第 6 4卷 第 5期 2 o 0 9年 5月 地 理 学 报 ACTA GE0GRAP HI CA SI NI CA Vo 1 6 4 NO 5 M a y ， 20 09 疏勒河源区的多年冻土 吴 吉 春 ， 盛煜 ， 李静 ， 王杰 ( 1 中国科学院寒区旱区环境与T程研究所 冻土T程国家重点实验室 ，兰州 7 3 o O o 0 ； 2 中国科学院寒 区旱 区环境 与工程研究所 冰冻 圈科学 国家重点实验室 ，兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘 要 ：疏 勒 河 流 域 地 处 祁 连 山 西 段 气 候 极 端 干 旱 2 0 0 8年 6月在 疏 勒 河 源 区海 拔 3 7 2 9 3 8 9 0 m 的不同地面 、地形条件下在 5个点上布设 了 1 O眼钻孔进行钻探勘察 并布设测 温管定期监测地温 根据勘察和测温资料 确定 了疏勒 河流域内多年冻土下界高程在 3 7 5 0 m 左右 查 明河谷 中松散地层 以冲积层 为主 ，多为粗颗粒土 ，多年冻 土含冰量普遍较低 。局地 因素对 多年冻土状 态影 响明显 其 中坡度差 异可以使地温相差 0 5。 C坡 向的差异可 以使 地 温相差 达 1 O o C：地层 水分 含量对浅 层地温 的影响甚 至超过坡 向的影 响 ；地面 状态 的差异 ， 造成地温 、活动层厚度 等方面的显著差异 。与祁连山中东部地 区相 比 疏勒河源 区多年冻土 几乎没有生态过程 的影 响 多年冻土形成 和保存 受气候驱动 基本 上代 表了一类 干旱气候 条 件下的多年冻 土特 征 关键 词 ：疏勒河源 区 ；干旱条件 ；多年冻 土 ；祁连 山 l 引言 祁 连 山 处 于青 藏高 原 东 北缘 。是 我 国季 风 区 、非 季 风 区 、青 藏 高 原 区三 大 气候 区 的 交 汇点 受 高原 气 流 场 的影 响 ，夏 季 西南 季 风 和 东南 季 风 最 远可 以影 响 到黑 河 水 系 ，以 西地区主要受西风气流的影响【 l 1 受宏观大气环流格局和高大地形的影响 ，祁连山地区 降水量呈现 自东 向西递减 的趋势 s 一祁连 山冰川雪线的高度具有 自东向西逐步升高的趋 势 5 1 6 】 ：同样 ，祁连 山地 区冻土 调查 也证 实 ：多年 冻 土下 界有 相 同趋 势 _7 j 。截 至 目前 ，祁 连 山地 区 的 比较集 中的 多年 冻 土调 查 、研 究 工 作包 括 ：2 0世 纪 6 0 7 0年 代木 里 、江仓 矿 区 建设 、8 O 年 代 中期 宁张 公路 ( 2 2 7国道)勘察 、2 O 0 4年祁 连 山 区公 路冻 土勘 察 & 以及 正 在 进行 的柴木 ( 柴 达尔 一 木里)地 方铁 路 项 目均 处 在 山 区 中东段 ，对祁 连 山西 段 多年 冻 土 特征了解相对较少 王绍令在 1 9 9 2年对祁连 山西段喀可 图地区极大陆型干寒 区的多年冻 土及冰缘现象进行 了观察和推断l l0 从我 国陆地干湿度区划 ” 】 看 。我国干旱地区多年冻土 主要 存 在 于青 藏 高原 西 部 西 昆仑 地 区 和祁 连 山 西段 其 他 多年 冻 土 区均 处 于 半湿 润 或半 干旱 地 区 由于某 些客 观原 因 ，对 干 旱 条件 下 的多 年冻 土研 究 ( 特 别 是冻 土 特征 研究 ) 并 不 多【 1 2 】 位 于祁 连 山西段 的疏 勒河 源 区按 陆地 表层 干 湿指数 区划属 于半 干旱 区一 干旱 区边 缘地 带， 地 表呈 现 干寒 气 候条 件 下 的草 原一 荒漠 景 观， 与祁 连 山 中东段 半 干旱一 半 湿润 条件 下景观差异显著， 有利于对比研究干旱气候条件下的多年冻土特征 。