Woher kommen dieses „gebrochene Eis“, die „Kreise“ und der „Schotter“, die auf dem Boden wachsen?

Permafrost, ein besonderer Bodentyp mit Temperaturen unter null Grad Celsius und Eis, ist in den hohen Breitengraden und Höhenlagen der ganzen Welt verbreitet, beispielsweise im Großen und Kleinen Khingan-Gebirge meines Landes und auf dem Qinghai-Tibet-Plateau.

Permafrost hat ganz besondere Eigenschaften und kann daher eine Vielzahl besonderer Permafrost-Landformen bilden. Die in diesem Artikel erwähnte „schwarze Magie“ wird durch Permafrost verursacht.

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Das Grundwasser tritt aus.

Eine wichtige Voraussetzung für die Bildung von Permafrost ist das Vorhandensein von Wasser im Boden. Wenn dieses Wasser ständig gefriert und schmilzt, entstehen viele interessante Landformen.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei Bodeneis um Eis, das im Permafrost gebildet wird, darunter kondensiertes Eis, vergrabenes Eis, Adereis usw. Bodeneis ist in Permafrostgebieten eine äußerst wichtige Wasserressource. Die Existenz von Bodeneis hat große Auswirkungen auf die Permafrostentwicklung und den Klimawandel.

Unterirdisches Eis. Bildquelle: Wikipedia

Frosthebungen sind Geländeformen, bei denen sich der Boden aufgrund der Zunahme des Eises unter Gefrierbedingungen nach oben ausdehnt. Insbesondere im Winter gefriert die geschmolzene Schicht von oben nach unten und von unten nach oben, der wasserdurchlässige Abschnitt schrumpft und das Wasser auf der gefrorenen Schicht steht unter Druck. Gleichzeitig wandert das Wasser beim Gefriervorgang, wodurch eine Eisschicht entsteht. Wenn sich die gefrorene Oberfläche nach unten ausbreitet und der Druck des Wassers auf die gefrorene Schicht größer ist als die Festigkeit der darüberliegenden Erdschicht, wölbt sich die Oberfläche und es bildet sich ein Frosthebungshügel.

Frosthebungshügel sind eine Art gefrorene Landform, die in Permafrostgebieten in meinem Land häufig zu sehen ist. Der Durchmesser des Frosthügelbodens variiert zwischen einigen Metern und mehreren zehn Metern, die Höhe beträgt 1 bis 2 Meter, manche erreichen sogar 3 bis 5 Meter. Auf der Oberfläche von Frosthügeln sind häufig kreuz und quer verlaufende Risse zu sehen. Der größte bekannte Frosthebungshügel in China befindet sich am Abschnitt 62 der Qinghai-Tibet-Autobahn. Er hat einen Bodendurchmesser von 40 bis 50 Metern und ist 20 Meter hoch .

Querschnitt eines Frosthebungshügels. Bildquelle: Wikipedia

In Permafrostgebieten sind silbrige Eiskörper teilweise schon von Weitem zu erkennen. Das sind Eiszapfen. Wenn die geschmolzene Schicht im Winter wieder gefriert, steigt der Grundwasserdruck, das Wasser durchbricht die darüber liegende Bodenschicht und tritt an die Oberfläche. Das Eis am Überlaufauslass vergrößert sich allmählich, steigt auf und nimmt eine kegelförmige Gestalt an . Das Überlaufwasser gefriert während des Fließens und breitet sich entlang des ursprünglichen Fließwegs des Grundwassers aus, wodurch Eiskegel entstehen.

Die Formen und Größen von Eistüten variieren stark. Manche haben einen Durchmesser von zwei bis drei Metern, andere erstrecken sich in Form von Eishängen über Dutzende oder gar Hunderte von Metern, manchmal mit mehreren Überlauföffnungen. Eiskegel kommen in Permafrostgebieten sehr häufig vor.

Schmelzende Eiszapfen. Bildquelle: China Science Expo

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Gefrorener Boden kreist auch gerne

Haben Sie schon einmal Kieskreise gesehen? Der einzigartige Gefrier-Tau-Sortiereffekt des Permafrosts trennt unterschiedliche Substanzen, sodass dieses „Kreisphänomen“ eher in Permafrostgebieten auftritt. Steinringe und Frostaufhebungsgrasringe sind typischere „kreisförmige“ Landformen .

In der flachen und gemischten Oberflächenschicht konzentrieren sich nach der Frost-Tau-Sortierung Erde und kleine Gesteinsbrocken in der Mitte, und die Gesteinsblöcke sind an den Rand gedrängt, sodass polygonale oder nahezu kreisförmige Formen entstehen, als hätte jemand die Steine ​​bewusst in einem Kreis angeordnet. Diese Art gefrorener Landform wird als Steinring bezeichnet.

Steinring. Bildquelle: Wikipedia

Der Bereich, in dem der Steinring entsteht, muss aus einem Gemisch aus grobem und feinem Gestein sowie Erde bestehen, außerdem muss ausreichend Wasser vorhanden sein und die Temperatur muss über einen längeren Zeitraum um die Null Grad Celsius schwanken . Nur so können die im Boden vermischten Steine ​​herausgedrückt werden.

Steinringe findet man häufig im Flachland unweit von Flussstränden oder an Flussmündungen aus Bergen, da dort die Voraussetzungen für die Bildung von Steinringen gegeben sind.

