普通地质学第七章

1、第七章第七章 地面流水的地质作用地面流水的地质作用第一节第一节概述概述一、地面流水的概念一、地面流水的概念地面流水地面流水(flowing surface water)-陆地表面上流动着的液态水。片流片流 (sheet flow)-顺斜坡片状流动的地面流水。洪流洪流 (flood current)-片流遇到凹凸不平的地面时，水便集中到低洼的沟中流动。河流河流(river)-暂时性流水（片流、洪流）流到低洼沟谷中获得地下水补给，形成经常性流水。流域流域( drainage area)-地面流水直接流入同一条河流的区域，分水岭分水岭( divide)-流域之间的高地。水系水系( drainage

2、system)-流域内河流汇集成的水网。分内流水系和外流水系。二、地面流水的运动方式二、地面流水的运动方式层流、紊流、环流、涡流层流、紊流、环流、涡流1、层流、层流( Lamellar flow)-水质点在流动过程中相对位置保持平行的水流。2、紊流、紊流(turbulent flow)-水质点在流动过程中，彼此间相对位置随时变换。 临界速度临界速度-流水从层流转变为紊流时的速度。 3、环流、环流( Circular current)-水质点作螺旋形的运动，过水横切面上投影为环状。 单向环流单向环流( single circular current) * 惯性离心力 F MV2/R。 * 科里奥

3、利力 * 凹岸冲刷，凸岸沉积。 双向环流双向环流( double circular current） * 水动力变化。4、涡流、涡流( eddy current)-水质点绕轴旋转的现象。竖直和水平。障碍物。三、流水动能与地质作用三、流水动能与地质作用 流动过程中，势能不断转变为动能。 不同的河流、不同河段具有不同动能。E = 1/2*MV2 动能的变化导致流水地质作用方式、强度的改变。 流水除机械动力外，还有化学动力。四、地面流水水力作用原理四、地面流水水力作用原理 侵蚀作用侵蚀作用-当地面由松散的泥砂砾石组成时，地面流水的水力作用，可使颗粒离开原地。F4+F5+FGF2F3F1实验研究表明实

4、验研究表明: V15ms，d l m 颗粒被侵蚀； V18cm/s，所有粒度都不会被侵蚀； 固结的要比未固结的抗侵蚀， 最易侵蚀的为细砂(0.125-0.25mm)， 细砂以下粒级，尤其是固结的粘土，不易被侵蚀。第二节第二节 暂时性流水的地质作用暂时性流水的地质作用一、雨蚀作用一、雨蚀作用雨蚀作用雨蚀作用(rain erosion)-山坡上部松散沉积物经雨滴冲击，遭受剥蚀，堆积于山坡下部的地质作用。 * 机械的冲击作用， * 化学溶蚀作用。 降雨量和降雨强度， 斜坡的坡度与性质， 风向也有一定关系。二、片流的地质作用二、片流的地质作用洗刷作用洗刷作用（sheet wash）-片流沿斜坡把细小的

5、松散物质冲洗至斜坡下部的过程。 溶沟石牙（溶沟石牙（karren）-可溶性岩石。 土柱土柱（earth pillar）-石块保护底下的松散堆积物。 坡积物坡积物(Slope wash)-洗刷作用使山坡上松散物质顺坡向下搬运，到缓坡处沉积，形成的沉积物。 坡积裙坡积裙-坡积物沿山麓分布，形成平缓的地形。* 碎屑棱角明显，* 分选性不好，略显一些层理，* 物质成分与山坡基岩成分相同。三、洪流的地质作用三、洪流的地质作用冲刷作用冲刷作用(scouring)-洪流以巨大的机械力冲刷沟底及沟壁岩石的过程。 冲沟冲沟(gully)-冲刷作用形成的沟谷。 向源头伸长，发展支沟，可达分水岭。 歹地歹地(bad

6、 land)-冲沟把地面切割得支离破碎，千沟万垒，形成沟望纵横、支离破碎、草木稀少的地面。 洪积物洪积物( diluvium) -洪流一旦流出沟口，搬运的碎屑在沟口大量沉积，此种沉积物称洪积物。 洪积扇洪积扇（diluvial fan）-洪积物常呈扇形堆积，称洪积扇。洪积扇的特点：洪积扇的特点： 由扇顶向外，沉积物数量减少，粒径变细，扇顶区地面坡度大，扇缘区平缓。 洪积物分选、磨圆均较差，层理不好。洪积扇演化：洪积扇演化： 山前冲积-洪积平原。 联合洪积扇。 上迭式洪积扇。第三节 河流的地质作用一、河流的侵蚀作用 侵蚀作用侵蚀作用( erosion)-河流在流动过程中，因自身的化学动力(溶解力

