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1、,第十章 地面流水的地质作用,第一节 河流的基本特征,第二节 地面暂时流水的地质作用,第三节 河流的侵蚀作用,第三节 河流的搬运作用,第三节 河流地质作用与构造运动关系,第三节 河流的沉积作用,地面流水：是沿陆地表面流动着的液态水。特点：在重力作用下，顺地面最大倾斜方向流动。来源：主要有雨水、冰雪融水和地下水。按水源的补给特点可分为两类: 常年流水是有稳定的水源补给的水流，这种水流通常多有相对固定的流水渠道。如河流 。 暂时性流水是指在降雨以后或雨季才有水流动的地面流水。片流：无数股无固定流路的细小水流，顺斜坡呈片状流动的地面流水称为片流;洪流：由片流汇聚而成的，沿沟谷流动的暂时性地面流水称洪
2、流，洪流不仅水量集中，而且还有固定的流道。,根据水文状况（包括流量、流速及水位等的变化），可将河流分为流水不断的常年性河流和水流断续的间歇性河流。 干旱地区的间歇河较多，而且可形成没有入海口的内流河；潮湿地区的大河都有入海口，称为外流河。 一条较大的河流划分为上游、中游、下游和河口区等几个河段。,二、河谷河谷 是由流水切割形成的谷地，它包括谷坡和谷底两大部分，与相邻的河流之间由分水岭相隔。通常把谷坡、谷底和河床称为河谷的形态要素。,一条很长的河谷，通常可分上游、中游及下游。谷底很窄的“V”形谷和“U”形谷是上游河谷特征；谷底较宽的“V”形谷和“U”形谷是中游河谷特征；碟形谷是下游河谷的典型特征
3、。,按地形及坡降，河流可分为山区河流和平原河流。,按河流发育阶段，河流可分为幼年期河流、壮年期河流、老年期河流。,河流纵剖面：河水因重力驱动向下游流动。从源头至河口可将河床水面连成一条弧形曲线，称为河流纵剖面。河床的纵比降：在纵剖面上，单位长度与水面降低高度的反比数值称为河床的纵比降。纵剖面和纵比降是一条河流的重要特征之一。河底纵剖面：如果从源头至河口沿河床地面也连成一线，则称为河底纵剖面。 河底纵剖面线不是平滑的曲线而是一条波状或锯齿状的曲线。,三、流水质点的运动方式,1、层流,2、紊流,3、环流,双向环流,（二）流速、流量与流水的动能 流速和流量是河流2个重要水文参数。一条河流的流量，在一
4、定的期间是一个常数，当其流经窄河床时，必然水层加厚、流速增大；当其流经宽河床时，水层减薄、流速减慢。 搬运力表现在两个方面:推力（即牵引力）+载荷力（或负荷力），推力取决于流流，推力越大则能搬运的碎屑颗粒越大；负荷力取决于流量，负荷力越大则能搬运的沉积物数量就越多。推力大不一定负荷力就大，反之亦然。 牵引流搬运颗粒的动力主要是推力（或牵引力）,第二节 地面暂时流水的地质作用降雨及其产生的片流和洪流是剥蚀地面的重要动力之一。一、雨蚀与片流剥蚀 山坡受雨滴的冲击而逐渐降低，这种作用称为雨蚀作用。雨水中还有一定的化学溶蚀作用，因为其中含有多种元素和离子，对岩石有腐蚀作用，特别是在碳酸盐岩石地面上，雨
5、水的溶蚀作用十分重要。,雨水主要在地面上形成流动的水层，称为片流。片流携带着受雨滴撞击而溅起的泥沙顺着斜坡流动，同时也冲刷着坡面，从而引起整个山坡的剥蚀，这种作用称洗刷作用。 雨蚀和洗刷作用具有垂直侵蚀的倾向，在松软岩层组成的地区常塑造出土林地貌景观，若有石块保护，可发育成高耸的土柱。在石灰岩地区片流的溶蚀作用能塑造出奇特的地表岩溶地貌。,二、洪流地质作用 片流沿山坡的最大斜面流动，当其汇积于沟谷中，便形成有集中流道的洪流。具有强大的冲刷作用。冲沟 由洪流切割形成的槽地。溯源侵蚀：在洪流的作用下冲沟向源头方向延伸的现象。,洪积扇 洪流流出沟口后，无侧壁约束，水流散开，被搬运的物质在沟口堆积下来
