12河流及其地质作用.ppt

第十二章河流地质作用 河流对地表的改造过程称为河流地质作用 河流地质作用以机械作用为主 化学作用较弱 河流的动能决定了河流机械作用的强度 第一节河流概述 第十二章河流地质作用 第二节河流的侵蚀作用 第三节河流的搬运作用 第四节河流的沉积作用 第五节构造运动对河流地质作用的影响 第一节河流概述 一 河流的形成过程 二 河流的动能 一 河流的形成过程 河流是由片流和洪流逐渐发育而成的 1 片流 sheetflow 大气降水向下沿自然斜坡均匀流动 其流速小 水层薄 水流方向受地面起伏影响 无固定流向 成网状细流称为片流 片流对山坡松散层产生的破坏作用称为片流的剥蚀作用 片流是一种在斜坡上的面状流水 流速慢 水层薄 它的剥蚀作用弱且具有面状发展的特点 故又称洗刷作用 现今许多地区出现的大量水土流失与片流的剥蚀作用有关 洪流以其自身的动力和挟带的沙石对沿途沟壁和沟底的破坏作用称为洪流的剥蚀作用 洪流的流量较大 流速快 挟带沙石较多 机械的冲击很强 常具较强的剥蚀能力 以机械的方式作用为主 故又称冲蚀作用 2 洪流 floodcurrent 随着片流的发育形成沟槽 水层逐渐增厚 流水量增加 片流转变成线状水流 是为洪流 洪流的冲刷能力增强 沟槽发展成沟谷 片流的冲刷能力较弱 片流搬运的物质一般在山坡的凹入部位或山麓堆积起来 形成坡积物 talus 坡积物在山麓地带常连结成一种覆盖斜坡的裙状地形 称为坡积裙 talusapron 洪流的冲刷能力较强 常形成规模不等的冲沟 冲沟的发展常常造成很陡并且很不平直的沟壁 冲沟一方面冲刷沟谷 通过溯源侵蚀向源头伸长 另一方面将大量碎屑物质搬运到山前或山坡的低平地带迅速堆积形成洪积物 洪积物在沟口呈扇状分布 形成冲积扇 一系列冲积扇相互连结 可形成山前的平坦地形 构成洪积平原 A 冲积扇是指河流流出峡谷后 在山口地区形成的粗碎屑扇状沉积体 河谷的组成要素有谷底 河床 谷坡 坡麓和谷缘等 河流在地面上沿着狭长的谷地流动 这个谷地称河谷 河谷在平面上呈线状分布 在横剖面上一般近 V 字形 主要由谷坡 谷底 河床组成 河谷两侧斜坡称谷坡 谷坡所限定较平坦的下部称谷底 河床是指常年被水占据的水槽 这三者常称为河谷要素 3 河流 stream 河谷中的经常性水流 河谷的形态分类 1 峡谷 canyon 或 V 形谷 谷坡陡 谷底窄 无平坦谷底 河床直接嵌在谷坡之间 2 U 形谷 谷底宽阔 谷坡较陡 坡麓明显 3 碟形谷 谷底平坦而宽阔 谷坡缓 没有明显的坡麓 河谷横剖面类型 A V 形谷 C 碟形谷 B U 形谷 河流下蚀作用形成V形谷 冲沟系 河流下切 二 河流的动能 河流具有动能 河流的作用取决于河流的动能 而河流的动能大小与流量及流速有关 其表达式为 E 1 2QV2 Q为流量 V为流速 1 流速 flowvelocity 取决于三方面的因素 1 河床的坡度 2 河床的横剖面形状和大小 3 负荷的类型 河流所携带的固体物质称为河流负荷 2 流量 discharge 是在单位时间内通过一定过去过水面积的水量 它取决于流域面积和降水量 随季节而变化 同一河流的流量向下游方向逐渐增加 干旱沙漠地区除外 河床的宽度和深度向下游方向逐渐加大 形态也逐渐改变 第二节河流的侵蚀作用 一 河流侵蚀作用的方式 二 河流侵蚀作用的方向 河流在流动过程中以其自身的动力 活力 及所挟带的泥沙对河床的破坏 使其加深 加宽和加长的过程称为河流的侵蚀作用 河流的侵蚀作用可分为机械和化学两种方式 河流的机械侵蚀作用是通过其动能或挟带的沙石对河床的机械破坏过程 化学侵蚀作用是通过河水对河床岩石的溶解和反应完成的 尤在可溶性岩石地区比较明显 