河北工程大学普通地质学ppt转换成word第八章地面流水的地质作用讲述

1、普通地质学课件主讲人：周俊杰河北工程大学勘查教研室第八章地面流水的地质作用第一节地面流水的种类及水系型式第二节流水的运动与动能第三节河流的地质作用第四节 河流的均夷化和去均夷化作用暂时性地面流水长期性地面流水1、地面流水的种类暂时性地面流水第八章地面流水的地质作用由河流形成的肥沃冲积平原，正地面流水特别是河流与人类社会的发展关系极为密切， 是人类文明的发源地。河流还是最活跃的地质外营力， 它在流动过程中， 不仅能侵蚀地面， 形成各种形态的侵 蚀沟谷，同时又将被侵蚀的物质沿途堆积， 形成各种各样的堆积地貌。 河流的地质作用塑造 着陆地形态，改变着地球的外貌。地面流水的种类面流（片流）：顺斜坡无固

2、定流道的、面状流动的细小流水洪流：在斜坡低洼处汇集成线状较强的地面流水第一节地面流水的种类及水系型式地面流水：是指陆地表面流动着的液态水。它们在重力作用下，沿地表从高处向低处流动。地面流水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水。面流（片流）.颇斜坡无固定流道的* 面状流动的细小流水洪流，在斜坡低洼处汇集成线状较强的 地面流水-河流=具有一定河道的长期性地面流水- 3 -第八章 地面流水的地质作用面流（片流）：顺斜坡无固定流道的、面状流动的薄层细小流水。 面流能比较均匀地洗刷山坡上的松散物质。由面的凹入部位或山麓堆积起来，形成坡积物。由面流搬运的物质在山坡的凹入部位或山麓堆积起来，形成坡积物

3、。再向下汇聚成快洪流：当面流增大到一定程度在斜坡低洼处汇集成线状的较强的线状流水。 速奔腾的洪流。洪流猛烈冲刷沟底、沟壁的岩石并使其遭受破坏，称为冲刷作用。冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。多次冲刷两侧形成许多小冲沟，共同构成了冲洪流携带大量泥沙、石块到沟口，由于坡度减小，洪流无侧壁约束，水流分散，动能迅速减 弱，所搬运的碎屑物在沟口大量沉积，形成洪积物（洪积扇）。洪积扇2、地面流水的种类长期性地面流水河流河流：具有一定河道的长期性地面流水。（河1）河流的形成过程根据地面流水：河流是由面流、洪流逐渐发展而成的。洪流的冲刷作用形成的沟谷，沟谷发展为冲沟，冲沟有常年流水或季节性流水即为河谷

4、流）根据地形：地形表面平坦（面流）7沟槽（洪流）7沟谷（洪流）7冲沟（洪流）7河谷（洪 流、河流）起初的大气降水，有上向下沿自然平坦斜坡均匀流动，其流速小、水层薄，水流方向受 地面起伏影响大，无固定流向，成为网状细流，称为面流。随着面流的进一步发育，山坡上低洼处出现一些 沟槽，其水层增厚，流水量增加，能力增强，面流水层向沟槽集中，沟谷由小到大逐渐发展，把 冲沟的发展有两种可能趋势；冲刷 面流就转变成线状流水， 是为洪流。沟槽就发展成为 沟谷。 切割较深规模较大的沟谷称为冲沟。谷底不能继续加深，冲沟具有宽阔而平缓的沟底，沟底为较一种是向下冲刷切割停止， 细的砂土所堆积，标志着冲沟的衰老。一种是流

5、水深切沟底达地下水面，冲沟流水遂得到地下水源补给，暂时性的冲沟流水转变成具有经常流水的河流，冲沟就发展成为河谷（河流）。第一节地面流水的种类及水系型式2）河谷 河谷要素 河谷通常由几个要素组成： 经常有流水的部分称为河床（ 谷底部的平缓部分称为谷底（ 底以上的斜坡称为谷坡（3）; 谷坡与谷底的交接处称为坡麓（ 谷坡上部的转折处称为谷缘（4) o注意：谷底包括河水占据的河床和洪水能淹没的河 漫滩。河谷的横剖面形态河谷按横剖面形态分为三类：（1 o峡谷或“ V ”形谷，谷坡很陡，谷底狭窄，甚至 无平坦的谷底，以致河床直接嵌在谷坡之间，峡谷中 流水湍急，如金沙江峡谷。（2）“ U ”形谷，谷底较宽阔