7、)、机械动力(水力)及携带的泥沙砾石等不断破坏河床的过程。（一）河流侵蚀作用的方式（一）河流侵蚀作用的方式1、溶蚀作用、溶蚀作用( corrosion)河水是溶剂，河流以溶解方式破坏岩石。2、冲蚀作用、冲蚀作用( hydraulic process)河流以水力侵蚀河床，也叫水力作用3、磨蚀作用、磨蚀作用( abrasion)河流以携带的泥砂砾石作工具磨损河床。（二）河流侵蚀作用的类型（二）河流侵蚀作用的类型按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：下蚀作用下蚀作用( vertical erosion) -河流侵蚀河床底部岩石，使河床降低的作用。侧蚀作用侧蚀作用( lateral erosion)-河水侵蚀河

8、床两壁或谷坡，使河床左右迁徒和谷坡后退的作用。1、下蚀作用、下蚀作用（1）下蚀作用的过程）下蚀作用的过程河谷河谷(valley)-下蚀作用使河床不断加深，切刻出的槽形凹地。河谷横剖面的形态要素：谷底谷底河床河床谷坡谷坡 V字型峡谷。河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。瀑布成因：瀑布成因： 河床上出现陡坎， 熔岩流、山崩、滑坡堵塞； 断层崖， 冰川作用 坚硬岩石濒临软弱岩石河段处。尼阿加拉瀑布、黄河壶口大瀑布。 瀑布并不是永存的，向上游方向退移瀑布并不是永存的，向上游方向退移。 溯源侵蚀溯源侵蚀( headward erosion)-河流的源头下蚀力导致河谷后退，这个过程称为河流的溯源侵蚀溯源侵

9、蚀，也叫向源侵蚀向源侵蚀。 河流袭夺河流袭夺( river capture)-当某一河流溯源侵蚀时，中途切断另一条河流，并因下切深而把后者的水夺过来 的现象。后者叫断头河断头河，前者叫袭夺河袭夺河。（2）下蚀作用的极限）下蚀作用的极限侵蚀基准面侵蚀基准面( base level of erosion)-下蚀作用的极限。 *海平面是最终侵蚀基准面。 *侵蚀基准面以下可有局部下蚀作用。 *侵蚀基准面不固定。 地方性或暂时性侵蚀基准面地方性或暂时性侵蚀基准面。2、侧蚀作用、侧蚀作用（1）侧蚀作用原因）侧蚀作用原因 惯性离心力 科里奥利力 山崩、滑坡、支流注入等原因。（2）侧蚀作用塑造河谷的过程）侧蚀

10、作用塑造河谷的过程 单向环流的侧蚀作用过程 发展最快的时期，是洪峰刚降落时。 侧蚀作用不是无限的。 裁弯取直裁弯取直( cut off)单向环流-河道的曲率增加-同侧相邻两个河弯靠拢-连通 牛轭湖牛轭湖( oxbow lake)3、下蚀作用与侧蚀作用的关系、下蚀作用与侧蚀作用的关系 以下蚀为主，河谷呈V字形。 以侧蚀为主，谷底宽平、槽形河谷。 下蚀和侧蚀同等进行，谷形不对称。二、河流的搬运作用二、河流的搬运作用（一）（一） 河流的机械搬运力和搬运量河流的机械搬运力和搬运量河流机械搬运力河流机械搬运力(competence)-机械搬运最大颗粒的能力。 R-V2，G-R3，G-V6 启动速度机械搬

11、运量机械搬运量(capacity)-机械搬运物的总重量。 河流机械搬运量不仅与流速、流量有关，还与流域内自然条件有关。 河流悬运量占机械搬运量的大多数。（二）河流的搬运方式（二）河流的搬运方式 河流搬运的物质主要是机械碎屑物，包括各种粒径的砾石、沙、粉沙和粘土， 小部分为溶解于水中的盐和胶体。 河流对前一种物质的搬运叫机械搬运， 后一种叫化学搬运(溶运)。1、河流的化学搬运、河流的化学搬运 溶运物主要是离子，其次是胶体。 溶运物未达饱和度， 缺少电解质，胶体很少絮凝。 因而在化学搬运途中，不管流速发生多么急剧的变化，极少发生溶运物沉淀。2、河流的机械搬运、河流的机械搬运悬运悬运(suspens

12、ion)-如果上举力大于颗粒的重量，这些颗粒将悬浮于水中运动。推运推运(traction)-如果上举力小于颗粒的重量，颗粒在水流冲力推动下，或沿河床滚动，或沿河床滑动。跃运跃运( saltation)-颗粒的重量与上举力不相上下，时而重量大干上举力，时而重量小于上举力，颗粒在水流冲力同时作用下跳跃前进。砾石在水流中的运动方式：砾石在水流中的运动方式： 水动力减小时，悬运物-跃运物，跃运物-推运物，推运物不再被搬运。 水动力逐渐增大，长轴垂直流向-滚动 长轴平行流向-滑动-跳跃-悬浮。 主流线附近-长轴平行流向-滑动， 主流线两侧-长轴垂直流向-滚动。三、河流的沉积作用三、河流的沉积作用（一）沉