2 o 0 8年 6月在疏勒河 源区开展多年冻土调查 完成钻孔 l 0眼 并布设测温管进行地温监测。本文利用本次调 查结果 简单论述地处祁连 山西部 的疏勒河流域多年冻土情况 并与东部地 区进行 比较， 试 图阐述干旱气候条件下多年冻土的某些特征 收稿 日期：2 0 0 8 一 l 0 2 7 ：修订 日期：2 0 0 9 0 3 2 O 基金项 目：国家重点基础研 究发展计划 ( 9 7 3计划) ( 2 0 0 7 c B 4 l 1 5 O 2 ) ；国家 自然科 学基金项 目 ( 4 0 8 7 l 0 4 0 ) F 0 u n d a t i 0 n ： Na t i o n a l Ba s i c R e s e a r c h P r o g r 锄o f C h i n a ( 9 7 3 P r 0 g r a m) ， 2 0 0 7 C B 4 l 1 5 O 2 ；N a t i o n a l Na t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a ， No 4 0 8 7 l o 4 0 作者简介 ：吴吉春( 1 9 7 3 一 ) ， 男， 博士生， 冻土学专业 。E ma j l ： wu j i c h u n l a b _a c c n 5 71 5 8 0页 5 7 2 地 理 学 报 6 4卷 3 9。 广 一 、 ， 一、 、 k 哆 J 一 - 、 一 j 3 8 。 i n f 疆 湖 ， 0 ，a i 一 番 E塑 r P H 7 累 旺 趣 ： 。气象站钻孔位 置， 一 河流 蛰 圈 围 重湖泊 山 地、 、 堑 O 5 O 1 O Ok m q 。 一_ _ _ l _L l _ f 。 一 9 6。 97 。 9 8。 9 9。 一 l 0 O。 2 研究区的基本概况 图 1 T作 区位 置 F i g 1 S k e t c h m印 o f t h e s t u d y l o c a t i o n 疏 勒 河 发 源 于青 海 省 境 内 祁 连 山西段 的疏勒 南 山和托赖 南 山之 间 源 头 海 拔 4 7 8 7 m 疏 勒河作为源于祁连山、补给河西 走 廊 内陆 干旱 区的三 大主要 内流 表 1 研 究 区气 象 资 料 ! ! ! ： ! ： 竺 竺 ： ： 竺 竺! 竺 ! ! 旦 竺 璺 ! 竺 ! 竺： ! 竺 竺 测站名称 经度 E 纬度 N 高程， m 年均气温 年均降水量， m 水 系之 一 ，自昌马峡 出 山 ，是 走廊 西段 的玉 门 、敦煌 、安西 等地 区的生 产 、生 态 用水 的 主要来源。与山区中东部河流主要靠大气降水补给不 同疏勒河 主要的水源补给依赖冰 雪融水 5 疏勒河 自东南流 向西北 ，青海省天峻县苏里乡以上河谷宽展 普遍发育河流 一、二级阶地 ，受两边高山出山洪流的冲刷 阶地形态不完整 残 留部分呈与河道垂直 的低 缓 陇状 丘 陵 。两边 高 山顶部 见 有 山顶 冰 川 和 山谷 冰 川 其 中疏 勒 南 山为 阴坡 朝 向 冰川绵延 ，所见面积较大；托赖南山为阳坡朝 向，仅在个别 山顶可见 ，面积较小 河谷 中地面干燥 ，以干旱条件下的高山稀疏草原植被为主要景观 距 苏里乡 4 0 k m 以南的河 谷 地势 舒缓 、开 阔 。