地面流水的地质作用课件

1、第十章 地面流水的地质作用一、地面流水概述二、地面暂时流水的地质作用三、河流的基本特征四、河流的地质作用五、河流的搬运作用六、河流的沉积作用七、河流地质作用与构造运动的关系第十章 地面流水的地质作用一、地面流水概述地面流水(flowing surface water)-陆地表面上流动着的液态水。主要来源于大气降水，包括雨水、雪和冰雹等。片流 (sheet flow)-顺斜坡片状流动的地面流水。特点：流速小、水层薄、无固定流向，呈网状细流。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。特点：动能大、流量大、流速快、机械冲击作用强。一、 地面流水概述地面

2、流水(flowing surface water)-陆河流(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。有固定的线状河床。河流(river)-暂时性流水（片流、洪流）流到低洼沟地面流水的运动方式层流、紊流、环流、涡流1、层流( Lamellar flow)-水质点在流动过程中相对位置保持平行的水流。地面流水的运动方式地面流水的运动方式2、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-流水从层流转变为紊流时的速度。 地面流水的运动方式3、环流( Circular current)-水质点作螺旋形的运动，过水横

3、切面上投影为环状。 单向环流( single circular current) * 惯性离心力 F MV2/R。 * 科里奥利力 * 凹岸冲刷，凸岸沉积。 双向环流( double circular current） * 水动力变化。4、涡流( eddy current)-水质点绕轴旋转的现象。 状态竖直和水平。 原因障碍物。3、环流( Circular current)-水质点流速和流量是河流的两个重要水文指数。流速无论在横断面的每一点或在不同河段的某一点都是不同的。在河床底部及两侧具有最大磨擦阻力，因而流速最慢。在河床中央附近的水面水流最快，通常将其称为主流线。主流线随着河道的弯曲可以向

4、某一岸侧偏移。由主流线水面向下约在深度的1/3处是水流流速最大点的位置。通常我们所说的河流流速指的是平均流速。精确测量平均流速是很困难的。平常使用的方法是将最大流速的6/10作为平均流速。流速、流量与流水的动能：流速和流量是河流的两个重要水文指数。流速、流量与流水的动能：流量是指单位时间内通过河床断面的水量。一条河流的流量，在一定的期间是一个常数，当其流经窄河床时，必然水层加厚、流速增大；当其流经宽河床时，水层减薄、流速减慢。水体具有一定的质量，在其运动中具有一定的动能，河流拥有巨大的动能。所以，地面流水在流动过程中积极的改造着地面，是分布最为广泛的一种外营力，其动能大小与流量及流速有关，可以

5、用下式表示：E=1/2MV2式中的E表示流水的动能；M表示流量；V表示流速。可见流水动能的大小与流量、流速的平方成正比。即流量与流速越大，流水的动能越大。流速决定于坡度，坡度越大的地方流速越快，动能也越大。流水流动过程中开凿了巨大的峡谷，建造了辽阔的平原，不愧为塑造大地面貌的雕塑家。流速、流量与流水的动能：流量是指单位时间内通过河床断面的水量。流速、流量与流水的动能雨蚀作用-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。二、 地面暂时流水的地质作用雨蚀作用-山坡上部松散沉积物经雨滴冲击，遭受剥蚀，堆积雨蚀作用 * 机械冲击作用 * 化学溶蚀作用影响雨蚀作用的因素 降雨量和降

6、雨强度， 斜坡的坡度与性质， 风向也有一定关系。洗刷作用（sheet wash）-片流沿斜坡把细小的松散物质冲洗至斜坡下部的过程。雨蚀作用 影响雨蚀作用的因素洗刷作用（sheet was 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。二、 地面暂时流水的地质作用 坡积物(Slope wash)-洗刷作用使山坡上松散冲蚀作用(scouring)-洪流以巨大的机械力冲刷沟底及沟壁岩石的过程。洪流切割形成的槽地称冲沟，在洪流的