13、积作用及冲积物的特点（一）沉积作用及冲积物的特点冲积物冲积物(alluvium)-河流沉积的碎屑物质。沉积作用沉积作用分选作用分选作用磨圆作用磨圆作用磨细作用磨细作用(极限约为0.05毫米)冲积物的特征：冲积物的特征： 清晰的层理清晰的层理 二元结构：漫滩相沉积-微细层理河床相沉积-透镜体/单向斜层理/槽形层理/粒序层。 分选性良好。 磨圆度较好甚至良好。 砾石的最大扁平面，以10-30度倾向上游，叠瓦状。冲积物的利用：冲积物的利用： 冲积沙矿冲积沙矿( alluvial placer)-碎屑含有用矿物-化学性质稳定、硬度大-保存-比重大-沉积-富集。 直接采矿、寻找原生矿体， 建筑材料， 研

14、究地史中河流动态和古地理环境。（二）沉积场所及冲积物的类型（二）沉积场所及冲积物的类型1、河流沉积作用概述、河流沉积作用概述 主要是机械沉积作用 分选沉积作用(sorting deposition)-当河水流速逐濒减小时，机械搬运物就按粒径大小、颗粒形状或比重，从大到小，从重到轻，先后沉积下来的过程。分选有两种情形： 粒径分选沉积， 比重分选沉积， 粒径0.01毫米不沉积。2、河流沉积作用的主要场所、河流沉积作用的主要场所 主要场所有： 河口 山口 谷底 河谷沉积只占搬运量的一半不到，而且是暂时沉积。3、主要场所的河流沉积作用、主要场所的河流沉积作用（1）谷底沉积作用）谷底沉积作用二元结构二元

15、结构，河床和漫滩；河床相沉积河床相沉积，流速快，沉积物粗漫滩相沉积漫滩相沉积，流速慢，沉积物细粒序层-每一沉积层的粒度都是下粗上细。侵蚀面-层与层之间洪峰到来时侵蚀作用的痕迹。谷底沉积地貌： 漫滩（点滩）漫滩（点滩）-河床边缘沉积地貌，凸岸，新月形。 心滩心滩或江心洲江心洲-河床中间，呈棱形，长轴平行于流向。心滩的成因心滩的成因 宽谷段水流变缓，易生沉积。 在直河段，双向环流 河中障碍物 漫滩因洪水冲刷变为心滩。心滩的演化心滩的演化 心滩上端遭受冲刷，下端沉积-慢慢往下游移动， 心滩一侧侵蚀而另一侧沉积-左右迁徒甚至靠岸。 心滩可能扩大、缩小、消失。（2）山口沉积作用）山口沉积作用 冲积锥冲积

16、锥(alluvial cone)-沉积物在山口堆积成半圆锥形地貌。 冲积扇冲积扇(alluvial fan)-大河流出山口平地堆积成扇形。 扇顶沉积物最粗，边缘渐细， 扇顶坡度可达310度，向边缘变缓。 联合冲积扇联合冲积扇。（3）河口沉积作用）河口沉积作用 河口是河流最主要的沉积场所。河水在河口受海水或湖水的阻滞，海水电解质使河水中胶体絮凝沉淀。 河口沉积物组成三角洲三角洲( delta)。由前积前积层层、底积层底积层和顶积层顶积层组成。前积层前积层( foreset bed) 沉积在水盆边缘-倾斜-量大、粒粗-向海(湖)减少，粒细。底积层底积层(bottomset bed) 远离河口的海(

17、湖)底上，前积层的延续，渐变平缓。层薄、粒细，主要来自河流的悬运物和胶体物质，是浅海沉积物。顶积层顶积层( topset bed) 近水平，随着河口外移，叠覆在倾斜较陡的前积层之上，明显的截切关系。 河口区生物繁盛，泥砂沉积迅速，有利于油、气的形成。 三角洲是海陆(或河湖)混合沉积，主要是陆源物质砂和粘土。 砂矿物成分较纯，具有良好的分选性和磨圆度。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 地壳上升地区-下蚀作用-深切割的峡谷。 地壳下降或稳定-侧蚀作用-浅宽婉蜒的河谷-沉积作用强烈。河谷阶地河谷阶地( river terrace)- 当地壳从长期稳定或下降转变为快速上升，河流下蚀力复苏，在原来的宽谷底上切出新的河谷，原来的谷底便抬升到新河谷的谷坡上形成台阶。按物质组成分为： 基座阶地基座阶地(rock-base terrace)-阶面和陡坎上部是冲积物