6、，谷坡较陡，坡麓明显。L阶地z河祥 眷底 冋權谧I（3）碟形谷，谷底平坦而宽阔，其宽度可达数公里甚至 数十公里，谷坡缓，没有明显的坡麓-4 -河谷纵剖面：是从河源到河口沿主流线所作剖面。A IHea* .-1亠i- / S-f7 b J(a)(b)层流，上为平面；下为纵剖面 紊流，上为平面；下为纵剖面2、环流水流的运动受到河槽的限制，因此，水流的平均方向，决定于槽线的方向。槽线的曲折和断（科里奥利力）的影响所面形态的改变，会使水流内部形成一种规模较大的 旋转运动。在弯曲河道中，从凸岸由水面 流向凹岸的表层流和从凹岸由河底流向凸岸的底流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流， 称为横向环流。横向环流

7、的形成主要是由弯道离心力和地球偏转力 产生的。1）弯道离心力起作用正弦曲线。_u - - J平直的河流很少，河道多是弯曲的。即令是平直的河道也会 因水体的运动而向弯道发展。它一开始是直河道，河道坡度均一 且沉积物分布均匀，然而随着河流侵蚀和沉积的发生，河道就慢 慢变成为一系列略呈对称的弯道，形似河道一旦变为波状，。在弯道离心力（即河道弯曲部位因惯性离心力大作用而产生的离心力）作用下，水体向凹岸集中，故凹岸水面抬高，凸岸水面降低，从而产 生横比降，引起自凹岸向凸岸的横向力；在弯道流水断面的垂线上，在水体上层，于横向力，合力向右，水质点向右移动；在水体下层，离心力小于横向力， 合力向左，水质点向左

8、运动, 横向力和离心力只是在中偏下的水体部分可达到平衡，这样便形成 了横向环流。在平面上，河流的主 流线偏向于凹岸，而且弯 道中的水体是螺旋式前 进。由于横向环流的作用， 使凹岸侵蚀，侵蚀下来的 物质随横向环流向凸岸搬 运；在凸岸，因底流向上 运动，流向表层，其能量 逐渐减弱，物质便在此发 生沉积形成点砂坝 在科里奥利力的作用下， 水体运动的方向发生偏 离。北半球运动的水体偏 向前进方向的右侧。南半 球运动的水体偏向前进方 向的左侧。2）科里奥利效应地球上一切物体的运动，北半球者向右，在南半球者向左，这种作用称为在科里奥利力的作用下，包括水的运动，都会受地球自转的影响而发生偏转，其偏转方向在科

9、里奥利效应。水体运动的方向发生偏离。 北半球运动的水体偏向前进方向的右侧。南半球运动的水体偏向前进方向的左侧。b在河流弯道，离心力与科氏力同时作用。河流右弯处（图a），离心力（P）和科氏力（F）方向相反，部分抵消，故对凹岸侵蚀力减弱。河流左弯处（图b），二力方向一致，对凹岸侵蚀力增强。此外，凹岸的最大侵蚀点和凸岸的最大堆积点并不是在它们的顶部而是偏于前方。不仅是弯道幅度逐渐增大，而是弯道位置也不断向下游方向这样，随着横向环流不断作用，迁移。三、流水的动能地面流水在重力作用下，沿斜坡或沟谷，从高处向低处流动，从而不断将势能转变为动能， 其关系可以用下列物理式表达：E=QV2/2式中：E流水的动能

10、（又称为流水的活力）Q流量V 流速地面流水的动能（巳与其负载（L）的关系为：E L :地面流水除克服负载以外，尚具有对地而的破坏能力，表现为侵蚀作用；EV LE=L :地面流水与负载相平衡，流水无力破坏地面，也不发生堆积，表现为搬运作用; :地面流水的负载超过其活力，流水把多余的搬运物卸载，表现为沉积作用。第三节河流的地质作用（侵蚀）作用河流的剥蚀 河流的搬运作用 河流的沉积作用 一、河流的剥蚀（侵蚀）作用侵蚀作用。河流以自身动能并以其搬运固体物质破坏河床，称为河流的 河流侵蚀作用下蚀侧蚀作用溯源侵蚀1河流的侵蚀作用方式溶蚀作用：河水将易溶矿物和岩石溶解，促使河床破坏。冲蚀作用：河水的机械冲击

11、力引起河床破坏。磨蚀作用：流水以其携带的砂泥和砾石作为工具，磨蚀河床，使其加宽与变深。 1河流的下蚀作用下蚀作用常形河流的水流作用向下切割河床，使河道不断加深的过程称为河流的下蚀作用。成急流、浅滩、瀑布和 V形谷。原因：1顺坡而下的流水具有垂直向下的运动分量。2、在河底滚动和跳跃的砾、砂、不断撞击河底。3、由流水中急速旋转的涡流，促使砾石像钻具一样作用于河底，在河底上被钻出的凹坑的 锅穴作用。下蚀作用的过程Afnoiid by dflrirncultnB.嫌cinjKinT -i Ifr T 二 7 A-DowncuHlcd下蚀作用的过程蚀作用的过程4冋t河流的下蚀作用形成特殊地貌r駛虬m,；