7、作用下冲沟向源头方向延伸的现象，称为溯源侵蚀。二、 地面暂时流水的地质作用 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（diluvial fan）-洪积物常呈扇形堆积，称洪积扇。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。冲蚀作用(scouring)-洪流以巨大的机械力冲刷沟洪流和片流的沉积作用 洪流出山时水流分散，搬运能力急剧下降，携带的碎屑物堆积在山口呈半圆锥形或扇形堆积，称洪积扇。 河流在出山口时也可形成类似冲积扇。狭窄河谷平原冲积扇辫状河流洪流造成

8、的典型沉积体之一洪积扇洪流和片流的沉积作用 洪流出山时水流分散，搬运能力急剧下洪流和片流的沉积作用洪积物的特点： 分布具有明显的地域性，物质成分较单一，不同冲沟中的洪积物岩性差别较大； 分选差，砾石、砂、粘土混积在一起； 磨圆度较低，一般介于次圆状到次棱角状之间； 层理不发育； 不具二元结构，剖面上砾石、砂、粘土的透镜体相互叠置，呈现多元结构。洪流和片流的沉积作用洪积物的特点：洪流和片流的沉积作用坡积物：由片流在坡坳、坡麓地带形成的碎屑堆积物，其主要特点（与洪积物相比）： 物质成分比洪积物更单一，砾石含量少； 分选性比洪积物差； 磨圆度更低，砾石的棱角分明； 略显层状，不具洪积物的分带现象；

9、坡积物多分布于坡麓，构成坡积裙地形，而洪积物主要分布于沟口。洪流和片流的沉积作用坡积物：由片流在坡坳、坡麓地带形成的碎屑地面流水水力作用原理 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+FGF2F3F1二、 地面暂时流水的地质作用地面流水水力作用原理F4+F5+FGF2F3F1二、 地面流域-地面流水直接流入同一条河流的区域。分水岭-流域之间的高地。水系-流域内河流汇集成的水网。分内流水系和外流水系。分别入湖或入海。三、 河流的基本特征受降水、冰雪融水及地下水所补给，沿地表狭长谷地经常或周期性流动的天然水流称河流（river）。 流域-地面流水直接

10、流入同一条河流的区域。三、 河流的三、 河流的基本特征水系的形态三、 河流的基本特征水系的形态三、 河流的基本特征河流的分类(1)根据水流情况，河流可分为三类：间歇河 河水忽断忽续，随季节而转移。如干旱地区只有雨季才有流水的河流。恒流河 河流终年有水，河水由雨雪水和地下水补给。中断河 河流一部分在地表，一部分转为潜流。这种河流在石灰岩区较为常见。(2)根据水文状况（包括流量、流速及水位等的变化），可将河流分为两类内流河 干旱地区的间歇河较多，可形成没有入海口的内流河。外流河 潮湿地区的大河都有入海口可形成外流河。（3）按照地形及坡降，可将河流分为山区河流和平原河流。(4)一条较大的河流从源头至

11、河口，据水系的分区、河谷地形和水文状况的变化，划分为上游、中游和下游。上游 中游 河流的中段。下游 河流接近出口的部分。（5）按河流发育阶段，又可分为幼年期、壮年期、老年期河流。三、 河流的基本特征河流的分类(1)根据水流情况，河流可分河谷(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 河床 谷坡三、 河流的基本特征河谷 按谷坡的斜度、高度，以及谷坡高度和谷底宽度之间的比例大体可分为“V”形谷、“U”形谷和碟形谷三种。一条很长的河谷，通常可分上游、中游及下游。谷底很窄的“V”形谷和“U”形谷是上游河谷特征；谷底较宽的“V”形谷和“U”形谷是中游河谷特

12、征；碟形谷是下游河谷的典型特征。 河谷(valley)-下蚀作用使河床不断加深，切刻出的侵蚀作用( erosion)-河流在流动过程中，因自身的化学动力(溶解力)、机械动力(水力)及携带的泥沙砾石等不断破坏河床的过程。侵蚀作用的方式：主要为以下三种：四、 河流的地质作用 -河流的侵蚀作用的方式溶蚀作用( corrosion) 河水是溶剂，河流以溶解方式破坏岩石。冲蚀作用( hydraulic process) 河流以水力侵蚀河床，也叫水力作用磨蚀作用( abrasion) 河流以携带的泥砂砾石作工具磨损河床。侵蚀作用( erosion)-河流在流动过程中，因自身按侵蚀方向，河流侵蚀作用分： 下

