地面流水的地质作用.ppt

1、普通地质学,张尚锋,一、地面暂时流水的地质作用 二、河流地质作用 1、河流的侵蚀作用 2、河流的搬运作用 3、河流的沉积作用 4、河流阶地、准平面和夷平面,地面流水的地质作用,一、地面流水（flowing surface water）的分类 1、按水源补给特点 常年流水(permanent flowing water)（稳定水源） 暂时性流水(temporary flowing water)（不稳定季节性水源） 片流(sheet flow)：无固定水道； 洪流(flood flow)：洪水期沿沟谷流动的水流。,二、地面流水运动状态分类 按内部质点的运动轨迹： 层流(laminellar flo

2、w)：质点的运动轨迹彼此平行,并且平行水流方向。 紊流(lurbulent flow)：质点运动轨迹是不规则状态,环流(circular current)：水质点作螺旋形运动，在过水横切面上的投影为环状。,横向环流：环流轴线与水流方向一致的环流。 双向横向环境：顺直河道的主流线一般位于河床中央，平水期水流在河面形成由两岸向中央壅水的表流，沿床底形成由中央向两侧幅散的底流，形成发育于主流线两侧的对称双向横向环流，洪水期则相反，形成反向双向横向环流。,单向横向环流：当水流进入弯曲河段时，河水在弯道离心力作用下，主流线向凹岸偏离，表流向凹岸壅水，底流从凹岸流向凸岸，形成单向横向环流。,涡流(eddy

3、 current)：当水流在前进道路上遇到障碍时，会发生一种与水流方向垂直的螺旋状水流，称涡流。,片流的流速和流量较小，只能对山坡上的松散土层产生较均匀的破坏作用，称洗刷作用(sheet wash)。 斜坡的不同部位的洗刷强度不一样： 坡顶只能发生溅蚀(rain erosion)； 斜坡的中部是主要的洗刷作用地带； 斜坡的下部坡度缓，是主要的沉积作用地带；,一、片流的地质作用,坡积物(diluvial)：片流携带的碎屑物堆积下来形成的沉积产物称坡积物，由于坡积物散布的形态呈衣裙状，因此通常称“坡积裙”。 坡积物的特点：成分与组成斜坡的基岩大体一致（近源）；以细粒沉积物为主，包括（细粒的砂、粉砂

4、和粘土等），当坡度较大时也可夹带较粗大石块；磨圆度差，分选性不好（因搬运距离不远）；常见粗碎屑组成的透镜状层理顺斜坡分布。,二、洪流的地质作用,洪流较片流具较大的侵蚀能力和搬运能力。 冲沟(gulch)：洪流侵蚀沟底，冲刷沟壁(冲刷作用(scouring)，由于冲刷使沟底加深，沟壁崩塌，形成有清晰沟缘和较陡沟壁的冲沟洪流侵蚀结果。 洪流的搬运和沉积作用：洪流具有较大的搬运能力；,洪积物(diluvium)和洪积扇(diluvial fan)：洪流流出沟口后，因地形开阔，水流分散，流速骤然减弱，会使沉积物堆积下来，形成洪积物。洪积物常堆积成倾斜的扇形，称洪积扇。 洪积扇的特点：粒径以沟口向外逐渐

5、变细（具一定的分选性）；砾石砂粘土；具一定的磨圆度，粗大砾石与沟底和沟壁撞击和摩擦，棱角被磨圆；大砾石的扁平面往往向沟口方向倾斜，呈叠瓦状排列,河流概述,河流(river)：是陆地表面有固定水道的常年流水。 一、河谷和水系 1河谷(river valley)：被河水改造和开凿的线状谷地； 2河谷要素：谷坡(valley wall)：河谷两侧的斜坡； 谷底(valley bottom)：谷坡限定的平坦部分； 河床（河槽，stream bed）：谷底中常年有水的部分。,3.水系(drainage system)：由河流和注入它的支流组成的地面水流网。 分水岭(water divide)：相邻两个水