12、政核”-亠-%心痂VF *al|优+ * h 7.爲，蛰 _- -7 :忌：0Ik心沁 Ale也孙亠 r： F仁，n: . J急流和瀑布当河床底显著起伏不平时，常形成急流和瀑布。容易形成跌水的陡坎， 水流具有一定落差,急流：当河床坡度较大，水流湍急形成急流。 瀑布：当河流从坚硬稳固的岩石流过松软岩石时, 称为瀑布。 iv; bQk =3bb=Am:zzgnyp. Fawn U s= _ - Wtb - - -h _2 . nST邑 iQJS1J.4S3BBZ、可以形成每年后退约深潭。0.3 m，3万年来共后退瀑布一旦形成，其下蚀便更为强烈。在瀑布跌落处下蚀最盛, 美国西部纽约州西边的尼亚加拉河

13、瀑布，落差达57 m,10. 4 km1969 1927 1905 1878 184218191764_if ： : 廿* |11 ：$订PP八八/C!45 TH55 m尼亚加拉橐布不断膚退示意图我国黄河壶口瀑布平均每年后退5 cm。P %,: 亠贵州安顺黄果树瀑布流水从75 m高处直泻而下，景色十分壮观，是我国最大的瀑布。爲窒竺.o.” J -_. .寥：1普氏 ”汕1河流的纵剖面：河流从源头到河口沿着中线的剖面，常常用河底纵向上不同高度点的连线表示。入海河流的纵剖面，总体上看是向海倾斜并略向下凹的曲线。河流的侵蚀基准面：当河流下切使河床降低到某一基准面时，河流就失去继续下切的能力, 河床不

14、再降低，把这一基准面称为侵蚀基准面。河流侵蚀基准面的发展过程IQJ _r =遞號矽S 丄I 窈賢.一IciCdlIvwlAflmU.Original prolhilcOrjp 1N! M.!A l4*wliB鹽儘虜3曲翳厲斎乎#iwn河流的平衡剖面：河流在其形成的初期，多急流与瀑布，河流纵剖面不平滑。由于下蚀和溯 源侵蚀作用，河床上的突起被削去， 凹坑被填平，急流和瀑布消失，河流纵剖面逐渐演变成 为平滑的曲线，称为 平衡剖面。2、河流侧向侵蚀作用河流侧向侵蚀：河水冲刷河床两侧以及谷坡，使河床左右迁徙谷坡后退，河床及谷底加宽。 原因：弯道离心力的作用和科里奥利效应側蚀作用的结果使河流凸岸沉积，凹

15、岸剥蚀后退，河曲加大，形成蛇曲河。側蚀作用的结果使河流凸岸沉积，凹岸剥蚀后退,河曲加大，形成蛇曲河。蛇曲河最后会裁弯取直。废弃的弯曲河道称为 牛轭湖。如从湖北石首至湖南岳阳之间直线距离仅87km，但河道长度竟达240 km，沿线有许多牛扼湖。在这一线上，最近的一次截弯取直是1970年7月19日发生的，河水冲决了六合坑河弯颈使原来20 km长的河道缩短为不到1 km泾 逐卜.3、河流溯源侵蚀作用使河流向源头方向加长的侵蚀作用。在沟头汇集了斜坡上分散的片流，水流集中，流量和流速增加，侵蚀能力增强，沟头遂向上坡延伸。使河流向源头方向加长下蚀作用与侧蚀作用的关系时间上河流发育的早期以下蚀作用为主，随着

16、坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。空间上河流的上游以下蚀作用为主，河流的下游以侧蚀作用为主。二、河流的搬运作用方式拖运又称牵引搬运：砂与砾石等较粗碎屑物质， 以滚动、滑动和跳动方式沿河床底搬运。 悬运：即是粘土、粉砂等较小颗粒，由于流水的紊流作用而呈悬浮状态进行搬运。溶运：即易溶岩石及矿物成份溶解于河水，以离子状态进行搬运。就盏剖面类型4亠运搬运方式机械搬运 化学搬运河流通过 机械磨蚀 和 化学溶蚀 对河床进行破坏。1、机械搬运 ： 河流对砾石、砂、粘土等碎屑物质的机械搬运。 河流的机械搬运量是非常巨大的。全世界每年输入海洋的碎屑物质约为 25000Mt ， 据 1958 年资料，黄河在包头站