13、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( lateral erosion)-河水侵蚀河床两壁或谷坡，使河床左右迁徒和谷坡后退的作用。四、 河流的地质作用 -河流的侵蚀作用的类型按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：四、 河流的地质作用 顺坡而下的流水在重力作用下产生一个垂直向下的分量，作用于河床的底部，一般坡度越陡，下蚀作用越强。河流挟带的碎屑物运动过程中对河床底部具有撞击和磨蚀作用。尤其是山区河流，在洪水期尤为明显。涡穴作用是由流水中急速旋转的涡流所引起的，它促使砾石像钻具一样作用于河底。河底上被钻出的坑，称为涡穴。四、 河流的地质作用 -河

14、流的下蚀作用的原因顺坡而下的流水在重力作用下产生一个垂直向下的分量，作用于河四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果河流下蚀作用形成：V字型峡谷四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。四、 河流的地质作用 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。四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果瀑布成因：四、 河流的地质作用 -河流的下蚀地面流水的地质作用课件地面流水的地质作用课件地面

15、流水的地质作用课件瀑布并不是永存的，向上游方向退移。瀑布并不是永存的，向上游方向退移。四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果 向源侵蚀( 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向源侵蚀，也叫溯源侵蚀。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，前者叫袭夺河。四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的结果侵蚀基准面( base level of erosion)-下蚀作用的极限。由河口向上河床逐渐抬高，如果河流的下蚀使河床的每一段都降低到仅能维持水体流动

16、所需的最小斜度时，此即河流的平衡剖面。 *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。四、 河流的地质作用 -河流的下蚀作用的极限侵蚀基准面( base level of erosion)-四、 河流的地质作用 -河流的侧蚀作用侧蚀作用：河流侧蚀作用不断掏挖河床两侧的谷坡，其结果是使谷坡后退，谷底加宽，并引起河床的左、右迁徙。原因: 河流弯曲 惯性离心力 科里奥利力 山崩、滑坡、支流注入等原因。四、 河流的地质作用 -河流的侧蚀作用侧蚀作侧蚀作用塑造河谷的过程 单向环流的侧蚀作用过程 凹岸不断后退，凸岸不断前进，河曲下移；河谷谷

17、底不断拓宽； 侧蚀作用不是无限的。侧蚀作用塑造河谷的过程 裁弯取直( cut off)单向环流-河道曲率增加-同侧相邻两个河弯靠拢-连通 牛轭湖( oxbow lake) 裁弯取直( cut off)地面流水的地质作用课件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。下蚀作用与侧蚀作用的关系地面流水的地质作用课件地面流水的地质作用课件地面流水的地质作用课件地面流水的地质作用课件 地壳长期稳定时，河流的地质作用开拓出宽阔的河谷，曲流发育，当地壳快速隆升，河流下蚀力旺盛，河床很快切入基岩中，而原先曲流的弯曲形状得以保留，形成

18、深切曲流。深切曲流- 地壳长期稳定时，河流的地质作用开拓出宽阔的河谷，曲流发育五、 搬运作用与沉积作用 搬运作用 搬运作用的方式不同营力的搬运作用特点搬运过程中碎屑物质的变化 地表风化和剥蚀作用的产物分为碎屑物质和溶解物质。它们除少量残留在原地外，大部分都要被运动介质搬运走。自然界中的风化、剥蚀产物被运动介质从一个地方转移到另一个地方的过程称为搬运作用。五、 搬运作用与沉积作用搬运作用的方式 地表风 其中以机械搬运作用为主，碎屑物质的搬运主要以推移、跃移和悬移三种方式来进行；化学搬运以真溶液和胶体溶液的形式进行；生物的搬运作用与前两种类型相比意义较小。 机械搬运作用化学搬运作用五、 河流的搬运

