地质学作业(莱茵河介绍).doc

普通地质学调查对象：莱茵河班级:041121小组成员：杨鸿琨 虎林 王志野 李瑞 巴拆莱茵河的地质作用关于这次普通地质学老师布置的作业：选取一条外流河，分析它的地质作用的过程及其结果。 我们小组经过讨论，决定调查莱茵河。因为像黄河，长江这样著名的河流大家都应经较熟悉，所以我们选取欧洲的第三大河流莱茵河。河流的简介莱茵河是西欧第一大河，发源于瑞士境内的阿尔卑斯山北麓，西北流经列支敦士登、奥地利、法国、德国和荷兰，最后在鹿特丹附近注入北海。全长1232千米，莱茵河在欧洲是一条著名的国际河流，沿途的列支敦士登、奥地利、法国和荷兰都留下了它的足迹。自1815年维也纳会议以来，它已成为国际航运水道，通航长约869公里(540哩)，远至瑞士-德国边境上的莱茵费尔登(Rheinfelden)。流域面积（包括三角洲)超过220,000平方公里。莱茵河（Rhine River）德语作Rhein，法语作Rhin，荷兰语作Rijn，塞尔特语作Renos，拉丁语作Rhenus，瑞士德语作Rhy，罗曼什语作Rein。莱茵河是德国最长的河流。莱茵河流经德国的部分长度为865公里，流域面积占德国总面积的40%，是德国的摇篮。莱茵河是具有历史意义和文化传统的欧洲大河之一，也是世界上最重要的工业运输大动脉之一。莱茵河航运十分方便，是世界上航运最繁忙的河流之一。莱茵河干流全长大约1230公里（目前据测算，从瑞士格劳宾登州阿尔卑斯山区的莱茵河源头，经列支敦士登、奥地利、德国和法国，直到荷兰湾的出海口，莱茵河总长应该为1232公里左右），通航里程将近900公里，其中大约700公里可以行驶万吨海轮。莱茵河还通过一系列运河与其他大河连接，构成一个四通八达的水运网。莱茵河运费低廉而有助于将原料的价格降低，这是莱茵河成为工业生产区域主轴线的主因。现有1/5的世界化工产品是在莱茵河沿岸生产的。莱茵河过去长期是欧洲政治纠纷的源泉，现在则因污染程度的提高，国际间把注意力集中在生态保护。河流水系上游莱茵河起源于瑞士的阿尔卑斯高山之上，有两条源流，即前莱茵河(Vorderrhein)和后莱茵河(Hinterrhein)。前莱茵河发源于托马湖(Lake Toma)，然后向东流经迪森蒂斯(Disentis)，至库尔(Chur)上方的赖谢瑙(Reichenau)，与来自南方的后莱茵河会合。在库尔下方，莱茵河离开阿尔卑斯山脉，首次形成瑞士和列支敦斯登(Liechtenstein)公国间的界河，然后注入康斯坦茨湖(Lake Constance)，因水势和缓而形成三角洲。出湖后，莱茵河流经其温特塞(Untersee)狭长通道。自此，莱茵河折向巴塞尔的弯曲处；在这中间，它是瑞士-德国间的界河；不过在莱茵河畔施泰因(Stein am Rhein)以下的地区却是例外，这里边界有所偏离，因之沙夫豪森(Schaffhausen)处的莱茵瀑布完全位于瑞士境内。莱茵河在阿尔卑斯山脉前沿地区和黑森林地区之间，流势逐急，水道过去被湍滩所阻碍，现已修起几座河堰(水坝)。在此地段，它纳入源于阿尔卑斯山脉的支流图尔(Thur)、特斯(Toss)、格 拉特(Glatt)和阿勒(Aare)诸河，并与来自北方的武塔赫(Wutach)河会合。在巴塞尔下方，莱茵河北折而河谷趋宽(约20里)，谷底宽广而平坦，两岸分别有佛日山脉古老山岳和黑森林高地、哈尔特山脉(Haardt Mountains)和奥登林山(Oden Forest)高地对峙。