6、形成洪积物 洪积物堆积的地形通常呈扇形分布，故称为洪积扇。 洪积裙：洪积扇扇体可在每一个山口形成和加大，相邻的许多洪积扇可以连接起来，形成洪积裙. 联合洪积扇：由于地壳运动或水量的变化，老的扇体可被冲开并在其上或前方生成新的扇形体。洪积物是快速堆积的产物，由于搬运距离不远，因而它具有颗粒粗大、粗细混杂、分选性和磨圆度很差、层理发育不良等特点。,山麓洪积相,冲积扇是组成山麓洪积相的主体。,冲积扇在空间上是一个沿山口向外伸展的巨大锥形沉积体，锥体顶端指向山口，锥底向着平原，其延伸长度可达数百米至百余公里。,第三节 河流的侵蚀作用,河流对地面的侵蚀作用（erosion）有溶蚀、冲蚀（用水力）和磨蚀（
7、利用挟带的砾、砂）三种方式。下蚀作用 河床不断加深侧蚀作用 河谷不断扩宽,一、河流的下蚀作用（一）河流下蚀作用的强度从中游河段向上，下蚀作用强度逐渐增大。河流的上游和山区河流，因纵比降大、流速大，河水向下侵蚀河谷的能力较强，故河谷加深的速度大于拓宽的速度，形成谷坡高度远大于谷底宽度的深谷，其横剖面呈“V”形，故称“V”形谷。由于组成各段河谷（特别河底）岩石的软硬、构造破碎程度以及地壳升降的速度不同，使下蚀作用的强度和表现在不同河段，具有一定差异。,差异下蚀作用使谷底纵剖面起伏跌宕，如：急流 瀑布 这些河段的下蚀作用最为强烈。流水的自然作用总是力图消除上述状况，以达到水流的平衡。通过加速下蚀使险
8、滩消失，瀑布则是通过陡坎的不断后退实现河床纵剖面的均匀化（欣赏）。直接形成瀑布的地质因素主要有：岩性软硬差异、断层、冰川悬谷、熔岩堵塞、火山口排水等等。,下蚀作用强弱是河流“生命力”的标志。下蚀作用强烈的河段，具有以下象征：急流（水的流态）；险滩与阶梯（河底纵比降）；“V”字形河谷与峡谷（地貌形态）等。长江下蚀作用“活力”最盛地段首推金沙江虎跳峡，峡长15km，水位落差200m，江面宽仅3060m，谷深3000m，谷坡一般在70以上。据我国可靠队最新资料，雅鲁藏布江上游大峡谷是世界上最大并且最为壮观的峡谷。从瀑布后退和急流向上游发展并逐渐消失的现象可以看出，下蚀作用在加深河谷的同时，还有向源头
9、方向发展的趋势，这种向源头使河流延伸的侵蚀作用称向源侵蚀作用（retrogressive erosion）。,金沙江虎跳峡图片,（二）下蚀极限与河流平衡剖面河流的下蚀作用不可能无休止进行下去，而是有一个极限，我们把这个称为侵蚀基准面。有入海口的河流通常以河流入海口的海平面作为该河的侵蚀基准面。实际上河底降低的最大限度应是河口处的河底海拔高度。由河口向上河床逐渐抬高，如果河流的下蚀使河床的每一段都降低到仅能维持水体流动所需的最小斜度时，此即河流的平衡剖面。支流的侵蚀基准面是暂时性的侵蚀基准面。,相邻水系的向源侵蚀能力不同，侵蚀能力较强的水系可以把另一侧侵蚀能力较弱的水系上游或其支流袭夺过来。这种
10、现象叫河流的袭夺。当河流袭夺现象发生后，被袭夺河的上游或支流以急转弯的形式流入新的水系，袭夺处的这个急转弯称袭夺弯。被袭夺的河流称为断头河,它的水量大减，甚至会出现干谷河段。,二、侧蚀作用与侧向堆积作用河流侧蚀作用不断掏挖河床两侧的谷坡，其结果是使谷坡后退，谷底加宽，并引起河床的左、右迁徙。引起侧蚀作用的主要原因主要是河流弯曲所致，（一）科里奥利力的作用 科里奥利力是由地球自转引起的，又可称为地转偏向力，地球上一切运动着的物体，都将产生运动方向上的偏离，北半球向右岸，南半球向左岸。流向近于南北向的河流，因该力的作用，北半球河流的侧蚀中的水流总是偏向右岸，南半球总是偏向左岸。由于奥里利力较小，而
11、且河道曲折多变不会永远保持南北向，因而对侧蚀作用影响不是很大。,（二）弯道环流作用 河道在转弯处，主流线因惯性而偏向凹岸，使凹岸一侧水体壅塞，水面高于凸岸，迫使凹岸的水体下沉形成底流，并沿河底返回凸岸一侧。上述过程是在河水流动中完成的，在三度空间上是一种螺旋流，称为单向横向环流。河流侧向侵蚀和侧向沉积作用的第一个直接结果是使河谷谷底不断拓宽；第二个结果是使河床的曲度增加，辗转流动于开阔的谷底上，形成一个曲流带；第三个结果是当相邻两个凹岸会逐步靠近，而且可以使河道发生裁弯取直现象，原先的旧河弯被废弃或演变为牛轭湖。,牛轭湖,第四节 河流的搬运作用 化学溶运与机械搬运据统计全世界每年送入海洋的溶运