6、系的分界。 水系分区（据地质作用类型）：支流汇聚区：以侵蚀作用为主；干流运输区：以搬运作用为主；散流堆积区：以沉积作用为主。 水系类型：树枝状水系、格子状水系、放射状水系、平行状水系和羽毛状水系。 河流的水文状况：河流的流量、流速、水位等的变化，河流的水文状况控制了河流的侵蚀、搬运、沉积等地质作用。,河流的类型,辫状河 曲流河 网状河,河流的侵蚀作用,以机械侵蚀作用为主，包括水流的冲蚀作用和其所携带的碎屑物的磨蚀作用。 按侵蚀作用的方向分为：下蚀作用(vertical erosion)：使河谷加深；侧蚀作用(lateral erosion)：使河谷拓宽。,下蚀作用,下蚀作用强度主要由以下因素决

7、定：流速，组成河床的岩石性质、流水中的泥沙含量，山区河流以下蚀作用为主，形成“V”形谷（谷坡高度远大于谷底宽度）。 向源侵蚀作用(retrogressive erosion)：下蚀作用在加深河谷的同时，还 有向源头方向发展的趋势，这种向源头使河流延伸的侵蚀作用，称向源侵蚀作用,裂点(knick point)；瀑布(water fall)；急流(rapids)。 侵蚀基准面(base level of erosion)：指河流注入水体的水面，一般代表下蚀作用的极限。入海河流的侵蚀基准面、海平面；支流注入主流时，主流河面是支流的侵蚀基准面；一些阶梯状的河床，每一个阶梯平台可以认为是其上游河段的侵蚀

8、基准面。,深切河谷,黄果树瀑布,维多利亚瀑布,维多利亚瀑布,尼加拉大瀑布,河流的袭夺(river capture)：当分水岭两侧河流的侵蚀能力不同时，侵蚀能力强的水系可以把侵蚀能力较弱的水系上游或其支流袭夺过来，这种现象称为河流的袭夺。 袭夺弯(elbow of capture)：当河流袭夺现象发生后，被袭夺河的上游或支流以急转弯的形式流入新的水系，这个急转弯称袭夺弯。 断头河(beheaded river)：被袭夺的河流,侧蚀作用,河水及其携带的碎屑物质对河床两侧和河谷谷坡的破坏作用，称侧蚀作用。 侧蚀作用的结果是使河谷展宽，河床变弯曲。 河曲(meander)：由于侧蚀作用使河床产生的连续

9、弯曲； 蛇曲（自由曲流）(free meander)：极度弯曲的河床；,截弯取直(cut-off)和牛轭湖(ox-bow lake) 蛇曲状河流中，由于洪水期水量突然增加，侵蚀能力突然增强，水流会冲溃曲颈直接流入下一河弯，这种现象叫河流的截弯取值，被遗弃的弯曲河道称牛轭湖。 侧蚀作用导致凹岸侵蚀，凸岸沉积,牛轭湖,河流的搬运作用,河流搬运作用方式,机械搬运：与流速、碎屑颗粒的大小、形状、比重等有关； 化学搬运：与区域气候条件、溶解度及其在河水中的存在状态有关,河流对碎屑颗粒的机械搬运方式,1推移式(traction)：流水对碎屑物产生推力，并使其沿河道底滚动和滑动的搬运方式，砾石在流水的推动下

10、总是长轴垂直于水流方向，并沿河底向前移动，当推动力减小时，以长轴垂直于水流方向停积下来，且粗大砾石的最大扁平面总是向河流上游方向倾斜，但位于主流线附近的砾石，长轴可平行于水流方向，据此可恢复古代河流的流向。 2跃移式(saltation)：砂粒级碎屑颗粒的常见搬运方式，受紊动涡流和不同深度水层流速不同产生的上举力影响。,沙波(sand wave)：由于河底的不平和水流的脉动冲刷，使砂粒在床底的堆积呈波浪状，称沙波。 3.悬移式(suspension)：粉沙和粒土级的颗粒在水中可长期悬浮 磨圆度：碎屑颗粒在搬运过程中被磨圆的程度(roundness)。,河流的机械搬运能力和搬运量,河流的机械搬运

