岩土成分和性质对冻土发育的影响,在多年冻土南界和下界附近最为显著。在很小范围内相邻两处因岩性差异,往往形成冻土层与融土层、季节融化层与季节冻结层并存的局面。岩石成分和性质主要是通过其热物理性质和含水量来影响冻土的发育。在岛状冻土区,岩性和含水量对冻土岛的生存起决定作用。冻土岛一般出现在低洼潮湿的沼泽化地段,如山间谷地、河谷河漫滩和阶地上,阴坡及分水岭顶面等。这里土层含水量大,泥炭和粉质亚黏土,亚砂土发育,并且地面有植被(苔藓、草被或森林)覆盖。潮湿的泥炭土、粉质亚黏土和亚砂土,在周期性稳定状态热传导下其导热系数λ在冻结和融化状态时有差别,超过一定含水量后,冻结土的导热系数(λf)大于融化土的导热系数(λu)。季节冻结层底面年平均温度将比地面年平均温度低2~3℃,甚至3~4℃,即温度位移值(Δtλ)。这样,在年平均气温和地面年平均温度为正温情况下,局部地段季节冻结和融化层底面可出现低于0℃的年平均地温(tξ),就有多年冻土层发育的可能。
在冬季积雪薄的青藏高原,多年冻土南界和下界附近常见到这样的冻土岛。如在阿尔泰山的中山地带即岛状冻土带冬季积雪很深(在谷地150~250cm,山坡上60~170cm,风口附近的积雪地段达400~500cm),但在山间洼地泥炭丘中发育有厚5~6m的多年冻土层(童伯良等,1986)。显然,在冻土岛出现地段,积雪经受风力重分布,此处积雪变薄、变密实,不影响土层冬季的冷却和冻结。
此外,在高山区多年冻土下界附近及其以下,在粗碎块石中有冻土岛(体)发育。这一般在粗碎块石组成的北坡和坡麓地带的岩屑堆、石海、石冰川中。粗碎块石中的细粒土充填物很少或缺失,块石间孔隙敞开程度高,而且冬季地面积雪少,夏季有植被遮荫。冬季的空气对流,使冷空气自由侵入粗碎块石体,积雪融水(尤其在冬末和春季)大量渗入而成冰。年平均地温比邻近的细粒土地段要低2~3℃,这为隔年层和多年冻土形成创造了有利条件。
