辽宁省季节性冻土区冰缘地貌的发育机制

辽宁省季节性冻土区冰缘地貌的发育机制

朱俊刘晓黄学勇赵科迪杨丛宁

辽宁师范大学辽宁大连116029

摘要：通过对资料汇总分析以及野外实地考察，明确辽宁省区域内有大量冰缘地貌发育。冰缘地貌所处地区不同，地貌类型也不尽相同，但在海拔高度、岩性、构造影响等方面仍存在一定的共性。分析发现：辽宁省属季节性冻土区，冬季易发生冻融作用，岩石沿冻胀裂隙破坏，寒冻风化弱，岩石破碎后保存完好；岩性质地坚脆，易育节理裂隙，有利于冻融风化形成；区域地质构造复杂使得交叉剪节理发育，岩石破碎。特定的气候、地形、岩性和地质构造等因素形成了该地区独特的海洋性冰缘地貌。

关键词：冰缘地貌；季节性冻土区；海拔高度；岩石岩性

1前言

“冰缘”一词是波兰学者W.洛津斯基首次提出的，原意是指冰川边缘具有特殊气候条件的区域。现在泛指无冰川复盖的气候严寒地区，范围大体与多年冻土区相当[1]，海拔高度多在4000米以上。一般认为，冰缘地貌即是指在多年冻土区，具有一定深度和厚度的冻土层由于气温年度和日变化及水的相态变化，发生周期性的冻融作用而形成的一些独特的地表形态[2]。

但近年来随着对冰缘现象认识的深入，越来越多的学者研究表明冰缘现象不仅仅发生在多年冻土区，在低海拔的季节性冻土区也有可能出现，如吉林长白山石海海拔位置在2000米以上，大兴安岭地区的现代石海分布在海拔1300-1500m区域内。我国对季节性冻土区的冰缘地貌则很少涉及，因此进行季节性冻土区冰缘地貌研究，不仅具有理论意义，更具有实际意义。本文结合辽宁省丘陵地区冰缘地貌情况，对季节性冻土区冰缘地貌的特征与发育机制进行探讨。

2研究区地理概况

辽宁省位于中国东北地区的南部，西临渤海，东靠黄海。该地区地势自北向南，从东西两侧向中间部分倾斜，山地丘陵分列东西两侧向中部平原下降，呈新月形向渤海倾斜。东西两侧山体海拔高度多在500-1000米，少数山峰超过1000米。构造上处于中朝准地台北侧，断裂构造十分发育且多具有走滑性质。气候类型为温带大陆性季风湿润气候，四季温和，光热同期，雨热同季，积温较高，雨量不均，东湿西干，且具有一定的海洋性特点。

3冰缘地貌发育特征

通过对资料汇总分析以及野外实地考察，目前已明确辽东省丘陵地区有大量冰缘地貌发育。老黑山石海集中分布在主峰西北坡海拔高度700-800米地势平缓部位，石流坡相对比较分散，在老黑山南坡和东西坡都有分布，石河主要位于老黑山主峰东南坡山脚下冲沟中。老秃顶子石海集中分布于海拔1300米的山顶平缓坡面处，石河主要集中在海拔850米上下，石流坡广泛分布于场子沟、三道沟、小冰湖沟及北坡顶的海拔820-1300米基岩坡面上[3]。花脖山石海地貌分布于山顶坡度为10°-15°的平缓部位，石流坡地貌分布于自然坡度为20°-35°的山坡上，在冲沟中发育独特的石河地貌[4]。大青山周边石流坡广泛发育，南坡北坡均有分布，石海位于主峰东南坡海拔745-1165米处，是目前辽宁省已知的最长石海。

冰缘地貌是一种气候地貌，在常年性冻土区及季节性冻土区均有可能出现，其形成与发展受控于许多地理、地质、气候因素[5]。辽宁省冰缘地貌所处具体地区不同，外部特征表现也各有不同，有的岩石块体较大，且形状规则，而有的则大小不一，杂乱堆积无分选性。但仍具有一定的共性，无论石海、石河还是石流坡发育的海拔位置均在海拔700-1400米；年平均温明显高于零度，但属季节性低温区，冻结层冬季出现，夏季消失，冻胀裂缝发育，易发生冻融作用；岩体组成各不相同，但岩性坚脆，易发生破碎；区域地质构造活跃。

4冰缘地貌机制探讨

4.1冻融作用

冰缘地貌的发育主要取决于当地的气候、地形和岩性[6]。气候环境影响着冰缘现象的形成发展，辽宁省位于暖温带与中温带交界处，属季节性冻土区，其冰缘地貌与西部大陆性冰缘地貌成因明显不同。该地区属季节性冻土区，地表层冬季冻结、夏季全部融化，部分岩体冻胀裂缝发育。反复的冻融作用循环对岩体产生破坏作用，使得裂隙不断扩展，岩石沿着裂隙被破坏成规则的矩形块体，并产生位移。季节性低温，使得岩体破碎，因此在第四纪冰期时，该区域环境虽不利于冰川发育，但形成冰缘环境的条件具备。

4.2相对较高的海拔

无论是古冰缘还是现代冰缘都是以山体为依托发育的，山地构造抬升是冰缘启动重要条件[7]。随着海拔高度的增高，温度降低，冻土厚度会随海拔的增高而增大，更容易冻融作用的进行。同时，海拔较高的山体部位，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，促使岩体的剥蚀速率加快，有利于冰缘地貌的形成。经野外实地考察，明确老黑山（海拔高度1029米）、老秃顶子（海拔高度1325米）以及花脖山（海拔高度1336米）、大青山（海拔高度1224米）在第四纪时期有大量冰缘地貌发育，且以上地区的冰缘地貌无论石海、石河，乃至石流坡均位于海拔700米以上。由此可以，相对较高的海拔是辽宁省丘陵地区冰缘地貌发育因素中不可或缺的一部分。

