冻结岩石作为naturalhistorical地质结构
几期活动形成和冻土的存在交替时期的消失或大幅减少程度可以看出在这个星球的历史的发展。冻土的分布在世界各地在远古时代与古大陆地区冰期发生和冰碛沉积。因此上半年地球的地质历史(25亿年前)冻土不大可能是广泛的,因为平台渣土和大陆地区不发达而放射性加热室内仍很大。然而早期原生代(2.1 - 25亿年前)冻土已经存在在北美大陆和非洲南部。在晚元古代(600 - 10亿年前),它存在在美国北部和南部,格陵兰岛,澳大利亚中部和南部非洲,俄罗斯平台、乌拉尔、哈萨克斯坦、中国南方和韩国。4亿年前的古生代(240)冻土占领(中断)百磅和南部非洲、巴西、美国南部,南极洲,山区的印度、澳大利亚和阿拉伯半岛。在中生代和早期的新生代冰冻的地面不太可能是广泛的。在晚新生代早期(2500万年前)冷却再次发生,一组在上新世和更新世冰期发生的常年冰冻的地面开始仍在进行中。最宽的冻土地区的发展在这种情况下,北美,欧洲,亚洲,南极洲,格陵兰岛。最古老的痕迹永久冻土的存款早更新世(70万多年前)和在那些的上新世晚期(180万多年前)已报告在科累马河低地,阿拉斯加和加拿大。
因此,已知的冰川数据地球的地质历史事件时指出,一些大型的时间间隔冻土将是广泛的。不规则的周期性的原因最大的冰川时代和冻土发展地球仍在讨论和糟糕。冻土是一种可能性的发展只有在地上受到负温度(0°C以下或273.1 K)。这导致了地下水的转变成冰,因此土壤的过渡到定性新(冻)状态。可能或不可能的负面岩石圈表层的温度是由组件的关系地球能量(热)的平衡。可以假定:冰川时代的时期和冻土由于适当的地球上气候变化被天文因素和预定首先与特定构造的发展。raybet雷竞技最新因此利用板块构造为基础在地球上最大的冷却时间可以与巨大的大陆的形成(劳亚古大陆,冈瓦纳,泛大陆等)位于地球的两极之一。
因此应该考虑冻土不是作为一个特殊的现象在地球的历史,但作为一个natural-historical形成过程中发生多次地质发展在世界上很多地方的。同时组成、结构、特殊的结构特性和现有冻土在远古时代的其他特征不太可能已经和现在的一样,受到必要的进化改变按照进化的不可逆性和类型的结石形成。这样的不可逆性在地球的历史体现在逐步替代vulcanogenic沉积形成最初的潮湿,然后由干旱的形式,最后我们可以看到低温类结石形成的流行趋势在别人。同时改变主要化学形成的盆地沉积物化学陆源,开始从新生代,陆源生物的显然是紧随其后。这是关联到一个稳定增长的总面积平台以及迁移的生物群干燥的土地和总生物量的急剧增加。
长期的冻结的材料而具体的形成,改变他们的作文,低温结构类型的cryogenesis低温时,温度制度冰厚度、内容等特点。
由冻土的通常的意思地质结构以负温度,水分含量超过的解冻(薄皮的绑定)水Wunf在给定温度和冰胶结矿物粒子和填补蛀牙,孔隙和裂缝。土壤
(碎屑岩、砂、黏土和泥炭)以及断裂或风化岩浆、变质和cemented-sedimentary岩石构成了冻土。表面冰(河、湖泊、海洋、冰川和其他类型)和地下冰(埋、楔、隔离、表等)和雪积累被认为是在这种情况下,单矿物岩石,而冰被认为是一个特定的矿物。岩石负温度、含水率小于Wun{在给定温度和无冰(单片岩浆、变质,cemented-sedimentary岩石)称为cryotic。
在各种土壤冻结和cryotic材料代表多组分多相毛细管,多孔和经常胶体地面系统最复杂的课题调查。水,通常发生在三个州的聚合:以冰的形式、蒸汽和水解冻。水解冻代表部分束缚水不冻,减少的内容负温度降低。冰和水解冻稳定的动态平衡。从而增加温度冰开始融化,补充解冻含水量与温度的降低而冰内容增加土壤的水解冻。因此冰冻的地面是一个高度动态的系统响应外部的任何改变热力学条件。冻土不同解冻的首先由于其固体的性质,即冰胶结的矿物颗粒,和特定的(低温)纹理和结构的存在。所有这些都是相变条件的地下水在冻结成冰,伴随着各种各样的复杂的物理化学过程。有一个相关的运动(移民)的电影从解冻冷冻水的一部分,与土壤颗粒的凝固和聚合收缩损失的水内容,在冻结前和色散,打破,肿胀和起伏冰冻的地面部分的楔入效应9%体积增加冻结水分迁移到这部分的薄膜。冻结土壤的水分迁移引起地面分化(隔离)大规模冻结(矿物骨架部分)和视觉观察migration-segregation冰层(层状、网状、porphyritic-like,透镜状,等)形成一个特定的低温结构。低温结构硬岩石的各种成因和成分的性质主要取决于孔隙及其分布(裂缝、气孔、蛀牙等)。冰条纹和夹杂物占据的孔隙在冷冻前完全或部分充满水。如果冰的形式视觉夹层和单独的夹杂物在冻土和缺席占孔隙空间形式的冰水泥,形成统一的低温结构称为巨大。从本质上说,在这种情况下,我们正在处理一个低温结构。