17、测得的年搬运量为161Mt ，经过黄土高原后，搬运量增大为1360Mt 。在黄土区黄河的最大含砂量可达 42,2900，其支流无定河的含砂量高达 78 %，当地 的俗语说“黄河斗水七升砂” 。机械搬运方式推移式 ：流水对碎屑物产生推力并使其沿床底滑动或滚动。跃移式 ：河流中的碎屑颗粒， 受紊动涡流和不同深度水层流速差所产生的上举力的作用， 使一些碎屑颗粒时起时落，呈跳跃式移动。悬移式 ：当碎屑颗粒重力小于水流产生的上举力时，颗粒便可在河水中呈悬浮状态。 机械搬运中的 分异作用 ：机械搬运中的碎屑物质， 在粒度和比重上服从机械分异作用的规律。 沿一条河流，在上游沉积有砾石、砂砾，到中下游主要是中

18、一细砂，到河口是细砂和粉砂。 机械搬运中的 磨圆 ：在流水的搬运过程中，颗粒由于碰撞、研磨，随搬运距离愈远，颗粒会 变得愈圆、愈小。等。2、化学搬运 化学搬运作用：真溶液搬运和胶体形式的搬运 真溶液形式的搬运 ：化学风化作用的产物，以离子形式溶于水中，呈真溶液状态被搬运。 胶体搬运 ：化学风化作用产物中的一些元素和化合物， 在条件合适时，呈胶体溶液状态， 随 流水搬运。如难溶的铝、铁、锰、硅 三、河流的沉积作用 河流搬运的物质由于流量流速的变小， 使流水动能减少， 搬运能力降低， 造成河流搬运 携带的碎屑物质沉积下来，形成 冲积物 。沉积作用发生的 原因 河流的不同部位流速发生变化 河流流量随

19、气候或季节的变化 搬运物增加，负荷过重 局部地段河底变平坦，涡流减弱等。河流冲积物的沉积 特征 分选性较好 磨圆度较好 成层性较清楚 具有韵律性具有流水成因的沉积构造 沉积的主要 类型山口沉积作用 谷底沉积作用 河口沉积作用搬运物发生大量堆积，常形成规模不等的1、山口沉积作用 山区河流流出山口后，由于地势平缓，水流分散， 扇形堆积体，称 冲积扇 。冲积地形峡谷冲积扇冲积平僚冲积扇裙r # - 竺jj&JLz.2、谷底的沉积作用 谷底横剖面可划分出四种地形单元水下槽状的河床边滩又称曲流沙坝 称 河漫滩 被水包围的心滩。河床一测由砾、砂堆积而成的斜坡，称 高出边滩长满植被而且地形平坦的地区, 流速

20、减小，使较粗碎屑在河底中部淤积,废年河道充填天然*旳期沉积1,河床沉积决口扇曲流河的沉积相模式（据Allen，1965， 1970)单向环流将凹岸掏蚀的物质带到凸岸沉积形成的沉积体。老河床滞留沉积：从上游搬运来的以及就地侵蚀的物质，细粒的被带走，粗粒物质被留下堆积成不连续的透镜体，称为河床滞流沉积。其成分复杂，既有陆源砾石，也有河床下伏早期沉积未固结而再沉积的同生泥砾，砂、 粉砂极少。砾石呈叠瓦状排列，倾斜方向指向上游。砾岩呈透镜状断续分布于河床最底部，向上渐变为边滩沉积。边滩与河漫滩 边滩即曲流沙坝：河漫滩：是边滩变宽、戸J lL |J=L| /|/、土曰 y V 口 J 丿 V/4 o河漫

21、滩沉积剖面具有二元结构，下部是侧向加积的沙粒或砾石等粗碎屑组成的曲流沙坝和河道底部滞留沉积。上部是洪水越岸作用垂向加积形成的河漫滩沉积物，一般由粉砂、粘土沉积物构成心滩河道宽窄不一，流水从窄束段流入开阔段时，流速减小，致使较粗碎屑在河底中部淤积，形成心滩。每当洪水期间，心滩就增大淤高，顶部覆盖了悬移质泥沙，发展成经常露于水面之上的江心洲，又称沙岛。河流的入海口（或入湖口），河床纵坡降减缓，河道展宽, 的阻滞，加上海水的顶托作用，使河水流速大减甚至停止, 形成一个顶端向陆弧形朝海的巨大三角形堆积体，称为水流分散，因受海水（或湖水） 将大量的碎屑物在河口进行堆积, 三角洲。丹k，L吕“八:V上：Q.厂i:.叮】严t订 j _ _长江三角洲進.SJt黄河三角洲.岚尼罗河三角洲Jk : W町F * 一4第四节河流的均夷化和去均夷化作用河流纵剖面逐渐均夷河流的均夷化：河流通过长期的侵蚀与沉积，河流下切能力逐渐衰减， 化。即为河流衰老的过程。去均夷化作用：河流均夷化的因素一旦改变，如地壳上升，河流获得新的能量，下蚀复苏, 称为去均夷化作用或称河流回春。在去均夷化作用下，河流将塑造 深切河曲与