4.3岩性坚脆

形成石海、石流坡的母岩通常比较坚脆，如古生代以前的各种灰岩、石英砂岩、磁铁石英岩、花岗岩等[8]。老黑山地区下伏基岩为元古界青白口系永宁组灰白色、紫色、紫灰色厚层石英砂岩、含砾石英砂岩、细砾岩等，粗粒结构，厚层状构造[9]。花脖山地区为震旦系下统钓鱼台组地层分布区，页岩、泥灰岩、长石砂岩、砾岩。老秃顶子地区为永宁组、钓鱼台组、南芬组、桥头组，长石砂岩、砾岩。大青山地区为义县组中、基性火山岩夹中酸性－酸性和碱性火山岩及沉积岩。在物理风化作用下，长石类岩石易沿解理面破碎，表层厚重的基岩不断剥蚀并脱落到地表，在地表被进一步破坏。而火山岩形成于高温高压，岩性坚硬，不发育节理，但因矿物质种类多，内部矿物抗风化能力差异大，风化时会分裂为大小不一的块体。

4.4活跃的地质构造

大青山地区位于辽西地区，主要构造类型为断裂构造和火山机构[10]。北东向发育有较大规模性质不明断层。除此之外，其西侧，还有一条东西向复合断裂带，自青龙断裂开始，至大青山止。另根据辽宁省区域地质志，该地区火山活动至少经历了3次火山喷发-塌陷沉积的过程[11]。区域地质构造复杂，构造活动活跃。

老黑山及其周边区域发育有东西向的步云山--猴石岭--老黑山向斜构造，北东向断裂构造带贯穿步云山区并和向斜构造相交，使燕山期花岗岩类岩体沿其两组构造的交汇部位侵入[12]，挤压特征明显，岩石以脆性破裂变形为主。当花岗岩类岩体形成以后，应力场形成了由南向北，由北向南的对扭，形成了蚀变构造破碎带。老黑山位于构造破碎带的边缘，剪节理发育密度大，成群出现。受不同方向应力场控制，节理交错形成交叉剪节理。当剪应力超过岩石的抗剪强度，在岩体当中产生剪破裂面，节理面光滑平直，岩石沿节理面被破坏，形成大小不一的块体。

5总结

⑴经过资料的汇总分析以及部分区域的现场实地勘察明确，在该区域范围内，冰缘地貌不同于西部大陆性冰缘地貌，有其独特的特征，且具有一定的共性。发育的海拔位置均在1400米以下；虽属季节性低温区，但年平均温明显高于零度；岩性坚脆，易发生破碎；地质构造活跃。

⑵通过对该区域的冰缘地貌形成的发育机制进行分析，得出该处冰缘地貌具备基本的冰缘环境条件。辽宁省冰缘地貌的发育是气候、地形、岩性和地质构造等复杂因素共同作用的结果。

地质作用是一个漫长的过程，目前辽宁省已不具备形成冰缘地貌的气候条件，石河和石海也基本不再活动，受限于古气候环境等难以恢复，我们无法进行验证。但通过这些遗留下来的古地貌，我们可以对过去的气候环境、地质作用等因素加以了解，也为古环境恢复提供了佐证。

参考文献：

[1]严钦尚．地貌学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，1985．

[2]邱国庆，刘经仁，刘鸿绪主编.冻土学词典.甘肃科学技术出版社发行.1994年5月.

[3]刘剑刚，张华，伏捷，何红，伏乾科，祝业平，兰玉波，王颖，马明军.辽东山地老秃顶子冰缘地貌特征及其环境意义[J].冰川冻土，2014，（06）：1420-1429.

[4]樊耀武，申京亮，杨磊，吕金龙.浅谈石海、石流坡的分类以及对工程的影响[J].铁道工程学报，2010，（04）：15-18.

[5]周幼吾，郭东信，邱国庆，等.中国冻土[M].北京：科学出版社，2000：170-194.

[6]张华，刘剑刚，伏捷，孙明扬，罗璇，何红，祝业平，兰玉波，王颖，马明军.辽东山地老秃顶子冰缘地貌植物群落类型及基本特征[J].冰川冻土，2015，（02）：500-510.

[7]张威，刘锐，魏亚刚，柴乐，王斯文，刘亮.秦岭太白山冰缘地貌特征与环境[J].干旱区资源与环境，2016，30（10）：171-178.[2017-09-26].DOI：10.13448/j.cnki.jalre.2016.336

[8]樊耀武，申京亮，杨磊，吕金龙.浅谈石海、石流坡的分类以及对工程的影响[J].铁道工程学报，2010，（04）：15-18.

[9]秦松贤，吕贻峰，李江风.辽宁庄河地区构造变形及构造演化初探[J].辽宁地质，1995，（02）：81-90.

[10]周福庆.辽宁大青山地区铀成矿地质条件及找矿方向[J].地质与资源，2008，（03）：190-193.[2017-09-29].DOI：10.13686/j.cnki.dzyzy.2008.03.011

[11]辽宁省地质矿产局．辽宁省区域地质志［M］．北京：地质出版社，1989．550—551．

[12]程发，曹桂珍.步云山地区含金岩体的分析与研究[J].科技创新导报，2013，（14）：132.

作者简介：

朱俊，男，（1993-），硕士研究生在读，第四纪地质学专业