封闭式对话;7 -现今(a)和残余永久冻土(b)的南部界限。

图4所示。从南向北冻土特征的变化:1层季节性地面冻结(a)和季节性融化(b);2和3 -当代连续和不连续冻土;4 -残余连续(a)和不连续永久冻土(b);5和6 -分别为开放式和封闭式对话;7 -现今(a)和残余永久冻土(b)的南部界限。

当fmean低于0℃时，发生季节性解冻，即冻土最上层在一年的温暖期解冻。季节性解冻层的下面总是冻土。季节性冻结和季节性解冻的深度通常从最初的十厘米到几米不等。月平均地表温度与年平均温度fmean的最大偏差称为温度波动幅度A0。A0(物理值)的数值等于最冷月和最温暖月的平均温度差的一半。温度波动随深度z而减小，即年温度波动幅度发生阻尼。可察觉年波动的最大深度，即Az = 0时，称为年振幅为零的深度或年温度波动渗透的深度，Han。一年中地面的温度在这里是恒定的(即fz(i) = const)，称为地面的年平均温度fmean。前苏联境内每年温度波动层的深度在5米至20米之间变化。在这一层之下，地温随地温梯度而变化。 Within the area of development of permafrost the mean annual temperatures are in the range from 0°C to — 15°C and lower.

常年冻土现在在地球上广泛分布，占地球大陆的25%左右，占前苏联领土的近50%。考虑到季节性冻土，冻土所占的面积相当于地球大陆的50%，几乎是前苏联领土的100%(图5)。冻土在时间和空间上的巨大变化和不连续是典型的。因此

图5所示。地球当代冻土分布图:1-4 -永久冻土(类型:1-冰川;2 -冰;3 -山;4 -平面);5-6 -季节性冻土(5 -潮湿;6 -干旱型)。

短期冻结层和季节性冻结层是连续的，具有相同的上边界，即地面，而下边界位于不太深的地方(从厘米到前几米)。长期冻土的结构更为复杂，因为由于季节性和常年融化的过程，上边界位于距离地表不同的深度(图4)。在这种情况下，当上边界与季节性融化层的底部重合时，多年冻土又被分为“连接”多年冻土，当在地表和季节性冻结层的底部之间存在一层融化地面时，则为“非连接”多年冻土。当一些永冻层一个在另一个上面被解冻层分开，形成“分层”冻结层。

连续多年冻土从地表看通常只在北方地区发育。然而，封闭和开放的塔利克经常存在于大型水体之下，也在这些地区，在密集的地面区域内水循环(见图4)。这种塔尖的数量和面积从北向南增加，在大多数情况下，塔尖的形成取决于地面的特殊特征表面辐射热的平衡。实际上连续的、不连续的和岛状永久冻土(图6)的区域或区域是根据其性质而确定的

继续阅读:多年冻土带和组成该带的冻结物质的研究历史

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