Der Frosthebungsgrasring bildet einen polygonalen oder nahezu kreisförmigen Rasen auf der Bodenoberfläche, mit freiliegenden Felstrümmern und Kies dazwischen . Dies ist eine relativ seltene periglaziale Landform in Permafrostgebieten. Es ist in der Mitte rot und gelb und rundherum smaragdgrün, was blendend ist. Über den Entstehungsmechanismus und -prozess sind sich die Wissenschaftler derzeit noch nicht im Klaren.

Frostaufhebungsgrasring. Bildquelle: Referenz [1]

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"Kies" im gefrorenen Boden

Aufgrund vorhandener Risse zerbricht das Gestein beim Gefrieren und Ausdehnen von Wasser in viele kleine Stücke, oder aufgrund von Temperaturschwankungen dehnen sich die Mineralien, aus denen das Gestein besteht, ungleichmäßig aus und ziehen sich zusammen, wodurch das Gestein bricht . Dabei fallen eine Vielzahl kantiger Steine ​​und Gesteinsschuttstücke unterschiedlicher Größe an. Unter der Voraussetzung eines flachen Geländes bleibt der Großteil des Gesteinsschutts an Ort und Stelle und bildet eine Kiesdecke, die den Boden bedeckt. Dies ist das Steinmeer .

Steinernes Meer. Bildquelle: Wikipedia

Steinmeere sind auf dem Qinghai-Tibet-Plateau meines Landes, in den westlichen Bergen und in der nördlichen Permafrostzone des Großen Khingan-Gebirges verbreitet. Damit ein Felsenmeer entstehen kann, müssen die Gesteine ​​nicht nur hart, spröde und rissig sein, sondern es müssen auch bestimmte hydrothermale Bedingungen erfüllt sein. Das heißt, das Gestein muss eine bestimmte Menge an Feuchtigkeit enthalten, die Temperaturänderung der Feuchtigkeit muss groß sein und die Temperatur muss über einen langen Zeitraum um 0 °C schwanken.

Die materielle Herkunft und die Formation von Felshängen ähneln im Allgemeinen denen von Felsenmeeren, aber beide treten an unterschiedlichen geomorphologischen Standorten auf. Steinmeere sind oft auf sanften Berggipfeln zu sehen, während an Berghängen felsige Hänge zu finden sind.

Die Steine ​​und Gerölle am Felsflusshang entstehen nicht nur durch Frostverwitterung am Hang, sondern werden auch aufgrund der Schwerkraft den Berg hinabgerollt. Dadurch wird festgestellt, dass die Zusammensetzung des Schutthangs oben fein und unten grob ist, wobei sich oben überwiegend kleine Gesteinsfragmente und unten vor allem große Steine ​​befinden .

Steinhang. Bildquelle: Wikipedia

Schutthalden sind eine häufige periglaziale Landform in Permafrostgebieten. Es ist im Großraum Khingan sowie in den Hochgebirgen und Permafrostgebieten der Hochplateaus im Westen meines Landes weit verbreitet und kann fast überall beobachtet werden.

Unter natürlichen Bedingungen sind Oberflächenmaterialien oft eine Mischung aus groben und feinen Materialien. Da Stein und Erde eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit haben, gefrieren sie unterschiedlich schnell. Kies hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und gefriert zuerst. Wasser wandert in die Nähe des Steins und bildet in der Nähe Eis. Nachdem das Wasser zu Eis geworden ist, dehnt es sein Volumen aus, wodurch der Kies in Bewegung gerät. Auf diese Weise werden Grobstoffe und Feinstoffe getrennt. Wissenschaftler nennen dieses Phänomen Gefrier-Tau-Sortierung, weil es verschiedene Substanzen wie ein Sieb trennt.

Steinstreifen entstehen, wenn der Kies am Felshang wiederholt gefriert und auftaut und durch Frost und Tau sortiert wird, wodurch sich der Kies in tiefer gelegenen Stellen sammelt und sich dann aufgrund der Schwerkraft den Hang entlang nach unten ausbreitet. Daher kommen Steinstreifen häufig zusammen mit Felsfließhängen vor, und Kies und feinkörnige Materialien sind streifenförmig entlang des Hangs angeordnet .

Steinstreifen sind die „Brüder“ der Steinhänge. Bildquelle: Wikipedia

Die durch Frostverwitterung entstandenen Steine ​​und Schuttstücke sammeln sich unter der Einwirkung der Schwerkraft in der Rille unter dem Hang. Der Kies bewegt sich langsam entlang der Rille nach unten und bildet einen kleinen, mit Steinen gefüllten Fluss, der daher den Namen Shihe trägt.

Das Steinmeer, der Steinhang und der Steinfluss sind Brüder desselben Clans und es besteht eine organische Verbindung zwischen ihnen. Sie treten oft gleichzeitig im selben Berg auf. Der Berg ist oft mit riesigen Felsen gepflastert, die Hänge sind mit Kies bedeckt und die Ausläufer sind mit Kies bedeckt, der Bäche bildet .

Steinfluss. Bildquelle: Wikipedia

Die „Kiessteine“ der Natur können nur entstehen, wenn sich die Felsen in einer speziellen Permafrostumgebung befinden. Obwohl seine Form seltsam ist, kann er den Menschen nur dann einen anhaltenden Schock versetzen, wenn die Menschen die fragile Permafrostumgebung sorgfältig schützen.

Quellen:

[1] Hjort, Jan. (2006). Umweltfaktoren, die das Auftreten periglazialer Landformen im finnischen Lappland beeinflussen: Ein numerischer Ansatz.

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Produziert vom Earth Story Team

Produzent｜China Science Expo

Eingereicht von: Computer Information Network Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften