第十章河流地质作用

1、主讲：主讲：杨杨 斌斌二零一一年二零一一年普普 通通 地地 质质 学学第十章第十章 河流地质作用河流地质作用 第一节第一节 河流的剥蚀作用河流的剥蚀作用 第二节第二节 河流的搬运作用河流的搬运作用 第三节第三节 河流沉积作用河流沉积作用 第四节第四节 构造运动对河流地质作用的影响构造运动对河流地质作用的影响河流是陆地上永久性有固定水流。它与人类的生活河流是陆地上永久性有固定水流。它与人类的生活生产有着极其密切的关系，生产有着极其密切的关系，人类文明的发展与河流人类文明的发展与河流分不开的。分不开的。河流是陆地上最活跃的地质动力，河流是陆地上最活跃的地质动力，河流的地质作用河流的地质作用是陆地上

2、最强烈的外动力地质作用。是陆地上最强烈的外动力地质作用。有关黄河的诗句和传说有关黄河的诗句和传说 诗句： u1）君不见，黄河之水天上来，奔流到海不复回 李白将进酒；u2）白日依山尽,黄河入海流 王之涣登鹳雀楼； u3）九曲黄河万里沙，浪淘风簸自天涯 刘禹锡浪淘沙。 传说：大禹治理黄河时有三件宝，一是河图；二是开山斧；三是避水剑。传说河图是黄河水神河伯授给大禹的。有关长江的诗句有关长江的诗句u1无边落木萧萧下，不尽长江衮衮来。无边落木萧萧下，不尽长江衮衮来。 u登高登高唐唐. . 杜甫杜甫 u2 2孤帆远影碧山尽，唯见长江天际流。孤帆远影碧山尽，唯见长江天际流。 u送孟浩然之广陵送孟浩然之广陵唐

3、唐. . 李白李白 u3 3长江春水绿堪染，莲叶出水大如钱。长江春水绿堪染，莲叶出水大如钱。 u春别曲春别曲唐唐. . 张籍张籍 u4 4小沟东接长江，柳堤苇岸连云际。小沟东接长江，柳堤苇岸连云际。 u水龙吟水龙吟宋宋. . 苏轼苏轼 有关长江的传说有关长江的传说 炎帝是长江流域上古神话传说中的重要角色。炎帝是长江流域上古神话传说中的重要角色。炎帝炎帝又称为赤帝。炎帝的小女儿女娃因又称为赤帝。炎帝的小女儿女娃因“溺于东海溺于东海”而而变成了精卫鸟，每天衔着木石去填埋大海。变成了精卫鸟，每天衔着木石去填埋大海。 炎黄之争，炎帝失利，但炎帝的臣裔们并不服输。炎黄之争，炎帝失利，但炎帝的臣裔们并不服

4、输。蚩尤、夸父、刑天、共工等，相继与黄帝及其后裔蚩尤、夸父、刑天、共工等，相继与黄帝及其后裔争斗。共工就曾在与颛顼争斗时，怒触不周山，争斗。共工就曾在与颛顼争斗时，怒触不周山，造造成天倾地斜。成天倾地斜。 炎帝虽然在军事上失利，但在农耕和医药方面却大炎帝虽然在军事上失利，但在农耕和医药方面却大有创获。有创获。 zhun x 长江石与传说长江石与传说 重庆流传着禹与涂山氏的传说，传说涂山氏渴盼禹归来而站在一块石头上望眼欲穿，那块石头即朝天门长江南岸的“夫归石”。 原始人类有一种石崇拜。认为石头是“生命的本源，创始的母体”。石崇拜与原始人的宇宙观和生命起源观有着渊源关系，石头也能生人，这与盘古开天

5、辟地、女娲炼石补天的神话有着内在的相似的精神联系。 河流对地表的改造过程称为河流地质作用。河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。流地质作用以机械作用为主，化学作用较弱。一、河流的形成过程一、河流的形成过程二、流水的种类：二、流水的种类： 1.层流与紊流；层流与紊流； 2.环流环流(单向，双向单向，双向)第十章第十章 河流地质作用河流地质作用(概述概述)一、河流的形成过程一、河流的形成过程 河流是由片流、洪流发展而来的。河流是由片流、洪流发展而来的。 片流片流 沿山坡均匀流动的网状细流，沿山坡均匀流动的网状细流， 片流的侵蚀作用使山坡松散层产生的破片流