19、作用 -河流的搬运方式 其中以机械搬运作用为主，机械搬运作用五、 河 由于所搬运的碎屑颗粒大小有别，不同大小粒级的物质搬运特点亦不相同。概括起来，机械搬运作用可分为推移、跃移和悬移三种方式。 碎屑物质的搬运方式取决于颗粒在介质中的受力状况。流体作用于碎屑颗粒上的力主要有：浮力（F）、重力（G）、水平推力（P）和垂直上举力（R）。水平推移力（简称推力）是流体作用于颗粒上的顺流向的力，垂直上举力则是由紊流的扬举作用和流体由于不同深度的速度差异而产生的一种向上的力。五、 河流的搬运作用 -河流的机械搬运 由于所搬运的碎屑颗粒大小有别，不同大小粒级的1.推移 流体在运动过程中，对碎屑物质有一个向前的推

20、力。当Pf（G-F-R）时（f 为摩擦系数），碎屑颗粒开始沿介质底面滑动和滚动，这种搬运方式叫推移。被推移的物质一般为粗碎屑物质，如粗砂和砾石。 2.跃移 在搬运过程中，碎屑物质沿地面呈跳跃方式向前移动的过程叫跃移。一般来说，细砂、粉砂的搬运方式以跃移为主。当RG-F 时，碎屑颗粒就会从地面上跃起，并在推力作用下向前移动。 3.悬移 细小的碎屑颗粒在流体中，由于RFG，故不易沉到底部，总是呈悬浮状态被搬运，这种搬运方式称悬移。悬移主要发生在紊流中，流体的紊流作用使得上举力大于碎屑颗粒的重量，其结果使细小的物质悬浮在流体中搬运。 1.推移2.跃移3.悬移 母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物（溶解

21、物质）呈胶体溶液或真溶液的形式被搬运称化学搬运作用。Al、Fe、Mn、Si 的氧化物难溶于水，常呈胶体溶液搬运；Ca、Mg、Na 等元素所组成的盐类，常呈真溶液搬运。 1.胶体溶液搬运 低溶解度的金属氧化物、氢氧化物和硫化物，常呈胶体溶液被搬运。胶体溶液的性质介于悬浮液和真溶液之间。胶体质点极小，存在着布朗运动，胶体质点常带电荷，当胶体具有相同符号的电荷时，因排斥力而避免胶粒聚集成大颗粒，有利于搬运； 2.真溶液搬运 母岩风化、剥蚀产物中，Cl、S、Ca、Na、Mg 等成分多呈离子状态溶解于水中，即呈真溶液状态被搬运。有时Fe、Mn、Al、Si 也可以呈离子状态在水中被搬运。 五、 河流的搬运

22、作用 -河流的化学搬运 母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物（溶解物质）五、 河流的搬运作用 -泥沙启动与流速的关系（1）颗粒开始起动所需的流速比起动后维持正常搬运的流速要大。（2）0.5-2mm粒径的颗粒最易起动，所需起动流速最小，表明细砂及中砂在水中最易移动，是流水搬运物中最活跃和移动方式多变的物质。而且起动和沉积两者的临界流速差较小。（3）大于2mm的颗粒与小于0.05mm颗粒的起动流速都分别随粒度增加和减少而加大。表明很细的粘土类物质因粘结力增大，也不易起动，但一经起动就只要很小的维持流速即可搬运。小于0.004mm的颗粒，即使在流速极小的流水中也不会沉积。另外，粗大颗粒的起动和沉积临界

23、流速差很小，说明它们难以被搬运但极易被沉积的特性。五、 河流的搬运作用 -泥沙启动与流速的关系河流机械搬运力(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。五、 河流的搬运作用 -河流的搬运力与搬运量河流机械搬运力(competence)-机械搬运最大颗五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化 碎屑物质在长距离搬运过程中，由于颗粒间的碰撞和摩擦，流体对颗粒的分选作用，以及持续进行的化学分解和机械破碎