为 高漫滩 地 形 地面 盐渍 化 现象 严 重 流 域 内苏里 及 附 近几 个 流域 2 0世纪 8 0年代 以前 的气象 资料列 于表 1 钻探勘察点在向北距青海省天峻县苏里 乡 1 0 4 0 k m范围内 ( 图 1 ) 钻孔基本信息列 于 表 2中 3 多年冻土下界 山区多年冻土分布明显受高程控制 ，因此下界海拔是表征多年冻土分布的重要指标。 在初勘 中由于地表缺乏 明显 的冰缘现象能够指示下覆多年冻土 根据经验大致判断其 表 2 疏 勒 河 园 区 钻 孔基 本 信 息 Ta b 2 I n f b m a t iOn 0 f b O r e h 0 l e s s i t e s i n t h e s 0 ur c e a r e a s o f t l l e Sh u l e h e I 【 i v e r 位置 ( 距苏里距离 k m) 钻 L 编号 # 经度， E 纬度 N 高程 m 地貌 地形 钻孔性质 8 7 6 5 4 2 4 3 勰 钾 5 l 1 3 0 0 0 6 O 8 7 3 3 3 4 弘 勰 ” 1 5 8 6 鳃 里 勒 康 里 苏 托 阳 木 5期 吴吉春 等 ： 疏勒河源区的多年冻 土 5 7 3 下界高程 在 3 孔位置发现一冻胀丘 遂决定 以此地 为起 点 沿河 谷 延 伸 向下 游 方 向 寻找 下 界 。3 #孔 位 于 一季节性溪流旁边 距冻胀丘约 l o 0 m。因为表层水 分较高 钻探岩芯 中发现从 0 5 m开始见冻 表 明存 在多 年 冻土 向下 游方 向转移 在 2 孑 L 中 同样 发 现多 年 冻 土 随之 转 移 到 1 孑 L 位 ( 表 3 ) 。对 比三 个 钻 孔 完 成 2个月 以后 ( 8月 2 6日) 的地温 曲线 ( 图 2 ) ，可 以判 断 1 孔位 已经 位 于季节 冻 土 区 其 季节 冻深 达 4 6 m 1 钻孔位于河流一级阶地残 留的平缓山丘 其前 缘方 圆约 3 0 0 m 范围 内有 明显的沉陷迹象 陷落区域 后缘呈现 台阶状落差 。地表见 白色盐碱斑 植被基本 为次 生种群 较稀 疏 。4 5 m 下覆 黄绿 色粘 土 层上 部呈 软 塑 态 向下逐 渐 变 干 ，呈 硬 塑 至 次 坚 硬 状 态 从 地 表 状 态和岩 芯 判 断 此处 多 年冻 土 完全 退化 时 间不 长 退化造成融沉以及粘土层的固结压缩促使地表下陷 2 钻 孔 在钻 进 中虽然 呈 冻结 状 态 且 地 下 冰含 量 二 ： ： ： = 乏兰 二 三 謇 一 兰1 L - 孔 _ 。 3 样 孔 图 2 1 、2 、3 撑孔 8月 2 6日地 温曲线 Fi g 2 Gr o u n d t e l p e r a t u r e pr o f i 1 e o n 2 6 t h Au g u s t ofb 0 r e h o l e s Nos 1 ， 2 fd n d 3 较高 这也正是其能够保存多年冻土 的主要原因。但是测温结果表明 ，其 9 0 m深度处 地 温 为 0 2 0 C估 计 多年 冻 土厚 度不 会 超过 2 0 m，已经 接近 融 化 的极 限温 度 。据此 判 断 疏勒河谷河流平缓 阶地上 的松散堆积层中的多年冻土下界高程介于 1 和 2 钻孔之 间 估计在 3 7 5 0 m 左右。 4 地下冰分 布特 征 本次勘察钻孔位置均布设于河流 阶地 ( 1 一 7 孔) 和高漫滩 ( 8 1 0 孔) 等 冲积相沉积 地层 上 从 地 层 岩性 看 ，以 含卯 、砾 的砂 质 土层 为主 ，局部 含 有 细颗 粒 土 。地 层 土 质 不 利于