6、的侵蚀作用使山坡松散层产生的破坏。坏。 片流的产物为坡积物，构成的地貌为坡片流的产物为坡积物，构成的地貌为坡积裙。积裙。 坡积裙 加州 洪流与洪积扇洪流与洪积扇 片流进一步发展水量增大，在一些沟槽片流进一步发展水量增大，在一些沟槽中汇集，并以其较大的能量刷深和扩大中汇集，并以其较大的能量刷深和扩大沟槽，片流变为沿冲沟流动的暂时性水沟槽，片流变为沿冲沟流动的暂时性水流流洪流洪流。 沟谷中的洪流能量大，（雨季）携带大沟谷中的洪流能量大，（雨季）携带大量冲刷碎屑在沟口（山角处）堆积称量冲刷碎屑在沟口（山角处）堆积称洪洪积扇，洪积平原积扇，洪积平原。斜坡上的冲沟 洪积物特点 分选性和磨圆度较差，扇顶部

7、分沉积物比较粗，向着扇体边缘逐渐变细，及至扇底前缘可出现粘土物质。层流层流紊流紊流流水的种类：流水的种类：层流：流体中液体质点彼此互不混杂，质点运层流：流体中液体质点彼此互不混杂，质点运动轨迹呈有条不紊的线状形态的流动。动轨迹呈有条不紊的线状形态的流动。环环 流流环流：环流：水质点作螺旋状运动，运动迹线在横剖面上投影为环行。水质点作螺旋状运动，运动迹线在横剖面上投影为环行。涡流涡流：水质点绕轴旋转运动，轴与河底近于垂直。：水质点绕轴旋转运动，轴与河底近于垂直。涡流作用形成的凹坑涡流作用形成的凹坑 河流由河流由河水和河谷河水和河谷两部分组成。两部分组成。 河谷：谷底河谷底部平坦的部分，其中经常为

8、河河谷：谷底河谷底部平坦的部分，其中经常为河水占据的部分称水占据的部分称河床河床。 谷坡谷坡高出河谷谷底的两侧的斜坡部分。高出河谷谷底的两侧的斜坡部分。 河谷是地面流水沿岩石软弱带或破碎带发育而成。河谷是地面流水沿岩石软弱带或破碎带发育而成。 河流对地表的改造过程称为河流地质作用。河流地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。质作用以机械作用为主，化学作用较弱。河流的动河流的动能决定了河流机械作用的强度。能决定了河流机械作用的强度。12 23 34 45 5河谷横切剖面要素河谷横切剖面要素1 - 1 - 河床；河床；2 - 2 - 谷底；谷底；3 - 3

9、 - 谷坡；谷坡；4 - 4 - 谷缘；谷缘；5 - 5 - 坡麓坡麓 河谷分类 ( 按横剖面 ) ：V 形谷U 形谷碟形谷V 形谷河流的动能河流的动能 E = 1/2 E = 1/2 QVQV2 2 Q Q 流量流量 V V 流速流速 流速指单位时间内流过的距离。流速指单位时间内流过的距离。取决于河床坡度取决于河床坡度， 横剖面形状和大小，横剖面形状和大小， 负荷类型；负荷类型； 流量指单位时间内通过一定过水面积的水量流量指单位时间内通过一定过水面积的水量。 取决于流域面积、降水量取决于流域面积、降水量 。河流的动能决定了河流机械作用的强度河流的动能决定了河流机械作用的强度第一节第一节 河流

10、的剥蚀作用河流的剥蚀作用 河流的剥蚀作用即河水在流动过程中，对地表的破河流的剥蚀作用即河水在流动过程中，对地表的破坏作用。坏作用。分下蚀、侧蚀两种：分下蚀、侧蚀两种： 一、下蚀作用一、下蚀作用 侵蚀河床下部，使河床高度不断降低的作用。侵蚀河床下部，使河床高度不断降低的作用。 河流自身力量下蚀河流自身力量下蚀(流速流速)，溶蚀，河水携带沙石撞，溶蚀，河水携带沙石撞击河床击河床(含沙量，河床岩石的软硬，河床松散物的粘含沙量，河床岩石的软硬，河床松散物的粘度度) 1.发生在河流发育的初期和上游地段，发生在河流发育的初期和上游地段，V形峡形峡谷，谷，流速大，长江三峡。流速大，长江三峡。 2.河床岩石软