24、，所以发生了下面的变化： （一）矿物成分上的变化 （二）粒度和分选性的变化 （三）圆度和球度的变化五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的成分的变化抗风化能力差的矿物（如长石、云母、角闪石、辉石等）和岩石碎屑（如灰岩、泥岩、片岩等）随搬运距离增加而减少。稳定组分（如石英、燧石等）则随搬运距离增加而相对增加。成分成熟度：稳定组分的相对含量，反映被搬运物与物源的相对距离。五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化成分的变化五、 河流的搬运作用 -机械搬运与2. 粒度和分选性的变化（1）一般地，对河流和风而言，随着搬运距离增加，被搬运物的粒度趋于变小，分选性趋于变好；（2）海洋搬运物的粒度

25、一般向着海洋方向减小，分选性也较好； （3）冰川搬运物的粒度变化悬殊，分选性极差。五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化2. 粒度和分选性的变化五、 河流的搬运作用 粒度变小，磨圆度变好粒度大，棱角状，含最不耐磨的岩屑粒度中等，中等磨圆，耐磨与不耐磨的岩屑都有粒度小，近圆形，主要由最耐磨的石英组成五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化粒度变小，磨圆度变好粒度大，棱角状，含最不耐磨的岩屑粒度中等3. 圆度和球度的变化 圆度：碎屑颗粒在搬运过程中棱角磨损而接近 圆形的程度。 破碎作用可降低圆度。 球度：碎屑颗粒接近球形的程度。（1）除冰川外，随着搬运距离的增加，磨圆度一般都变高

26、。（2）冰川以载移方式搬运碎屑，颗粒之间的磨蚀作用差，冰碛物一般呈棱角状。磨圆度五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化3. 圆度和球度的变化磨圆度五、 河流的搬运作用 碎屑的磨圆度在一定程度上反映搬运距离磨圆度较好的砾岩，说明经过较长距离的搬运棱角状砾岩，反映搬运距离较短，离物源较近五、 河流的搬运作用 -机械搬运与碎屑物质的变化碎屑的磨圆度在一定程度上反映搬运距离磨圆度较好的砾岩，说明经交错层理水平层理六、 河流的沉积作用交错层理水平层理六、 河流的沉积作用河流的沉积作用以机械沉积作用为主，化学沉积作用微弱。 1. 河流的沉积作用：三个主要沉积场所：谷底、河口和山口。 河流汇入其它

27、相对静止的水体处，如河流入海、入湖及支流入主流处； 河床纵剖面坡度由陡变缓处； 河流弯曲处，单向环流侵蚀凹岸，凸岸沉积六、 河流的沉积作用河流的沉积作用以机械沉积作用为主，化学沉积作用微弱。六、 流速降低时搬运能力减小，常发生沉积作用河床坡度大，紊流速度快，搬运量大河床坡度小，流速降低，搬运物沉淀六、 河流的沉积作用 谷底沉积流速降低时搬运能力减小，常发生沉积作用河床坡度大，紊流速度快河曲处单向环流与搬运物的运移路径凹岸受到剥蚀沉积物搬运方向凸岸接受沉积水流六、 河流的沉积作用 谷底沉积河曲处单向环流与搬运物的运移路径凹岸受到剥蚀沉积物搬运方向凸 河流弯曲处，单向环流侵蚀凹岸，凸岸接受沉积六、

28、 河流的沉积作用 谷底沉积 河流弯曲处，单向环流侵蚀凹岸，凸岸接受沉积六、 河流的河流的边滩沉积 河流的心滩沉积河流的边滩沉积 河流的心滩沉积边滩（点滩）-河床边缘沉积地貌，凸岸，新月形。 心滩或江心洲-河床中间，呈棱形，长轴平行流向。边滩（点滩）-河床边缘沉积地貌，凸岸，新月形。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。心滩的成因 河流由洪水泛滥形成天然堤的过程 洪水期河水漫过河岸，流速骤减，河水携带的大量悬浮物质在岸边沉积下来，形成天然堤。 天然堤沉积物主要为粉砂和泥互层。洪水泛滥前洪泛期水位洪泛期多次洪泛之后天然堤六、 河流的沉积作用 谷底沉积 河流由洪水泛滥形成天然堤的过程洪水泛滥前洪泛期水位洪泛天然堤和河漫滩的形成过程平水期河水位于河床内。 洪水期河水漫过河床，淹没河漫滩。 洪水过后形成天然堤和河漫滩沉积。天然