这两种方式通常共同破坏河床 难以区分开来 总的说来 机械的侵蚀作用更为主要 一 河流侵蚀作用的方式 机械侵蚀作用表现为水力作用和磨蚀作用 化学侵蚀作用表现为溶蚀作用 河流侵蚀作用按侵蚀的方向又可分为下蚀作用和侧蚀作用 二 河流侵蚀作用的方向 一 下蚀作用 bottomerosion 下蚀作用 侵蚀河床下部 使河床高度不断降低的作用 河流自身力量下蚀 流速 溶蚀 河水携带沙石撞击河床 含沙量 河床岩石的软硬 河床松散物的粘度 1 发生在河流发育的初期和上游地段 V形峡谷 流速大 如长江三峡 2 河床岩石软硬不一 或抗溶蚀能力不同 易于下蚀形成急流地段 急流 瀑布 贵州黄果树瀑布 我国最大 瀑布后退 由于不同河段不同岩性的抵抗剥蚀能力的不同 在河床的纵剖面上形成缓 陡坡交替出现的阶梯 较陡的河床处流水急 出现水花 形成急流 在长期下蚀作用下 急流陡坡下部软的岩石不断被较快剥蚀 出现直立陡坡 河水从陡坎处直泻而下形成瀑布 急流与瀑布 瀑布直泻而下 侵蚀基部岩石 使陡坎下部岩石被淘空形成壁龛 kan 壁龛不断扩大 壁龛上部岩石由于失去支撑力而崩塌形成新的陡坎 于是瀑布不断向上游移动 向源侵蚀作用 下蚀作用在加深河谷的同时 瀑布和急流向上游后退 使河流向源头发展 加长河谷 这种河流向源头发展的侵蚀作用称为向源侵蚀作用 黄果树瀑布 尼加拉瓜大瀑布 河流的下切及形成过程 3 河流向源侵蚀 河流源头 地势较陡 也是一个跌水区 类似瀑布后退一样 源头后退 河谷向上游伸长 推进 4 下蚀作用使河谷不断加深 但有一定限度 即如果一条河流流向湖泊 当河谷加深到河水面与湖水面一样高时 河流流速为0 下蚀作用停止 河流一般最终要入海 故海平面是河流的下蚀基准面 5 河流的袭夺 侵蚀速度快的河流 将侵蚀速度慢的河流切断 使其归入自己上游河段 据其特点可分为袭夺河 断头河 二 侧蚀作用 lateralerosion 旁蚀作用 河水以自身的动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏的作用 其结果使河床弯曲 谷坡后退 河谷加宽 河流弯道的单向环流 侧蚀作用的表现特征 1 发育地段 河流中 下游 河床坡度变缓 下蚀不显著 以侧蚀为主 2 水流作用方式 横向环流 横剖面上看 河流表层水从凸岸流向凹岸 底层水则反向 形成一种环形流动 但实际上不是简单环流 同时又向前运动 螺旋状前进 侧蚀作用的表现特征 3 侧蚀位置 凹岸处破坏下来的碎屑物搬运到凸岸 沉积下来 这样凹岸不断后退 凸岸不断前伸 河流越来越弯 河谷越来越宽 4 河流的演化过程 河床裁弯取直 形成牛轭湖 长江下游十五世纪到二十世纪河流变迁 河流的侧蚀作用 侧蚀作用使河谷加宽和形成河曲 蛇曲的过程 河曲的形成 曲流河 河流蛇曲 河流的截弯取直 蛇曲河床相邻两个河湾的距离不断靠近 当在洪水期 由于水量猛增 冲击力加大 河水冲溃两河湾之间的河岸 河水从上一个河湾直接流入相邻的下一个河湾 这种现象称为河流的截弯取直 牛轭湖 被遗弃的弯曲河道的两个河口 由于河水受阻发生沉积作用 称为牛轭湖 牛轭湖 河流地形模式 河流把所携带的物质从一个地方搬至另一个地方的过程即河流的搬运作用 第三节河流的搬运作用 三 河流的搬运能力与搬运量 二 物质搬运的方式 一 流水质点的运动方式 一 流水质点的运动方式 流体的两种运动方式 层流 质点呈平行层状 不互相混合 流动的层与层之间界线互不交错 紊流 质点以复杂的流线型式交错 质点相互混合 河水的流动形式基本为紊流 极少为层流 2 化学搬运 溶运 呈溶解状态物质 NaCl FeSO4等 呈溶解状态搬运的物质 真溶液 K Na Ca Mg等卤化物 硫酸盐 胶体 K Mg Al