11、硬不一河床岩石软硬不一(或抗溶蚀能力不同或抗溶蚀能力不同)，易，易于下蚀形成急流地段于下蚀形成急流地段. 3.河流河流向源侵蚀向源侵蚀，河流源头，地利较陡，也，河流源头，地利较陡，也是一个跌水区，类似瀑布后退一样。源头后是一个跌水区，类似瀑布后退一样。源头后退，河谷向上游伸长、推进。退，河谷向上游伸长、推进。下蚀作用特征下蚀最强烈的是瀑布地区北美尼加拉瀑布北美尼加拉瀑布 下蚀作用结果下蚀作用结果向源侵蚀（溯源向源侵蚀（溯源侵蚀侵蚀） 向源侵蚀向源侵蚀：由于下蚀作用使河流向源头：由于下蚀作用使河流向源头方向伸长（加长）。方向伸长（加长）。a2a1a3 4.下蚀作用使河谷不断加深，但有一定限度下蚀

12、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，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，河流流速为河水面与湖水面一样高时，河流流速为0，下，下蚀作用停止。河流一般最终要入海，蚀作用停止。河流一般最终要入海，故海平故海平面是河流的面是河流的下蚀基准面下蚀基准面。 5.河流的袭夺：侵蚀速度快的河流，将侵蚀河流的袭夺：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速度慢的河流切断，使其归入自己上游河段。袭夺河，断头河。袭夺河，断头河。河流河流局部侵蚀基准面局部侵蚀基准面（湖水面）（湖水面）侵蚀基准面侵蚀基准面（海平面）（海平面）Power

13、Bar中国专业PPT设计交流论坛河流平衡剖面与侵蚀基准面 河流沿水平方向对河流两侧和谷坡的破坏作用。河流沿水平方向对河流两侧和谷坡的破坏作用。 1.河流中、下游，河床坡度变缓，下蚀不显著，以侧蚀为主。 2.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。 3. 河流越来越弯，河谷越来越宽。曲流曲流蛇曲。蛇曲。 4.河床裁弯取直。牛轭湖。牛轭湖。二、侧蚀作用河流侧蚀作用示意图河流侧蚀作用示意图 河流弯道处的单向环流在凹岸侵蚀是侧蚀河流弯道处的单向环流在凹岸侵蚀是侧蚀的最重要的原因的最重要的原因凸岸沉积凸岸沉积凹岸侵

14、蚀凹岸侵蚀凹岸凹岸凹岸凹岸凸岸凸岸凸岸凸岸侧蚀的结果：河床弯道处曲率增大侧蚀的结果：河床弯道处曲率增大科里奥利力：科里奥利力：地球自转偏向力。地球自转偏向力。由于地球自转作由于地球自转作用带来的作用于用带来的作用于地表一切运动物地表一切运动物体的力体的力沿运动方向沿运动方向北半球向右偏，北半球向右偏，南半球向左偏南半球向左偏。 由于科氏力的作用，即使是很平的河道由于科氏力的作用，即使是很平的河道也将有一侧受到侧方侵蚀，也将有一侧受到侧方侵蚀， 北半球河流的左转弯处，离心力与科氏北半球河流的左转弯处，离心力与科氏力同时作用凹岸，侧蚀强烈；力同时作用凹岸，侧蚀强烈； 右转弯处，离心力与科氏力相反。

15、右转弯处，离心力与科氏力相反。 侧蚀的结果侧蚀的结果 河床弯道处曲率增大河流弯道的演化河谷加宽，不对称，凹岸陡，凸岸缓。在平坦宽阔的冲积平原上的河流弯道在平坦宽阔的冲积平原上的河流弯道 自由河曲河流在平坦宽阔的冲击平原上流动时，侧蚀作用强烈弯道自由发展，弯曲加大，河床在平面上蜿蜒回环。弯曲很多时，称蛇曲。自由河曲及牛轭湖的形成。牛轭湖的形成自由河曲的某一段上，两对的弯道沟通，弃废的部分河道形成了牛轭湖。 自由河曲与牛轭湖第二节第二节 河流的搬运作用河流的搬运作用 河流把所携带的物质从某处搬至另一个地方的过程即河流把所携带的物质从某处搬至另一个地方的过程即河流的河流的搬运作用。搬运作用。 1.碎

