陆地流水的地质作用.ppt

1、陆地水的地质作用,陆 地 水,地下水,冰川,地面流水,地面流水,地面流水是沿陆地表面流动的水体，其水源主要有大气降水、冰雪融水和地下水。,地面 流水,常年性流水,暂时性流水,片流,洪流,河流,Sheet-and-Rill erosion,片流,洪流,片流与洪流,片流是沿斜坡无固定水道的面状流水，其特点是水层薄，速度慢，呈网状分布。,洪流是由片流汇集到沟谷中，沿沟谷流动的水流，流速快、流量大，有固定水道。,片流的地质作用,Photo from /wikipedia/commons/7/7b/Erosion.jpg,片流在流动过程中可冲蚀坡面，形

2、成线状沟槽，造成基岩裸露，并将松散沉积物洗刷并搬运到坡角堆积下来，称为片流洗刷作用。,这种堆积物，称为坡积物。,洗刷作用的影响因素： 降雨量、降雨强度、坡角、斜坡岩性，植被。,Image from http:/www.msddecatur.k12.in.us/EdVenture%20Lab/Lessons/Erosion/Erosion.htm,片流的洗刷作用,洪流的地质作用,Photo from /wikipedia/commons/7/7b/Erosion.jpg,洪流以其自身动力将携带的泥沙、石块搬离原地的作用称为搬运作用。 在搬运过程

3、中对沿途沟谷的破坏作用称为洪流的剥蚀作用。,洪流流量大、流速快，挟带沙石多，机械冲蚀力很强，常将地表切出较深的、纵坡降较大的线状沟谷冲沟。冲沟横切面呈V字型。,剥蚀和搬运,Image from /wikipedia/en/9/95/Alluvial_fan_01.JPG,洪流流出沟口之后，因地形开阔、水流分散，流速减弱，洪流的活力急剧降低，所挟带的碎屑物迅速堆积下来组成扇状的沉积地形，称为洪积扇，其沉积物称为洪积物。,沟口扇顶部位，沉积物厚度大、颗粒粗，通常由砾石和沙组成，透水性好，常形成储水层。,扇边缘沉积物厚度小、颗粒细，通常由泥和沙组成

4、，透水性差。,法国比利牛斯山脉洪积扇,洪积扇剖面,扇根,扇缘,沙、石为主,泥、粘土和沙为主,基岩,洪积物常呈现不规则交错的层理构造，如具有夹层、尖灭或透镜体等产状,图片改编自,昆仑山上的洪积扇,/wikipedia/commons/7/7d/Alluvial_fan%2C_Taklimakan_Desert%2C_XinJiang_Province%2C_China%2C_NASA%2C_ASTER.jpg,洪积物,地面流水的运动状态,按照流体内部水质点的运动轨迹，可分为层流、紊流和环流等不同的方式。,层流,流水的水质点在运动过程中保持相互平

5、行。层流在自然界中很少见。,紊流,水质点在运动过程其速度和方向随时（任意）发生改变，是自然界中水流的主要方式。,平水期双向横向环流,洪水期双向横向环流,主流线,表流方向,底流方向,河道弯曲程度,单向环流：水流进入弯曲河道时，河水在惯性离心力作用下，主流线偏向外侧（凹岸），表流向凹岸壅水，逐步形成单向环流。,底流,表流,主流线,堆积作用,剥蚀作用,Tundra and Rivers,A meandering river cuts a Z into Alaskas sprawling North Slope tundra. This region is home to dozens of rive

6、rs and thousands of oval-shaped lakes.,流水活力与负载的关系,al，流水克服阻力之后还有剩余动能侵蚀地表； a=l，流水以搬运作用为主，侵蚀与沉积处于平衡； al，以沉积作用为主。,Image from ,a=1/2mv2,河流的地质作用,河流是改造和塑造大陆地表的主要地质营力,Image from ,河 流,是指在重力作用下，集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称。,河流,水系：河流及其支流共同组成的水文网。,分水岭：分隔两个水系的高地或山岭。,欧洲主要水系及分水岭,Image from /w

7、ikipedia/commons/1/19/Wasscherscheiden.png,分水岭既是地理界线，又往往成为政治界线,中国主要水系,Yangtze,Yellow River,Perl River,Yalumzangbo- Bramaptra,Tarim,Heilong-Armur,河 源,上游,中游,下游,河谷窄、比降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩和瀑布,水量逐渐增加，但比降已经和缓，流水下切力已开始减小，河床位置比较稳定,谷宽广、河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见沙滩和沙洲,总 落 差,河 口,河谷窄、比降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯

8、状并多急滩和瀑布。,水量逐渐增加，但比降已经和缓，流水下切力已开始减小，河床位置比较稳定。,谷宽广、河道弯曲，河水流速小而流量大，淤积作用显著，到处可见沙滩和沙洲。,上游,下游,侵蚀作用,沉积作用,河谷形态要素图,河谷,谷 底,河 床,阶地,河漫滩,谷坡,Image from ,河水及其所携带的碎屑物在运动过程中对河谷的破坏作用称为河流的侵蚀作用。,机械侵蚀,溶蚀,下蚀作用,侧蚀作用,河流的下蚀作用,河流的侧蚀作用,下蚀作用,河水及其所携带的碎屑物对河床底部产生破坏，使河谷加深、加长的作用。,影响下蚀作用的因素,纵坡降、水量、河床底部岩石性质、含沙量等,下蚀作用在河流上游和山区河流较为发育，产