从亚尔萨斯流来的主要支流是伊勒(Ill)河，它在斯特拉斯堡注入莱茵河；此外，还有一些短小的支流，如德赖萨姆(Dreisam)河、金齐希(Kinzig)河等，它们是从黑森林流来的。再往下游，内卡(Neckar)河在曼海姆(Mannheim)注入莱茵河；美因河在美因兹对面与莱茵河会合。中游莱茵河中部是该河景色最为壮丽且最富有民间传奇色彩的一段。在此长145公里的地段，莱茵河从西有洪斯吕克山脉(Hunsruck Mountains)、东有陶努斯山脉(Taunus Mountains)的险峻、板岩覆盖的山坡之间流过，形成一段曲折而深邃的峡谷。远至科布伦茨(Koblenz)，两岸山坡上布满葡萄园；在科布伦茨，有摩泽尔(Moselle)河和兰(Lahn)河与莱茵河会合。往下，两岸远处有丘陵起伏，西边有火山艾费尔高原(Eifel Upland)的山麓丘陵，东边有韦斯特林山(Wester Forest)的山麓丘陵。在安德纳赫(Andernach)，玄武岩的塞文高地(Seven Hills)突起于河的西边。在波昂以下，河谷张开，进入一广阔的平原，科隆旧城位于莱茵河的左岸。坐落于右岸的杜塞尔多夫(Dusseldorf)是北莱茵-西伐利亚煤田的首要商业中心。杜易斯堡(Duisburg)位于鲁尔河口，大部分鲁尔河运来的煤和焦煤以及进口的铁矿石和石油，皆在此装卸。下游莱茵河最后一段位于边境城镇埃默里希的下方、荷兰的三角洲区域中。莱茵河在此分成许多宽的岔流如莱克(Lek)河、瓦尔(Waal)河等；再往下，还有梅尔韦德(Merwede)河。随着1986年庞大的三角洲工程计划(为防止荷兰西南海岸地区的洪水泛滥而修建)的完成，所有莱茵河主要岔流皆已切断关闭；现在有闸门和横向渠道让河水注入海内。自1872年以来，为改善北海到鹿特丹航运而修建的新沃特韦运河(New Waterway Canal)已成为联系莱茵河与海洋的主要航道；在运河沿岸建成的欧罗波特(Europoort)是世界上最大的港口之一。上游的下蚀作用下蚀作用是指沟谷或河谷底长期受水流冲蚀，沟槽与河床向纵深方向发展的现象。河流随河床的刷深，水位下降，使两岸的河漫滩高处洪水位以上，向两岸阶地转化。下蚀作用强度与流量、流速、谷底纵剖面坡度、上游来沙量河谷地物质抗冲性有关。谷地窄，坡陡，流量大，谷地岩性松软，水流下蚀强度大。河谷下蚀还受侵蚀基准和地质构造运动的控制。当地壳抬升时，下蚀作用增强；地壳下降时，下蚀作用减弱。在河流上游由于河床的纵比降和流水速度大，因此下蚀作用也比较强，这样使河谷的加深速度快于拓宽速度，从而形成在横断面上呈“V”字形的河谷，也称“V形谷”。下蚀作用在加深河谷的同时还可以使河流向源头发展，加长河谷。我们把河流向源头发展的侵蚀作用成为“向源侵蚀作用”。河流的源头部分，大都存在跌水地段，该处下蚀作用最强，河流形成后，因向源侵蚀作用，河流不断向源头方向延伸，直至分水岭。位于莱茵河上游就有，莱茵河在阿尔卑斯山脉前沿地区和黑森林地区之间，流势逐急的现象。此现象也这个是这个原因。中游的侧蚀作用侧蚀作用是指流水拓宽河床的作用。侧蚀作用主要发生在河床弯曲处，因为主流线迫近凹岸，由于横向环流作用，使凹岸受流水冲蚀，这种作用的结果，加宽了河床，使河道更弯曲，形成曲流。河流的溯源侵蚀，下切作用和旁蚀作用经常是同时进行的，一般情况下，河流的上游以下切和溯源侵蚀作用为主，中下游以旁蚀作用为主。