16、屑物质(砾石，沙，泥等)机械搬运；呈溶解状态物质(NaCl，FeSO4等)化学搬运。 呈溶解状态搬运的物质：真溶液真溶液K，Na，Ca，Mg等卤化物、硫酸盐；胶体胶体K，Mg，Al，Si等氧化物、氢氧化物。 2.流速大，搬运量大，碎屑物粒度大；流速小，悬浮变推移。 粗砂、砾石推移搬运(滑动、滚动、跳跃滑动、滚动、跳跃)搬运近。 粉砂、泥悬浮搬运悬浮搬运，搬运较远。 3.磨蚀作用、磨园作用：搬动过程中，相互碰撞，与河床碰撞。Power Bar中国专业PPT设计交流论坛悬运 跃运滚运流水搬运物质的方式第三节第三节 河流沉积作用河流沉积作用 河流的沉积作用：河流的沉积作用：是指当河流的动能减小是指当

17、河流的动能减小(流速，流量减小流速，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，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。沉淀。但主要的是河速降低，使机械搬运物发生沉积，一般但主要的是河速降低，使机械搬运物发生沉积，一般在河流凸岸，或河流入湖、海处。在河流凸岸，或河流入湖、海处。 机械沉积分异机械沉积分异大而重先沉积，小、轻后沉积。大而重先沉积，小、轻后沉积。 上游上游(下层下层)下游下游(上层上层)。 分选性：粗细均匀性。若大小相差不大，则分选先好；大小分

18、选性：粗细均匀性。若大小相差不大，则分选先好；大小悬殊则分选性差。悬殊则分选性差。 冲积物河流沉积的碎屑物质。冲积物河流沉积的碎屑物质。冲积物的特征 冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。 1.1.分选性好分选性好 2.2.磨圆度好磨圆度好 3.3.层理清晰层理清晰 4.4.韵律性韵律性 5.5.具流水成因的构造特征具流水成因的构造特征 由于水动力的由于水动力的季节性变化季节性变化洪水期沉积颗粒洪水期沉积颗粒枯水期沉积颗粒枯水期沉积颗粒粗粗细细从上游至下游沉积物颗粒由从上游至下游沉积物颗粒由 粗变细粗变细一、河谷内的沉积作用一、河谷内的沉积作用 较粗，多为粗砂、砾石，

19、常具较粗，多为粗砂、砾石，常具斜层理斜层理。地形上分心滩，边滩地形上分心滩，边滩，河漫滩。，河漫滩。 1.心滩：心滩：河流变宽，河心障碍物，河流速降低，河心沉积。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。面，洪水期淹没。上游受侵蚀，下游接受沉积，故心滩向下上游受侵蚀，下游接受沉积，故心滩向下游移动。游移动。 2.边滩：边滩：横向环流把凹岸侵蚀物携带到凸岸堆积成新月形边横向环流把凹岸侵蚀物携带到凸岸堆积成新月形边滩滩. 3.河漫滩：河漫滩：洪水期，河水上涨，淹没了边滩，并在原地边滩

20、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，这就是沉积物上沉积了较细的物质，这就是河漫滩沉积，河漫滩沉积，具有不明具有不明显的水平层理。显的水平层理。心滩与双向环流心滩与双向环流心滩：心滩：河床中间的沉积地貌，河床中间的沉积地貌，平水位时（枯水期）平水位时（枯水期）高出河面，洪水期被淹没。高出河面，洪水期被淹没。平面上梭形、长轴平行于流向；平面上梭形、长轴平行于流向；双向环流是形成心滩的主要原因，支流的相互顶托双向环流是形成心滩的主要原因，支流的相互顶托而形成，外来障碍物也可形成心滩而形成，外来障碍物也可形成心滩。 江心洲：江心洲：心滩增大，甚至几个心滩连在心滩增大，甚