冷冻和解冻土壤之间的本质区别是在他们的化学矿物组成和分散度。这是与地球化学的特点和有关风化过程继续在冻土地带。因此,土壤胶结冰的特点是比平时更高的二氧化碳含量,减少条件和酸度明显明显。这对硅酸盐分解建立有利条件和化学元素的迁移,以及较低的离子氧化物的形成和潜育的视野。在这些条件下水合的云母、蒙脱石形成和蓝铁矿等矿物黄铁矿、白铁矿、菱铁矿等积累。特定的地球化学的冻土地带(低温、缺乏交流和氧化过程,沼泽化等)有助于保护植物和动物残骸,形成各种氢的化合物(甲烷、硫化氢)和完成过程的腐殖质形成处于不成熟阶段引起广泛发展不是胡敏酸,而是移动和激进的富里酸和他们有机矿物化合物(fulvates螯合物等)。锋利的强化等过程碳酸化作用和磺化(降水的可溶性盐和方解石的形成,芒硝、石膏降低温度),发生,与低温海水淡化的永冻层孔隙溶液浓度和低温(特别是高可溶性盐)在subpermafrost水域,视野含有海水和卤水的形成与相反的负温度(cryopegs)和地下水水化学再分配,天然气水合物的形成,
物理风化的清单统治(cryoeluvium形成)在化学中多年冻土地区引起广泛分布的差排序碎屑材料,巩固了与冰和特征的明确定义差排序的性质和heteroporosity矿物骨架(低温集团、冰角砾岩等)。的细粒度部分粒度谱(颗粒直径小于1毫米)在冻土地带的显著特征是高尘含量高达60%(或更高版本)。这是连接只与低温风化过程的具体性质(重复冻融)伴随着压裂砂粒子和集聚(凝固)的粘土胶体粒子。正是这个过程提供了一个解释广泛发展的黄土质存款在冻土地带,以优势尘埃粒子的粒级(0.05 - 0.01毫米)。作为一个特定的结果,不同寻常的成分和低温冷冻沉积物的结构特性也有截然不同的属性作为一个整体,而解冻的材料。与物理风化的强劲表现(cryohydration类型的)和强化坡过程(冻结类型的),砂矿矿床残积、融冻泥流冲积和其他(主要是大陆)创世纪主导冻土地带内的沉积地层。
地面结冰发生在地层的形式独立冰的形成——单矿物材料(ice)被广泛开发在冻土地带。冰楔形成霜(温度)裂缝,和冰的身体在各种霜成堆,薄冰存款等广泛分布。
众多分类基于细分的永久冻土的冻结材料对任何一个或几个特性,例如,对冰内容、低温结构、冻土起源和年龄、温度、冻土厚度、等,最近设计了多组分组成的冻土和固有的复杂联系负责它的生存和发展。
一般方法冻土分为epicryogenic和syncryogenic形式对冻结的类型。材料转化为永久冻结状态完成后沉积物的积累及其成岩改造(沉积物转换为岩石的过程),epicryogenic。Epicryogenic岩石单元形成过程中主要是片面的从上面冻结与全球或地区冷却和建立他们的厚度与冻土的加深基础。Syncryogenic岩石形成通常从沉积(盆地和大陆)存款在现有冷冻下层沉积物积累和转换进入冻结状态发生几乎同步(同时在地质时间尺度)。他们总是底部epigenetically冷冻材料和建立冻土厚度的增加表由于沉积物被逐步积累和冻结同时进入常年冰冻状态。一些研究人员描述dia-cryogenic (parasyncryogenic)岩石单元形成最近在冷冻的过程中(从上面和两边)moisture-supersaturated unlithi-fied地面(新沉积的沉积物和砂浆)。复杂的成岩物理化学过程在他们前面的冷冻过程远未完成。融区盆地存款冻结在底部的浅水体条件就是一个很好的例子。epicryogenetic的各种组合,syncryogenetic和成岩地层纵断面形式polycryogenic地层,广泛分布在冻土地带。
应该注意的是,在冻土在坚硬的岩石和沉积物,材料具有负温度,但没有包含冰经常发生。这通常是与挤出的高度可溶盐(氯化物的钙、镁、钠等)从冻结岩石孔隙系统解决方案及其浓度在更深的视野下冻土基地。因此高度矿化的子任务,内部和suprapermafrost水域(200 g / 1和更高版本)发生(在“cryopegs”)的冻结温度取决于溶液中盐的浓度和总是低于0°C。这种负温度与cryopegs地层的厚度变化范围从第十到500或700和更大的,可以1000 - 1500 m和大。