下游的沉积作用沉积作用是被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由于条件发生改变而发生沉淀、堆积的过程。按沉积环境可分为大陆沉积与海洋沉积两类；按沉积作用方式可分为机械沉积、化学沉积和物质沉积三类引。广义指造岩沉积物质进行堆积和形成岩石的作用，狭义的指介质（如水）中悬浮状物质的机械沉淀作用河流的沉积作用河流的沉积作用，自上游至下游普遍存在。发生沉积作用的原因，归纳起来有三点：一是流速减小，二是流量减小，这二者都会使河流活力降低而发生沉积；三是进入河流的碎屑过多，超出河流的搬运能力而发生沉积。据此分析，河流发生沉积作用有三个主要场所：一是河流汇入其它相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流入主流处；二是河床纵剖面坡度由陡变缓处，一般来说河流中、下游地势较平坦，沉积作用明显；三是河流的凸岸，由单向环流侵蚀凹岸，其产生的碎屑在凸岸沉积。滞留砾石沉积在河流上游，由于坡降大，河流具有较大的动能。细粒物质被冲走，粗粒物质留下来成为滞留沉积。其沉积物以河床砾石为主，成分复杂，砾石呈叠瓦状排列，一般厚度不大，常呈透镜体分布于河道之中。边滩沉积与河漫滩河流在迁移弯曲的过程中，所携带的碎屑物在凸岸一侧沉积下来。开始仅仅形成浅滩，随着河流不断侧向迁移，浅滩也不断增长，最后形成宽阔的边滩。边滩沉积物成分复杂，常含有植物碎片。粒度变化范围大，规模较大河流的边滩沉积，都是以砂为主，有少量的砾石和粉砂；较小河流的边滩沉积，粒度可粗至砾石级。边滩沉积中的层理以大型板状交错层理为主。边滩沉积是单向环流侧向加积的产物，当洪水期来到时，水位增高，边滩被没于水下，洪水中的细粒物质（粉砂、亚粘土等）就会叠积在边滩沉积物之上，形成河漫滩，并一般具有水平薄层层理。因此，河漫滩具有二元结构，即底部为边滩沉积，顶部为河漫滩沉积。心滩沉积辫状河或网状河的特点是发育一系列心滩。心滩形成于洪水期，此期间形成双向环流，表流从中央向两侧流，底流从两侧向中心汇聚，然后上升，由于水流的相互抵触和重力作用，使碎屑在河心发生沉积（图6.7）。每一次洪水期，使心滩扩展、加高，最后露出水面，造成河流分叉。这种分叉过程在河道内反复进行，即形成了心滩密布的、网状的游荡性河流。心滩沉积物成分复杂。粒度变化范围比边滩大得多，也更粗一些，可以有砾石、粗砂，有时还有粉砂和粘土夹层。心滩沉积物中的层理发育，常见大型槽状交错层理，层理的底界面常为明显的冲刷面，并有砾石分布。天然堤与决口扇沉积洪水期河水漫越河岸，由于河水变浅、流速骤减，河水所携带的大量悬浮物质，很快在岸边沉积下来，形成天然堤。天然堤主要发育在蛇曲河流中，沉积物为粉砂和泥，两者常呈互层。决口扇是洪水冲决天然堤，在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。它在剖面上呈透镜状，厚度自数十厘米到几米。沉积物的粒度比天然堤的粗，主要为细砂和粉砂。牛轭湖沉积由河流的改道、截弯取直或由于河流衰老所形成的湖泊称为牛轭湖。其沉积物底部是侧向加积形成的河道沉积物，往上为垂向加积的粉砂和粘土，富含有机质，一般具水平层理。这些垂向加积的细粒物质是由洪水期河流所带来的。山口沉积来自山区的河流，在流出山口时，由于坡降明显减小，水流无地形约束而散开，河流的搬运能力显著降低，所携带的大量碎屑物便堆积在山口开阔的平地上。沉积物堆积成半圆锥形或扇状地貌，称为冲积锥或冲积扇。山口沉积是在水位突然退落，动力变小过程中沉积的。