土的凍裂指凍土在降溫收縮時因應力作用產生裂縫的現象，主要受溫度變化、岩性及地溫條件影響。裂縫多呈多邊形網狀結構，其規模與深度由溫度較差和年平均地溫等因素決定。
該現象的形成過程與多年凍土活動層動態相關。冬季降溫時，裂縫切入多年凍土層，融雪水滲入凍結形成冰脈；夏季冰脈部分融化，周圍岩土因塑性變形而上拱，地表形成凸起。經多年循環，冰脈發育為冰楔，其中後生冰楔頂寬約1-1.5米，共生冰楔因沉積物堆積規模更大。冰楔融化後充填土體則形成冰楔假型，可作為古氣候研究依據。
不同氣候環境下凍裂產物存在差異：年均溫較高地區，活動層內裂縫充填形成土楔；南極等乾燥寒冷區域，風沙充填裂縫形成砂楔。這些差異反映了凍土區地表形態與氣候條件的關聯性。
基本介紹
- 中文名：土的凍裂
- 外文名：Frost cracking of the soil
- 所屬學科：地質學
其結果是產生寒凍裂縫，將凍土分割成多邊形網。多邊形網的大小主要取決於溫度較差，溫度較差越大，多邊形越小。凍裂深度主要取決於年平均地溫和岩性，一些岩土的凍裂深度能超過活動層，貫入多年凍土層。凍裂貫入到多年凍土中所需的年平均地溫按不同的岩層而不同，對亞砂土、亞粘土層和泥炭層為-2～-4℃，對砂土層為-4～-6℃，對礫石層為-6～-8℃。在北半球多年凍土區北部，冬天所形成的穿過活動層切入到多年凍土上部的寒凍裂縫，春天融雪水流入裂縫後凍結形成冰脈。夏天活動層中的冰脈融化，而多年凍土上部的冰脈仍然凍結。冰脈的生長和多年凍土夏天熱脹產生的應力，使冰脈周圍的岩土因塑性變形而上拱，在地表形成凸起。翌年冬天，由於殘留在多年凍土上部的冰脈比周圍的凍土更容易開裂，所以寒凍裂縫會再次在冰脈中產生。春天融雪水流入後又凍結，使冰脈加大。這樣多年重複，冰脈逐漸增大，形成具有垂直葉理的冰楔（見圖）。這種方式生長的冰楔叫後生冰楔，一般頂寬1.0～1.5米，高3.0～4.0米。如冰楔生長同時地表發生沉積物的堆積，則形成共生冰楔。共生冰楔規模較大，一般頂寬3.0～4.0米、高5.0～10.0米，有的高達40～80米。當冰楔融化時，原來被冰占據的空間為來自周圍和上覆土層中的土所充填，便形成冰楔假型。冰楔假型具有重要的古氣候意義。在北半球多年凍土區南部和季節凍土區北部的凍裂深度一般不超過活動層。在這些地區，春天充填寒凍裂縫的融雪水凍結形成的冰脈，在夏天會全部融化，並被土充填，形成土脈。這種作用多年重複，使土脈增大，形成土楔。在嚴寒、乾燥地區，如南極的無冰地段，寒冰裂縫常切入多年冰土層。但由於乾燥多風，裂縫形成後的充填物是風帶來的砂，便形成砂脈。砂脈多次開裂、充填，最後形成砂楔。