Si等氧化物 氢氧化物 二 物质搬运的方式 1 机械搬运 牵引搬运及悬运 碎屑物质 砾石 砂 泥等 粗砂 砾石 牵引或拖运搬运 滑动 滚动 跳跃 搬运近 粉砂 泥 悬浮搬运 搬运较远 三 河流的搬运能力与搬运量 河流能够搬运多大粒径碎屑的能力称为河流的搬运能力 河流搬运碎屑物质的最大量称为河流的搬运量 它取决于流速和流量 流速大 搬运量大 碎屑物粒度大 流速小 悬浮变推移 河流的沉积作用 是指当河流的动能减小 流速 流量减小 或化学条件改变 降低了河流搬运力 致使搬运物沉积下来 或在河口处化学条件改变使得呈溶解状态搬运的物质发生沉淀 但主要的是流速降低 使机械搬运物发生沉积 一般在河流凸岸 或河流入湖 入海处 机械沉积分异 大而重先沉积 小而轻后沉积上游 下层 下游 上层 分选性 粗细均匀性 若大小相差不大 则分选好 大小悬殊则分选性差 冲积物 河流沉积的碎屑物质 第四节河流沉积作用 1 分选性较好 河流沉积的基本特征 2 磨圆度较好 3 成层性比较清楚 4 具韵律性 5 具流水成因的沉积构造 一 河谷内的沉积作用较粗 多为粗砂 砾石 常具斜层理 沉积的主要类型有心滩 边滩 河漫滩 1 心滩 河流变宽 河心障碍物 河流速降低 河心沉积 长几十 几千米 宽几 几百米 表面平坦 干水期出露水面 洪水期淹没 上游受侵蚀 下游接受沉积 故心滩向下游移动 河谷内的沉积类型 心滩沉积 2 边滩 横向环流把凹岸侵蚀物携带到凸岸堆积成新月形边滩 3 河漫滩 洪水期 河水上涨 淹没了边滩 并在原地边滩沉积物上沉积了较细的物质 这就是河漫滩沉积 具有不明显的水平层理 二元结构 由下部边滩的粗粒沉积物和上部河漫滩的细粒沉积物两部分组成的沉积剖面结构 华北平原即黄河下游的河漫滩 称冲积平原 河流的边滩沉积 二 河口的沉积作用1 河口处流速变缓 水域扩大 绝大部分碎屑物沉积下来 另一方面 河水中呈胶体状态的搬运物 粘土 Si Al等氧化物 氢氧化物 与海 湖水中的溶解质相遇发生沉淀 2 三角洲 沉积物在河口处形成类似三角形的地形 故称之 三角洲顶端指向河流方向 表面比较平坦向湖 海方向倾斜 其上常有沼泽分布 黄河河口沉积 黄河三角洲 3 河口处因河流带来大量有机食物 生物繁殖 沉积物中有机质丰富 常形成石油和天然气等有机矿产 美丽富饶地区 4 三角洲是河流与海洋或湖泊共同作用形成的 但沉积物来源于河流 三角州形成条件 1 河流搬运来的物质数量要大 2 河口处的海岸或湖岸坡度平缓 同时无强大的波浪或潮汐 钱塘江口 潮汐强大 河口堆积物全部搬走 不能形成三角洲 三 冲积砂矿冲积物中有用矿物含量达到具有开采价值 金沙江 黑龙江的沙金矿 广西沙锡矿 金 金刚石 锆石 独居石 一 构造运动微弱地区河流发展分三个阶段 1 初期阶段 相当于上游段 以下蚀作用为主 地表起伏增大 河床坡度较大 纵剖面呈阶梯状 河谷较直 常形成V形峡谷及急流瀑布 2 中期 中游 地形起伏 河床坡度减小 下蚀作用减弱 侧蚀作用占主导地位 河谷加宽 形成曲流 横切面 U 形 出现心滩 边滩 河漫滩各种形态的沉积地形 第五节构造运动对河流地质作用的影响 3 晚期 下游 地面起伏 河床坡度进一步变缓 侧蚀作用不再加宽河谷 仅使河流摆动形成蛇曲和牛轭湖 河流将高处物质搬运至低洼处沉积总体上使地面起伏变小 即使地面逐渐变平 称为夷平作用 二 构造运动强烈地区地壳上升 侧蚀 下蚀 地壳下降 下蚀 侧蚀 1 河谷形态不仅在纵剖面上是阶梯状 而且在横剖面上也往往呈现阶梯状 位于谷坡上的这种台阶叫做河谷阶地 阶梯状地形 不被洪水淹没 2 河谷阶地形成原因 每一级阶地都有一个平坦的阶面和一个陡坎 阶面微向下游和河床倾斜 从陡坎上可看到沉积物具有二元结构 上