12、物约2340Mt。,碎屑物质的搬运方式： 悬移推移跃移,（1）颗粒开始起动所需的流速比起动后维持正常搬运的流速要大。 （2）0.5-2mm粒径的颗粒最易起动，所需起动流速最小，表明细砂及中砂在水中最易移动，是流水搬运物中最活跃和移动方式多变的物质。 （3）大于2mm的颗粒与小于0.05mm颗粒的起动流速都分别随粒度增加和减少而加大。小于0.004mm的颗粒，即使在流速极小的流水中也不会沉积。另外，粗大颗粒的起动和沉积临界流速差很小，说明它们难以被搬运但极易被沉积的特性。,一、泥砂起动与流速的关系,二、河流的机械搬运力与搬运量 河流的机械搬运力取决于流速；搬运量取决于流量。三、机械搬运与颗粒演变
13、 河流在机械搬运过程中所搬运的碎屑发生破坏，并引起物质的分异。搬运的距离越大磨圆度碎屑物质被磨圆的程度）越好，颗粒也越细。机械搬运的颗粒还有按大小和比重分异的作用。,碎屑物质在流水搬运过程中，其不稳定成分逐渐变少，粒度逐渐变小，圆度和球度逐渐变好，这是变化的总趋势。,*碎屑物质的分异作用(机械沉积分异作用)：原始碎屑物质，在流水的搬运及沉积过程中，按粒度、相对密度大小、成分、形状等依次逐渐分开的现象。,河流的沉积作用是流速降低、动能减小所致，沉积作用除发生在沿河谷谷底以外，大量沉积发生于山口和河口（最主要是入湖口和入海口）区。,第五节 河流的沉积作用,一、谷底的沉积作用 在枯水期观察谷底横剖面
14、很容易划分出如下四种地形单元： 河床水下槽状的河底（滞留沉积）。 河槽一侧由砾、砂堆积而成的斜坡，称边滩洪水期因水量剧增，洪水可漫出河床并淹没浅滩，使流速大减，河流携带的部分碎屑物质可在其上沉积。较粗的碎屑在浅滩边缘沉积，形成与河床平行的垄岗地形，称为天然堤（natural levee）。有时在洪水期，天然堤被冲决并在其外侧形成扇形堆积体，称为决口扇（flood fan）。,早期沉积,边滩,决口扇,牛轭湖沉积,河床滞留沉积,天然堤,河漫湖泊,河漫沼泽,在典型的河漫滩沉积剖面上具有两套不同性质的沉积组合，下部是厚度较大的河床相；上部是厚度较薄的河漫滩相。这种组合称为河流的二元结构。,二、山口的沉
15、积作用山区河流流出山口后，由于地势平缓、水流分散，搬运物发生大量堆积，常形成规模不等的扇形堆积体，种冲积扇（alluvial fan）。,三、河口的沉积作用 河流的入海口（或入湖口）因坡度减缓、水流扩散以及受海水（或湖水）的阻滞，流速迅速降低甚至停止 三角洲沉积,平面上,剖面上,1989.09.15,1993.11.02,2001.07.11,四、河流的化学沉积作用(沉淀作用) 河水的盐度1，溶运物均随水流走，因此，在河流的中、下游不会发生任何元素的过饱和沉淀。,第六节 河流地质作用与构造运动的关系 一、下蚀作用与侧蚀作用的关系上游：一般说来，当河床高度未达到侵蚀基准面以前，是以下蚀作用强烈为
16、特征的，河床加深过程也伴随着河床的加宽。,中游：河床高度在暂时性侵蚀基准面附近，则下蚀与侧蚀作用将同时或交错发生，,下游：河床高度达到侵蚀基准面时，河流的下蚀作用停止了，河水能量全部用来搬运和进行侧蚀作用。曲流发育、河床摆动频繁。,上游,中游,下游,二、河谷阶地的发育及其意义河谷阶地（river terrace）发育在谷坡上的阶梯状地形，（简称阶地）。 阶地由阶面、阶坎以及两者之间的转折线阶缘构成。 每一个阶面都曾经是谷底或河漫滩。因此，阶地是下蚀作用加强河床高度降低，原河漫滩相对抬高而成的。阶坎以及它的高度（相对高度）就是下蚀作用及下蚀深度的象征。每一级阶地形成之后，在阶坎下方一侧又会发育新的河漫滩。当其抬高后又有新一级阶地形成。在河谷谷坡上，有时可发育多级阶地。阶地位置越高，其年代越老。习惯上将离河漫最近的阶地，称1级阶地，向上依此类推2级阶地、3级阶地等。,1、 阶地是地壳稳定时期的侧蚀（塑造河漫滩）与地壳上升时期的下蚀（刻切出阶坎）交替发生而成的。阶地数目可代表该地区阶段性下蚀能力加强的变化次数。 2、阶地位置越高，其形成年代越老。