地面冻结显示在不同时期发生在前苏联的领土。据推测Pliocene-Eopleistocene时代的永冻层,形成1 - 2百万年前,保存在厚层组合远北地区的低地,而在其余的领土这类地层通常更新世时期。在永久冻土融化在全新世期间气候适宜期(8 - 4500年前)冻土,称为残余(图4),保存在不同深度的表面。后来,晚全新世期间冷却新冻土形成和残遗的加入和全新世冻土发生后期,主要是在西伯利亚和极北的领土。没有这样的加入这些冻土西伯利亚西部和南部的视野在欧洲北部,因此两层冻土发生。
冻土通常细分对生命周期分为三个品种:1)短期冻土现有几个小时,或几天,从几厘米到第一个十厘米厚;2)季节性冻土现有的几个月,也就是从几十厘米到1—2米的厚度;3)常年冻土已有多年,或数百和数千年,从第一个米到几百米深度。
地表温度的周期变化观察期间每年导致近地表各种热影响,土壤和岩层。的地方没有常年冻结(年平均地面温度是正即fmean > 0°C)的季节性冻结地面开发表面。季节性的冻结层底部解冻地面(或者,在遥远的南方)地面没有被冻结。亦然,在冻土地区,也就是说,
图4所示。改变冻土从南到北的性格:1 -层季节性地面冻结(a)和季节性融化(b);2和3 -当代连续和不连续的永冻层,分别;4 -残遗连续(a)和不连续冻土(b);分别为5和6 -开启和关闭融区;7 -南方现在的极限(a)和残遗冻土(b)。
图4所示。改变冻土从南到北的性格:1 -层季节性融化季节地面冻结(a)和(b);2和3 -当代连续和不连续的永冻层,分别;4 -残遗连续(a)和不连续冻土(b);分别为5和6 -开启和关闭融区;7 -南方现在的极限(a)和残遗冻土(b)。
当fmean低于0°C季节性融化时,即最外层组织的冻土融化在温暖的一年。底部的季节融化层总是冰冻的地面。季节性的冻结深度生产商和季节性融化mtha变化通常从第十厘米几米。月平均地表温度的最大偏差的年平均温度fmean称为温度波动的振幅A0。A0(物理值)的值是数值等于一半的差异平均气温最冷和最热的几个月。温度波动与z深度减少,即阻尼的年度温度波动的振幅。的最大深度的年度波动是明显的即Az = 0时,称为零年度振幅的深度或年度温度波动的深度渗透,汉族。地面的温度超过一年的时期是常数(即fz (i) =常量),称为地面fmean的年平均温度。一年一度的深度层温度波动在前苏联的领土范围从5美元到20米不等。下面这一层地面温度变化按照地热梯度。 Within the area of development of permafrost the mean annual temperatures are in the range from 0°C to — 15°C and lower.
常年冻土现在广泛分布在全球占据了大约25%的地球的大陆和近50%的前苏联的领土。允许对季节性冻土,冻土所占据的面积一样大50%的地球的大陆和近100%的前苏联的领土(图5),巨大的变化在时间以及空间不连续是典型的冻土。因此
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- 图5所示。当代的冻土分布地图在地上:1 - 4 -冻土(类型:1 -冰川;2 -冰;3 -山;4 -平原);5 - 6 -季节性冻土(5 -潮湿;6 -干旱的类型)。
短期冷冻和季节性冰冻层是连续的,拥有相同的上边界,地面,下边界位于不是很伟大的深度(从第一个米)厘米。永久冻土的结构更为复杂,因为上边界位于不同深度从地面的季节性和常年解冻的过程(图4)。在这个连接冻土分为“加入”永久冻土,上边界时正值季节融化层的底部,和“non-joining”之间存在一层地面解冻时表和季节性冻结层的基础。当一个数量的永冻层上面另由融化层,“分层”冻结地层形成。
连续多年冻土从表面通常是发达在北部地区。然而封闭和开放融区经常低于大型水体和存在,也在这些地区,区域内密集地水循环(见图4)。这种融区数量和面积的增加从北方南下的形成在大多数情况下取决于地面的特殊功能表面辐射热的平衡。地区或区域几乎连续的不连续和岛冻土(图6)是公认的性质
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