21、至几个心滩连在一起，洪水期亦露出水面。一起，洪水期亦露出水面。 边滩：边滩：单向环流作用下，单向环流作用下，河流弯道处凸岸堆积（单向河流弯道处凸岸堆积（单向环流将凹岸侵蚀下的碎屑在环流将凹岸侵蚀下的碎屑在凸岸堆积下来）新月形，向凸岸堆积下来）新月形，向河流方向倾斜。河流方向倾斜。 边滩边滩凸岸沉积凸岸沉积凹岸侵蚀凹岸侵蚀凹岸凹岸凹岸凹岸凸凸岸岸凸岸凸岸单向环流单向环流河流边滩河流边滩 卢森堡卢森堡 河漫滩：河漫滩：边滩变宽、加高且面积增大的产边滩变宽、加高且面积增大的产物。在洪水期被水淹没，在枯水期露出水物。在洪水期被水淹没，在枯水期露出水面。面。 河漫滩的二元结构河漫滩的二元结构：由于河床在

22、侵蚀作用：由于河床在侵蚀作用下常发生左右迁移，因此，现代的河浸滩下常发生左右迁移，因此，现代的河浸滩之处，常是地史中的河床位置。在现代较之处，常是地史中的河床位置。在现代较细的河漫滩沉积之下，有河床的粗颗沉积细的河漫滩沉积之下，有河床的粗颗沉积。河流冲积层的二元结构：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。平行于河床的垄状堆积，洪水期，河水水量加大，平行于河床的垄状堆积，洪水期，河水水量加大，溢出河岩。当溢出两岸时，流速聚然减低，河水溢出河岩。当溢出两岸时，流速聚然减低，河水中携带的较粗物质在紧靠河床的边缘部大量堆积中携带的较粗物质在紧靠河床的边缘部大量堆积下来

23、，形成下来，形成自然堤。自然堤。Power Bar中国专业PPT设计交流论坛河漫滩的平面与剖面结构河漫滩的平面与剖面结构早期沉积早期沉积天然堤天然堤边滩边滩河漫湖泊河漫湖泊决口扇堤决口扇堤牛轭湖沉积牛轭湖沉积河床沉积河床沉积 河床沉积河床沉积河漫滩沉积河漫滩沉积河床河床河漫滩河漫滩Power Bar中国专业PPT设计交流论坛 冲积平原：冲积平原：由于河床往复摆动，河漫滩不断发展扩大由于河床往复摆动，河漫滩不断发展扩大，相邻的河漫滩连成一片，形成广阔的冲积平原。，相邻的河漫滩连成一片，形成广阔的冲积平原。华北平原即黄河下游的河漫滩，称冲积平原。二、河口的沉积作用u1.河口处流速变缓，水域扩大，绝

24、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，也可沉淀下来。u2.这些沉积物在河口处形成类似三角形的地形，称为三角洲。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。u3.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。u4.三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

25、。三角洲内部的三重层结构三角洲内部的三重层结构 三、冲积砂矿三、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，湖南、广西沙锡矿、金、金刚石、锆石、独居石。第四节第四节 构造运动对河流地质作用的影响构造运动对河流地质作用的影响 一、构造运动微弱地区一、构造运动微弱地区 河流发展分三个阶段：河流发展分三个阶段： 1.初期阶段初期阶段(相当于上游段相当于上游段)：以下蚀作用为主，地表起伏增以下蚀作用为主，地表起伏增大，河床坡度较大大，河床坡度较大.纵剖面呈阶梯状，河谷较直，常纵剖面呈阶梯状，河谷较直，常形成形成V形形峡谷及急流瀑布。峡谷及急流瀑布。 2.中期中期(中游中游)

26、：地形起伏，河床坡度减小，下蚀作用减弱，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，侧蚀作用占主导地位，河谷加宽，形成曲流，横切面横切面U形形，出现心滩、边滩、河漫滩各种形态的沉积地形出现心滩、边滩、河漫滩各种形态的沉积地形. 3.晚期晚期(下游下游)：地面起伏，河床坡度进一步变缓，侧蚀作用地面起伏，河床坡度进一步变缓，侧蚀作用不再加宽河谷，仅使河流摆动形成不再加宽河谷，仅使河流摆动形成蛇曲和牛轭湖。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，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，称为即使地面逐渐变平，称为夷平作用夷平作用。夷平化的过程：夷平化的过程：即即准平原准平原的形成过程。的形成过程。 二、构造运动强烈地区二、构造运动强烈地区 地壳上升：侧蚀地壳上升：侧蚀下蚀；下蚀； 地壳下降：下蚀地壳下降：下蚀侧蚀侧蚀河流阶地示意河流阶地示意三、河谷阶地1.河谷形态不仅在纵剖