冻土微结构
冻土的微结构是指从未冻结材料继承的微结构和微结构特征以及在冻结和冻结状态下获得的微结构和微结构特征的总和。微结构的概念包括冻土表面的大小、形状、图案、组成冻土的元素的数量比例及其相互关系的性质。微观结构的定义是表征冻土元素在空间上的相对排列和分布的属性的总和。
冻土微观结构的元素包括主要矿物颗粒、颗粒及其组成矿物骨架的团聚体、冰晶、未冻结的水、空气夹杂物和一般小于1毫米的外来掺合物。
冻土中的冰晶包括冰胶结物和各种冰夹杂物。在用冰填充孔隙的过程中，可以识别出以下几种冰胶结:在邻近的袖口中发现袖口式(接触)以及骨架颗粒和团聚体之间的接触;膜:包裹在骨架的颗粒和聚集物表面的膜状结构，部分孔隙未被填充;孔隙型，完全填满孔隙;基型，占物质的主要质量，并划分矿物骨架的颗粒和聚集物。还有针冰水泥的ablimation起源:以冰针状体的形式孤立于孔隙中以及颗粒和团聚体的表面。除了这些，还有
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- 图7.12。同期冻结粉质粘土的透镜状层状低温纹理(图片G.I. Dubikov)。
也是块状、斑岩状、环状、层状和格状的低温微结构。总的来说，它们的主要类型与研究充分的低温宏观结构相似。然而，与后者不同，微观结构在更大程度上是弯曲的、不连续的和不一致的。
冻土的微观结构具有较大的非均质性。低温显微组织的形成一般受堆积和冻结条件的控制。一般来说，冻土有两种主要的遗传类型:表观遗传和同生遗传。
后生冻土的微观结构反映了其冻结前的微观结构和微观结构特性。这些特征表现为矿物骨架的聚集程度、致密性和冰分离的遗传性质。因此，Salekhard套粉砂质粘土冰海矿床在冻结前经历了一段岩化阶段，其矿物骨架具有与非冻结矿床相似的基质样微观结构。冰水泥和冰夹杂物的形态以及相邻区域的微结构(图7.13a)表明了冻土的独特特征。
用a表征了同生冻土的微结构
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- 图7.13。外生(a)和同生(b)冻结粘土的微观结构:1 -冰;2 -矿物颗粒。
具有较高冰含量的特殊性质，基础冰胶结占优势，并出现松散的有机矿物骨架(图7.13b)。根据V.V. Rogov的说法，这种微观结构是典型的冰杂岩同生冻结沉积物，其特征是松散的有机矿物骨架被基础冰胶结物划分为0.2-0.3 x 0.5-2 mm的集料。除了冰水泥，还有0.1-0.2毫米厚的冰透镜和带，晶体轴几乎垂直。
冻土的微结构和微结构与粒度密切相关(图7.14)。粗糙的和沙质的材料是非粘性的，有一个巨大的低温质地。它们的矿物骨架在冻结时没有任何变化。结构单元之间的接触是点型的。无论冻结状态如何，水都被保留在孔隙中或部分被挤出。冰水泥的类型从针状、袖口型到基底型不等。
冻结富粘土的微观结构与粗糙土的微观结构不同，是由于物理化学作用，使矿物骨架、团聚体和空隙的形态和大小发生了很大的变化，形成了冰的斑状夹杂物和偏析微纹影。在具有纹影低温纹理的矿物插层中，冰以单个晶体的形式存在，排列在矿物颗粒及其聚集物之间，以及以平行于纵向延伸的链的形式存在，这是冰水泥和微纹影之间的过渡(16)。冰晶在微纹影中呈柱状，很少呈板状，形状有规则
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- 图7.14。根据光学(/)和电子显微镜(II)数据，不同粒度冻土的微观结构:a -砂;B -粉质粘土;1 -冰;2 -矿物颗粒。
直边，其主光轴通常垂直于纹影的纵向延伸。
冻结粘性土的微观结构在很大程度上取决于其矿物组成。首先，当土壤骨架中存在蒙脱土、高岭石和水云母群的粘土矿物时，这一点是明显的。其晶体化学结构的差异体现在冰水泥颗粒、团聚体和夹杂物的形态以及冰水泥与未冻水的定量比值，以及与物理-化学和物理-机械过程的热和质量交换强度，从而产生特定的低温微观结构(图7.15)。典型的是松散无序结构的条状集料，在集料空隙中均匀分布着等距冰水泥夹杂物
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- 图7.15。冻结高岭石(a)、未冻结蒙脱土(b)和冻结蒙脱土(c)粘土的微观结构。
高岭石粘土。高岭石粘土中水分迁移的有利条件促进了冰的分离，冰微纹的厚度从百分之一毫米以上不等。冻结蒙脱土微结构的一个显著特征是细胞微结构。矿物块的微观结构和冰纹的大小是由冻结条件决定的。一般来说，这些块体通常具有紧凑的集料结构和少量的冰水泥，这是由于水分从中心向边界冰框架的各个方向迁移导致矿物骨架的局部收缩所解释的。水云母粘土微观结构的一个特征是不规则形状的狭缝状孔隙，受颗粒和聚集体形态的制约，具有叶状骨架，表面略弯曲，边界弯曲。
冻结细粒土的微结构反映了冻结前存在的微结构的继承性。在继承的特点是他们的无结构的性质，层压与可用的聚集体，等等。因此，来自季节性解冻层的未扰动粉质粘土样品显示:致密的土壤团聚体;斑状冰夹杂物，部分气孔未被冰填充;“冰雪覆盖的地方”实际上是不存在的。扰动粉质粘土样品的微观结构特征是:砂质粉质组分分布均匀，团聚体呈圆形、等距、致密度较低，不存在纯粘土层，孔隙较大，同时存在孔隙冰胶结和冰微纹影。
初始微观结构的重构在很大程度上受冻结状态的影响。冻结速率越高，构造元素的分布和相关性越均匀;它们的平均尺寸减小了;冰微纹影越来越少，越来越频繁。水分流入条件下土壤冻结导致矿物骨架聚集不良，团聚体小而疏松，基面冰胶结为主，冰微纹频繁存在。在不渗水的情况下，形成致密的骨架，具有大团聚体和多孔的冰水泥和罕见的冰微纹。在粘土中循环冻结的一定制度下，由于组成土壤的物质的分化，形成了圆形微结构(16)。
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