地下冰

地下冰

地殼岩土內所含凍的統稱。據估計,地球上地下凍的總體積約為地下冰50萬立方千米,占地球上冰體積的2%。主要分布在岩石圈上部10~30米以上的深度內。按其成因劃分為埋藏冰、洞脈冰和構造冰3類。

簡介

地下冰地下冰

地下冰是地殼岩土內所含凍的統稱。據粗略的估計,地球上地下冰(ground ice) 的總體積約為50萬立方公里,占地球上冰體積的2%。主要分布在岩石圈上部10~30米以上的深度內。地下冰是多年凍土地區極為重要的水資源。地下凍的存在對凍土工程和氣候變化等產生極大的影響。

分類

按其成因劃分為埋藏冰洞脈冰構造冰3類。北美文獻中一般不用構造冰這一術語來描述地下冰,而將地下冰分為孔隙冰、分凝冰、侵入冰和脈(楔)冰。雖然在北美早期地下凍的分類中沒有埋藏冰,但由於北極地區大塊地下凍的存在,許多凍土學家已開始重視厚層冰體的埋藏成因。

埋藏冰
 
由地表冰埋藏形成,又稱原生地表地下冰。包括被埋藏的河冰、湖冰、海冰、冰椎冰、冰川冰和多年積雪等。常見於山區埋藏冰能保存多年而不融化(見多年凍土)。
洞脈冰 
由地表水充填於凍土中的洞穴和裂隙後凍結形成,又稱後生土中冰、次生冰。分為洞冰和脈冰兩種:洞冰多形成於石灰岩洞穴區和地下冰融化後產生的熱喀斯特洞穴區;脈冰平面上呈多邊形,為多邊形脈冰,也叫冰楔。(見凍裂)
地下冰

構造冰
 
由土中水凍結形成,又稱原生土中冰、原生冰。分布最廣。包括膠結冰、分凝冰、侵入冰和脈冰。
①膠結冰,為充填在土孔隙和岩石小裂隙中的細小冰晶。由土凍結前存在於孔隙和岩石小裂隙中的水凍結形成,形成條件是土的含水量小或者凍結速度快。
②分凝冰,形成於潮濕的粘性土和粉質土中。在一定條件下,這些土凍結時會發生水分遷移現象(見凍融時水分遷移)。遷移的水分在凍結鋒面後一定距離凍結,排開土粒而聚

地下冰地下冰

冰,形成分凝冰。在有外部水源補給的情況下,土的凍結強度與水分遷移速度之間的平衡如能長期維持,則往往形成大塊分凝冰。這種大塊冰一般厚1~40米,水平延伸幾十米至2000米,分布深度為3~5米至40米,有時可達200米深。分凝冰局限於某處時,往往形成凍脹丘。
③侵入冰,是地下承壓水沿凍土層中的融化通道或沿凍土層與融化層的交界面貫入,再凍結形成。與分凝冰不同的是形成侵入凍的水為重力水。侵入冰在接近地表處形成時,便產生凍脹丘(圖3)。④脈冰,是岩石裂隙中的水凍結後形成的冰。它與多邊形脈冰不同:脈冰是由未凍的岩石裂隙中的水凍結而成,為原生的;多邊形脈冰是凍土遇冷收縮產生的裂隙充水後再凍結形成,為後生的。
地下冰中分布最廣的是膠結冰和分凝冰,其次為多邊形脈冰、脈冰和侵入冰,埋藏冰較少。

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