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图7.6。不同化学矿物组成的土壤未冻水含量对温度的依赖关系:分别是Na- 3 -高岭土、Ca-高岭土和fe -高岭土;4-6 -分别为Ca-、Fe-和na -膨润土。
- 2℃至更高温度，而在水云母粘土，特别是蒙脱土粘土的差异孔隙率曲线上所看到的孔径分布“模糊”模式，则反映在这些粘土的典型矿物组成的光滑曲线Wvnf (t)上。
交换阳离子对水分相组成的影响取决于土壤成分和温度。这种影响只体现在含有蒙脱石族矿物的粘土中。从图7.6的实验数据可以看出，随着单价阳离子膨润土的饱和，可交换性阳离子在未冻水形成中的作用增大。在温度区间0到
- 10℃时，Na+膨润土中未冻水含量最高，Fe3+和Ca2 +膨润土中未冻水含量最低。这是由钠+膨润土几乎完全由胶体大小的微团聚体所代表的事实所解释的。钠基膨润土的细颗粒结构使团聚体间的孔隙尺寸较小，接近颗粒间的孔隙尺寸。
冻土的盐度及其化学矿物成分和分散性是对未冻水和冰的含量产生重大影响的主要特征。盐度对冻结土壤中水分相组成的影响取决于盐的浓度和类型。
图7.7显示了未冻水含量对蛋温的依赖关系
图7.7。(a)孔隙溶液(1和5 - 0.0N, 2和6 - 0.1N, 3和7 - 0.5N, 4和8 - 1.0N)不同CaCl2浓度的重质粉质粘土(实线)和高岭土(虚线)未冻水含量对温度的依赖关系;(b)中粒粉质粘土在- 2℃温度下盐渍化时未冻水含量变化强度(b) 1 - NaCl;2 - FeCl3;3 - Ca(N03)2。
图7.7。(a)孔隙溶液(1和5 - 0.0N, 2和6 - 0.1N, 3和7 - 0.5N, 4和8 - 1.0N)不同CaCl2浓度的重质粉质粘土(实线)和高岭土(虚线)未冻水含量对温度的依赖关系;(b)中粒粉质粘土在- 2℃温度下盐渍化时未冻水含量变化强度(b) 1 - NaCl;2 - FeCl3;3 - Ca(N03)2。
对冻结重粉质粘土和高岭土中CaCl2浓度的影响。与多矿物重粉质粘土相比，CaCl2对高岭石粘土盐渍化后未冻水含量的增加更为明显。盐度对相组成的影响取决于冻土中液相的含量;其初始内容越小，影响越大。
还应强调的是，高度盐渍化土壤的凝固点往往与相同浓度的自由溶液的凝固点相似，因为在这种情况下，孔隙溶液与土壤骨架没有物理化学键。实验数据(图7.7)显示了盐的浓度和类型的重要性。由此可见，在冻结的无盐粉质粘土中添加1%的NaCl足以使未冻水含量发生2倍的变化，而添加等量的Ca(N03)2对未冻水含量几乎没有影响。
自然条件下冻土中水分的相组成由现有的热力学条件和物质的岩相特征决定。因此，“温”与冻土地质成因类型有着密切的联系。在每个遗传复合体的框架内，水分相组成的差异是土壤组成和结构的功能。海洋起源土壤中未冻结水的很大一部分与高盐度、细粒物质、离子交换复合物中Na+的可用性以及这些沉积物的细孔结构有关(图7.8)。大陆相组成有明显的差异
图7.8。冲积(1-8)、距石(9-12)、淋积(13-14)、冰川-海洋(15-20)、冰川(21-22)、海洋(23-28)、冲积-沼泽(29-30)和有机(31-34)土壤中未冻水含量对温度的依赖关系。土壤组成:3-14,19-22 -砂质黏质粉砂;1、2、15-18、25-27—富粘土粉砂;23,24,28粘土;分别为29、30、重度和中度退化泥炭。
图7.8。冲积(1-8)、距石(9-12)、淋积(13-14)、冰川-海洋(15-20)、冰川(21-22)、海洋(23-28)、冲积-沼泽(29-30)和有机(31-34)土壤中未冻水含量对温度的依赖关系。土壤组成:3-14,19-22 -砂质黏质粉砂;1、2、15-18、25-27—富粘土粉砂;23,24,28粘土;分别为29、30、重度和中度退化泥炭。
这可能与冲积沉积物中存在大量的亲水有机物和溶解的二价阳离子和活性阴离子Cl~化合物有关。
在未风化的饱和水强固结岩石中，如砂岩、铝铝石和泥岩，在低至- 10℃的温度下可能发生水分向冰的相变，这是由孔隙尺寸小和材料密度大引起的。由于相关的结构转变，风化作用导致冻结温度升高(图7.9)。
继续阅读:冷冻材料的结构特征
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