9、生各种侵蚀地形。,Image from ,黄河三门峡,Image from ,河流下蚀作用强度较强，河谷加深的速度超过拓宽的速度时，形成谷坡高度远远大于谷底宽度的峡谷，其横剖面呈“V”型，称为“V”型谷。,长江三峡,Image from ,the Grand Canyon,河流的下蚀作用,下蚀作用,/wikipedia/en/4/4f/AC14_4x5.jpg,the Grand Canyon,Colorado River in the Grand Canyon,组成河床的岩石软硬不均，河流下蚀作用的速度也有差异，和地壳差异性升降，造成谷底在

10、纵向上常呈阶梯状。一般由坚硬岩石组成的谷底因抗侵蚀能力较强，常突起形成陡坎。由于陡坎的存在使河水呈现明显的跌水现象，称为瀑布。,Imahe from /wiki/File:Waterfall_formation23.png,津巴布韦维多利亚瀑布,Image from /google/upload/320_2.jpg,由于瀑布地段河水携带碎屑物跌落，猛烈冲击陡坎下部和河床底部的岩石，往往形成深潭。,Image from /wiki/Plunge_pool,垮

11、塌后退,黄果树瀑布,河流源头下蚀力最大，那里大多有跌水现象。河流下蚀作用在加深河谷的同时，还有向河谷源头方向发展的趋势。这种因下蚀作用使河谷向源头方向伸长的作用称为向源侵蚀。 河流通过向源侵蚀增加了河谷长度，减少了河床纵坡降，使分水岭缩小。,河川袭夺,Image from/wikipedia/commons/e/e8/Stream_capture.png,三个初始条件： 1.两条河川间的距离不能太远。 2.其中一条河川的侧蚀或向源侵蚀强烈。 3.必须一条为高位河、另一条为低位河。,B河,A河,B河河水流入A河,侵蚀方向,侵蚀基准面,河流下蚀到

12、一定深度，河水面趋近与其注入的水体（海、湖等）水面高度一致，河水不在具有势能，活力趋于0，下蚀作用停止。此时河流注入水体的水面称为侵蚀基准面。,侵蚀基准面和局部侵蚀基准面,河流,局部 侵蚀基准面,侵蚀基准面,湖泊,海洋,河流的平衡剖面,河流侵蚀基准面位置稳定不变，河流长期下蚀作用，使河床的纵坡降减小，陡坎阶梯消失，下蚀作用与沉积作用达到动态平衡。 此时的河流纵剖面称河流的平衡剖面。该剖面为一下凹的平圆滑曲线，上游陡，下游平缓趋向河流的侵蚀基准面。,长江河谷纵剖面图,local base level,理想剖面，自然界中难以长期稳定存在,大坝建造前后河流的剖面变化,河流的侧蚀作用,河水以自身动力及

13、携带的碎屑物对河床两侧或谷坡进行破坏的作用称为河流的侧蚀作用。 侧蚀作用使河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽。,弯曲的河道中河流的主流线偏向河床的凹岸，造成凹岸壅水，产生单向环流，河水螺旋前进。,凹岸在单向环流冲击下，下部岩石不断被掏空，侵蚀下来的岩石碎屑被底流搬运到凸岸堆积。,凸岸因堆积不断前伸,侧蚀作用导致河床越来越弯曲，这种河床称为河曲。,随着侧蚀作用发展，河曲向下游方向移动，两岸突出的地形不断被削平，河谷越来越宽，越来越平直，而河床越来越弯曲，最后河床脱离谷坡在宽阔的谷底自由摆动，形成极度弯曲的河床，称为蛇曲或自由河曲。此时河谷横剖面形态为箱形。,蛇曲的出现表明流水的活力逐渐减弱，河流侧蚀作

14、用已达晚期。,Serpentine River,Rio Los Amigos,An aerial view shows the muddy waters of Rio Los Amigos as they snake through a rain forest in the Peruvian Amazon River basin.,The Laramie River meanders in Albany County, Wyoming, 1949.,Image from /wiki/Flood_plain,黄河陕西段的一段蛇曲,内蒙古呼伦贝尔草原上的

15、河曲,牛轭湖的形成,牛轭湖的形成,牛 轭 湖,正在形成中的牛轭湖,河流的搬运作用,机械搬运,化学搬运,推移,跃移,悬浮,机械搬运物主要为砾石、沙和泥,河水对碎屑物产生推力，使其沿河床底部滚动或滑动。,沙粒在河水的推动力和紊流产生的上举力的共同作用下，沿河底跳跃向下游迁移。,颗粒的重力小于水流产生的上举力，颗粒在水中呈悬浮状态搬运。,对可溶性物质和胶体物质的搬运,三种搬运作用示意图,河水流向,Image from ,河流流速的变化，造成搬运物按粒径大小、密度不同彼此分离的现象，称分选或机械分异作用。,Image from /Onair/097.htm,碎屑被磨圆的程