11、能力：指流水能搬运的最大碎屑物的能力，搬运物的总重量(G)与流速（V）的六次方成正比（164），河流的机械搬运量由河水中的含砂量和河流的输砂量来衡量。 含砂量：单位体积河水中的泥砂含量； 输砂量：单位时间通过单位截面的总砂量。 输砂量主要受地形高差、气候（温度、降雨量等）、植被发育情况以及岩石的抗侵蚀能力（侵蚀作用和风化作用）控制。,碎屑颗粒的机械分异,机械分异：指碎屑颗粒按粒径大小、形状、比重依次沉积的现象。 流水对碎屑颗粒搬运的远近主要取决于颗粒的大小、形状、比重以及流速等因素。 按粒径大小沉积的先后顺序：砾石砂粉砂粘土，按比重沉积的先后顺序：金黄铁矿铬铁矿石英石墨琥珀。 分选性：指碎屑颗

12、粒机械分异的程度。,河流的化学搬运作用,河流对可溶性物质的搬运搬运方式：1真溶液形式的搬运；2胶体形式的搬运：胶体质点是介于粗分散系和真溶液之间的细分散系。,河流的沉积作用,河流的沉积作用以机械沉积作用为主，河流的沉积物称冲积物(alluvium)： 冲积物的一般特点： 分选性和磨圆度一般较好，且搬运距离愈远分选性和磨圆度愈好。 冲积物常见有清晰的层理(stratification)。 各河段的沉积作用及其冲积物特点 冲积扇(alluvial fan)：河流流出山地或支流注入主流时形成的扇状沉积地形，称冲积扇。,顺直河道河流沉积作用和河床冲积物,1浅滩沉积(shoal)特点：以粗粒沉积为主，具

13、一定的磨圆度；碎屑长轴垂直流向分布；只在河床的局部地段堆积，剖面上多呈透镜体，出现于河床冲积沙层底部。 2凸岸沉积：沙坝沉积，以粗粒沉积为主。 3滨河沙坝和心滩(river island)沉积：平水期形成滨河沙坝，洪水期形成心滩。,弯曲河道河流沉积作用及其冲积物,滨河床浅滩沉积：弯曲河道凸岸河床堆积物所构成的地形。 天然堤natural levee)：洪水期粗粒沉积物在滨河床浅滩堆积形成的与河床平行的垄岗状地形。 河漫滩(valley flat)：指洪水期被水淹没，平水期露出水面的河床两侧谷底平坦部位上的堆积地形。,河漫滩的二元结构：指河漫滩下部滨河床浅滩粗粒沉积物与上部洪水期形成的细砂、粉砂

14、和粘土质沉积物组成的上下特征明显不同的两套沉积组成的沉积特征。 牛轭湖沉积：牛轭湖中的沉积物是洪水期河水泛滥带来的粉砂、粘土等，具簿层水平层理，局部有泥炭沉积。,河口区的沉积作用,河口区(river mouth)是河流的主要沉积场所，入海河流的河口区以潮能影响到的范围为上界，河流作用基本消失的点为下界。河口区沉积形成的巨大堆积体称为三角洲(delta)，若河流携带到河口区的碎屑量不足河流和海洋（包括潮汐和波浪）的冲刷转移量，河口区则形成喇叭形的深水港湾，称三角港(netative delta)。,地壳运动与河流地质作用 河流阶地、准平面和夷平面,河流阶地(river terrace)：指分布于河谷谷坡上，洪水已不能淹没的，顶面较平坦的台阶状地形。,下蚀作用,河流阶地 的成因,侵蚀基准面下降,侧蚀作用,构造运动引起地壳上升,海平面下降,河流阶地的研究意义：有助于了解海平面变化状况和地壳升降运动幅度。,准平原(peneplane)：指各种外力地质作用对陆地表面的改造，使原来高差较大的地形，经填平补齐形成高差不大的地形，这种近似平原的地形称准平原。 夷平面：指地表演变达到准平原阶段后，由于地壳再次抬升（或海平面下降），形