鄱阳湖平原沙漠化的成因

鄱阳湖平原沙漠化的成因

在干旱的交汇处，平静的湖泊分布在长江南岸、江河湖泊两侧和湖岸。沙漠面积约10公里2米。甘福湖平原沙漠面积40多万亩，水土流失面积5多公里。沙漠生成以后,受风力作用逐渐扩散蔓延,并以每年3～4m的速度自北往南迁徙运动,使南昌市处于“兵临城下”的境地。由于严重的风沙和淤积,以及日益扩大的围湖造田,使鄱阳湖的水面积迅速缩小。平原沙漠化明显地影响着该地区的生态环境,给工农业建设和人民生活带来了程度不同的灾害,于是就提出了个令人瞩目的环境工程地质问题。一、横向环流法鄱阳湖平原的沙漠,其分布有一定规律,从长江南岸开始,呈NNE～SSW方向沿着赣江之滨鄱阳湖畔参差排列,而且都分布在河流的凸岸,出露高程从50m至200余m不等,形成沙山和沙丘,成为第四纪地貌的一大奇观。江西省都昌县的老爷庙沙山,是鄱阳湖赣江之滨一个典型的沙漠区,而积15km2。从老爷庙沙漠的形成过程可以总结出鄱阳湖平原沙漠形成的机理。苏联著名学者и.С.舒金认为,流水具有很大的动能,动能(a)取决于水流的质量(m)和、它的速度(v)然而如赣江这类平原河流的流速明显较山区河流的流速慢,其内部水动力结构较规则,于是出现了横向环流(图1)。赣江在老爷庙区段的边滩和湖岸由中细砂及粉砂土组成,边坡稳定性较差,且水面开阔,河曲呈坦弧形,纵坡降小,流速低,河流侧方侵蚀作用明显。水流在弯曲的河道中有一个惯性离心力:式中F—弯道水流的离心力;m—水质点的质量;v—水流的纵向流速;离心力是一个矢量,其方向与河流曲率半径一致。弯道水流在离心力作用下不断冲刷河流的凹岸,使曲率增大,于是河床逐渐作侧向位移。但实际上河流在弯道中是呈旋转状前进的,不仅在平面上而且在剖面(垂直方向)上也都表现出横向环流的水动力学特征。地球在自转过程中对运动中的水体产生了“科里奥里斯加速度”,它的方向垂直于水流运动的方向,因而具有偏转作用:式中K—科里奥里斯加速度;ω—地球旋转角速度;v一物体(水流)运动速度;φ一纬度。科里奥里斯加速度(K)再乘以水体质量(m),便得到科里奥里斯力(P):水流受到科里奥里斯力的作用,在弯道处产生了河流横比降,即凹岸水位高于凸岸水位,并且是上层水流速度大于下层水流速度,同时上下两层水流的流向相反,因而在河流的横断面上,同样显示出环流图象(图2)。在单向环流剖面图上,用几何方法把上下层水流的两个力系相加,可以明显地看出凹岸受到的较大的冲刷力,尤其是面流对河岸部分破坏最盛。同时水分子在重力作用下,沿着凹岸斜坡形成强烈下降的水流(这种下降水流起着铲刨凹岸的作用),在河床底部形成底流。底流将凹岸被冲刷下来的物质带到凸岸进行堆积,使凸岸泥砂等细粒物质累积成滩。这样就完成了一次单向环流的过程。由此循环往复,环流作用对河流的侧方侵蚀程度年积月累,使凹岸河道更加弯曲,并作侧向位移,而凸岸堆积日益扩展,形成了广阔的河漫滩,即为现代沙漠的前身。也就是说,沙漠起源是水成的,是河流侧方侵蚀和堆积的产物。沙漠的分布所以都在赣江鄱阳湖的凸岸地区,甚至长江南岸的沙山分布也遵循这一规律。二、地质构造及沉积特征鄱阳湖平原的广大区域是怎样经过地壳运动产生地形变,最后将滨湖河畔的大片沙滩变成高达200余m沙山正地形的呢?这要追朔到第三纪以来的新构造运动。新构造运动的特点是以垂直升降为主要形式,在大面积范围内造成许多阶梯状地块,其中长江中下游的庐山就是沿着NNE～SSW方向的深大断裂上升的断块山,而鄱阳湖则相对下降为拗陷盆地(图3)。新构造运动的活动强度大,延续时间较长,同时地壳升降的幅度是不均一不等量的。据江西师院研究,赣江深大断裂带和彭泽—靖安断裂带在晚更新世末至全新世初仍有活动,使南部隆起范围扩大到星子一线,北部湖口断陷继续下沉。江西地科所研究认为赣江构造带是新华夏系二级断裂构造,它从侏罗纪开始经白垩纪和第三纪有多次活动,控制着鄱阳湖盆地的“红层”分布和火成岩产出。新华夏系构造活动在赣江流域直至全新世早期仍很强烈,鄱阳湖水盆地在104a前才开始逐渐连片成域,并发展成为今天的千里平川。根据航片显示,鄱阳湖平原发育着与新华夏系赣江断裂平行的低级别低序次的第四纪断层。仅以老爷庙沙漠区为例,在自西向东十km宽的范围内有十条长度在5～10km的第四纪断层,如:老爷庙断层,平行三条(一大二小);新屋刘村—火龙山断层;西山—蒋公岭—范珑断层;北陈舍屋—帅家村—陈浪断层;中石村—仁余咀—猪场断层;胡家珑—多宝(北陈)—沙港马断层;下公山—黄土咀—徐断层;袁家山—邵里赵—邵家湖断层。频繁发育的第四纪断层,对地壳作阶梯状面型抬升,导致河湖垂直侵蚀作用加剧,于是老河漫滩内侧被重新开辟(下切)出新的河道。那些被抬高的老河漫滩即为阶地。根据区域调查,地壳抬升至少有二次以上的停顿阶段,因而鄱阳湖平原的沙山区具有多级阶地的特征,这是古代“沧海桑田”原理的生动再现。鄱阳湖平原第四纪沙山具有下列地理地质特点:1.根据对江西彭泽定山(长江南岸)的红光沙山实地观察,沙山在垂直剖面上有明显的层理构造。这种流水成因的层理构造在江西都昌老爷庙沙山剖面研究中得到进一步证实,并具有清晰的沉积韵律。2.第四纪沙山的砂层,经地质钻探查明其最大厚度超过100mm,均厚为55m。3.第四纪沙山在地貌上属条状高地古河道即赣江古河漫高地,沙山沙丘为多级阶地。其中一级阶地为上迭阶地,表明河流下切速度小于沉积速度,这是平原河流阶地的特点;二级阶地为基座阶地,表明前一时期地壳抬升较快。沙山地形同时还受到基岩起伏的控制。4.第四纪沙山的地层组构,见老爷庙、蒋公岭剖面(图4)5.沙山区外围普遍发育第四纪夷平面,高程多在40m左右,与沙山一级阶地相对应。三、沙漠化为典型流域鄱阳湖平原沙漠化是在河曲地貌基础上,由于新构造运动对河湖漫地壳抬升后,经河湖侵蚀下切形成多级阶地和沙山、沙丘,再经风力迁徙扩散呈面型沙漠所致。也就是说,鄱阳湖平原沙漠