16、度称为磨圆度,经过长距离搬运作用，碎屑物的棱角往往被磨圆,雨花石,河床底部砾石的长轴常垂直水流方向，最大扁平面倾向上游方向 Virgin Islands,Image from ,沙粒在跃移过程中堆积成波浪状的沙堆，称为沙坡。,水 流 方 向,水流方向,水流方向,沙堆前进过程,沙堆内部发育斜层理倾向与水流方向一致,Mud tracks ripple like melted chocolate after a flood washed through a slot canyon in Arizona,周口店中元古界铁岭组斜层理,水流方向,搬运能力与搬运量,搬运能力指流水搬运最大的碎屑颗粒的能力。

17、搬运能力与流速、流量有关。流速增加一倍，被搬运的颗粒重量将增大64倍。 搬运量指河水搬运泥沙数量的多少。 搬运量取决于河流的搬运能力、流域的地表岩性、片流和洪流的发育程度以及碎屑物的供应量。,河流的沉积作用,河水活力逐渐减弱，当活力负载的时候，为了保持河水的流动，河流将所携带的碎屑物沉淀下来的作用，称为河流的沉积作用。 沉积作用主要发生在河谷与河口。 以机械沉积为主。 河流沉积物统称冲积物。,河谷中的沉积作用,边滩：凹岸侵蚀掉的碎屑物被底流带到凸岸沉积的产物,靠近河心的边滩下部，颗粒较粗，多为砾石； 远离河心的边滩上部，颗粒细，多为沙粒。,边滩具向河心倾斜的斜层理,河漫滩：洪水期沉积物颗粒细，

18、具水平层理,水流,河床,河漫滩二元结构形成过程,华北平原即黄河下游的河漫滩，称冲积平原,心滩：因河床底部有障碍物导致沉积物堆积或双向环流作用形成的河床中的沙质堆积地形。心滩高度可逐渐加大，露出水面形成沙洲。 心滩的上游受河水冲蚀，下游堆积，因此有向下游迁移趋势。 心滩数目较多时，常将主河道分为若干叉道，形成辫状河流。,河口区沉积作用三角洲,河口区河床纵坡降小，水流分散，加之海水或湖水的顶托作用，使河水活力大大减小，河流携带的大量碎屑物在河口区沉积下来，形成形态各异的三角洲沉积。,尼罗河三角洲,密西西比河三角洲,/wiki/File:Mississip

19、pi_River_Delta_and_Sediment_Plume.jpg,三角洲形成过程,Image from /wikipedia/commons/c/c2/Mississippi_Delta_Lobes.jpg,4600BP,3500BP,2800BP,1000BP,300BP,500BP,现代,密西西比河三角洲形成过程,密西西比河三角洲,/wiki/File:Mississippi_delta_from_space.jpg,乌拉尔河三角洲,/wik

20、i/File:Ural-delta-ISS009E18679_lrg.jpg,恒河三角洲,/wiki/File:Ganges_River_Delta,_Bangladesh,_India.jpg,三角洲纵向剖面结构,前积层：三角洲的主体，为水下斜坡堆积，以粉沙为主，不夹透 镜状沙体，含海洋生物。因孔隙高是良好的储油层。,底积层：为波浪带入较深海区的细小近水平的粉沙、粘土质沉积，富含大量有机质。是良好的生油层。,因三角洲不断向海推进，沉积物的粒度由下至上，由细变粗，呈反韵律。,顶积层：分水上与水下两部分，以网叉状河流形成的边滩、漫滩、心滩等沉积。以夹透

21、镜状沙体为特征，细、粉沙为主。,当波浪和潮汐作用强烈，河流携带到河口区的沉积物被冲刷搬运走，而无法形成沉积时，河口区便称为喇叭状深水港湾，称为三角港。,河流作用的一般趋势,河流的下蚀、侧蚀作用受侵蚀基准面控制。 侵蚀基准面抬升，下蚀侧蚀； 侵蚀基准面下降，侧蚀下蚀。 导致侵蚀基准面变为的因素： 地壳垂直运动、气候,Image from /wikipedia/commons/8/89/Corte_geomorfol%C3%B3gico_del_Trabancos.gif,下蚀作用加强，河床下降，原来的河漫滩不再被河水淹没，形成河流阶地。,阶地形成过程,河流阶地形成示意图,河 流 阶 地,the Rio Grande,Mexico,USA,the Santa Elena Canyon 460-meter cliffs,河流地貌,边滩,谷坡,心滩,回春河,科罗拉多大峡谷,已呈蛇曲状态的河流，因下蚀作用重新加强，河床降低，深切至基岩。在纵剖面上呈V型峡谷，平面上仍呈蛇曲的形态，反映了地壳由相对稳定到强烈上升的过程。,回春河,http:/upload.wik