因此在锥顶的沉积物粒度粗，以砾石、砂为主，向边缘逐渐变细。河流入海、入湖的地方叫河口，它是河流重要的沉积场所。当河流进入河口时，水域骤然变宽，再加上海水或湖水对河流的阻挡作用，流速减小，机械搬运物便大量沉积下来。所形成的沉积体形态，从平面上看像三角形，故称为三角洲。三角洲内部从纵剖面上看常具有三层构造，即顶积层、前积层和底积层。前积层是河水到达河口后，最先在汇水盆地边缘沉积的较粗泥、砂沉积物，它向海洋（或湖泊）方向倾斜，近岸处较陡，随着离岸渐远而逐渐变缓。底积层是河流带来的悬浮物，在前积层的前方形成的水平沉积层，由粉砂和粘土组成，粒细、层薄。顶积层是前积层增长到河底高度时，随着三角洲向海推进，在前积层之上沉积的、近水平的冲积物。值得指出的是，三角洲处于海陆过渡地带，沉积环境较为复杂，既有河流的沉积作用，又有海水的沉积作用，很难把它们分开。河流的沉积物统称为冲积物。对于正在形成的冲积物人们很容易认识，但在研究古河流沉积时，就有较大的困难。因为在漫长的地质历史中，这些冲积物经历了沧桑之变，因此，掌握冲积物一些最基本的鉴别标志显得尤为重要。冲积物的主要鉴别标志是：砾石成分复杂，往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中，不稳定组分较多。碎屑物质的分选性较好。碎屑颗粒随水动力条件的改变，按大小、比重依次沉积。由于这种分选作用，一些比重大而稳定的矿物，如金、锡石、金刚石、钨砂等，便可富集形成冲积砂矿床。碎屑颗粒的磨圆度较高。冲积物通常经过长距离和多次的再搬运，由于磨蚀和碰撞造成较高的磨圆度。冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状。冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。河流袭夺河流袭夺又称河流抢水。相邻流域的河流向源侵蚀速度不同，速度较快的，源头向分水岭伸展的速度也快，最终首先切穿分水岭，导致分水岭另一侧河流的上游注入此河，成为此河支流，这就称为河流袭夺。河流袭夺是河系发展的一种现象。现在阿尔卑斯山是莱茵河的分水岭，但是原先并非如此。在中新世时，莱茵河的分水领只有到埃菲尔山与韦斯特瓦尔德山的南部，大约位在阿尔卑斯山北边450公里的位置。阿尔卑斯山北麓则往多瑙河注入。莱茵河凭著河流袭夺往南延伸，并导致它的支流持续增加。在上新世时期，莱茵河已经靠着河流袭夺达到孚日山脉，包括摩泽尔河、美因河与内卡河都成为它的支流。阿尔卑斯山北部则是隆河的流域。莱茵河在更新世早期时，已经将现在大部分阿尔卑斯山原本流入隆河的河川纳入流域之中，包括阿勒河在内。从这个时候开始，莱茵河流域扩展到博登湖上游，而美因河的上游（施韦因富特之后）与孚日山脉（马士河）也已经成为莱茵河流域的一部份。最后一次冰河时期当欧洲西北部在22,000年前缓慢地开始暖化，冰冻的底土及阿尔卑斯山延伸出的冰河开始融化，冬季的积雪也在春季融化。大部分都进入莱茵河的周围，下游河道因此增长。快速的暖化与植披转变成开放的森林开始在13,000年前。大约在9000年前，欧洲已经完全是树木丛生。随着全球的冰覆缩小，海洋的水位升高，英国水道与北海再度被水淹没。冰雪融化后的水流入大海，陆地的沉积被水淹没成为欧洲的海岸线（海侵）。大约在11,000年前，莱因河河口位于多佛海峡。北海的南部仍然存在一些陆地连接欧洲大陆及英国。大约在9,000年前，海平面上