地质学原理河流地质作用与河谷地貌

地质学原理河流地质作用与河谷地貌第1页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流地质作用与河谷地貌河流地质作用河谷地貌第2页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流地质作用河流地表具有明显河谷的常年或季节性流水称为河流。河流地质作用河流的侵蚀、搬运、沉积的过程统称为河流地质作用，属于一种外动力地质作用，影响因素主要有河流流域的地形地貌、地层结构与组成、地质构造、新构造运动、植被、风化作用、河流流量与流速、河谷坡度与宽度、气候与降水、地下水与河流补给关系、人类活动等。第3页，共54页，2023年，2月20日，星期一动能与势能转换是产生河流剥蚀、搬运、沉积作用的根本原因。河流地质作用成因第4页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流侵蚀作用河水流动过程，以自身的化学动力【溶解力】和机械动力【水力】，并以携带的泥沙和砾石作为工具，不断破坏、改造、加深、拓宽河道【河床，河谷】的过程称为河流地质作用。按照侵蚀作用的方向，可以将河流地质作用分为下切作用和侧蚀作用两种类型。河流下切作用－河水对河床底部地层的切割、冲刷、破坏而加深河谷的过程。河流侧蚀作用－河水对河床两侧地层的切割、冲刷、破坏而拓宽河谷的过程。第5页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流下切作用过程河流下切作用结果——峡谷地貌虎跳峡三峡第6页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流下切作用结果——形成深切蛇曲第7页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流侧蚀作用过程河流侧蚀作用结果——蛇曲地貌第8页，共54页，2023年，2月20日，星期一1965年1月的河岸1965年3月的河岸由于河流側蚀作用，而使河岸坍塌。第9页，共54页，2023年，2月20日，星期一凸岸沉积凹岸侵蚀由于河流側蚀作用，导致河流凸岸沉积前推、凹岸剥蚀后退，使得河曲加大。第10页，共54页，2023年，2月20日，星期一在河流侧蚀过程中，流水因惯性离心力作用冲向凹岸而造成凹岸不断侵蚀，凸岸因水流减缓而连续沉积携带的泥沙，导致河床逐步加宽、河曲日益变大，从而形成蛇曲河，蛇曲河最终因裁弯取直而废弃弯曲河道。这种被废弃的弯曲河道称为牛轭湖。蛇曲河与牛轭湖形成过程河流侧蚀作用结果——形成牛轭湖第11页，共54页，2023年，2月20日，星期一蛇曲河与牛轭湖航空照片第12页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流向源侵蚀作用而加长河谷第13页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流下切作用与侧蚀作用之间关系时间上，河流发育早期以下切作用为主，随着河床坡度减小，逐渐转为以侧蚀作用为主。空间上，河流上游以下切作用为主，河流下游以侧蚀作用为主。第14页，共54页，2023年，2月20日，星期一尼亚加拉大瀑布尼亚加拉大瀑布－河流向源侵蚀与下切作用结果第15页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流侵蚀基准面河流侵蚀基准面－河流侵蚀作用消失的水平面。流入主流的支流，以主流的水面为侵蚀基准面。流入湖泊、海洋的河流，以湖面、海平面为侵蚀基准面。由于河流绝大多数最终均流入海洋，因而以海平面为基本侵蚀基准面。河流侵蚀基准面并非固定不变、而是随新构造运动变化而改变。由于河流侵蚀基准面一经变动将引起相关水系侵蚀和堆积过程的重大变化，因而据河谷堆积、侵蚀地貌的组合形态可以判别新构造运动的变化状况。第16页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流侵蚀基准面及其变化第17页，共54页，2023年，2月20日，星期一水库对河流上游沉积的影响第18页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流搬运作用河水流动携带沿途冲刷、侵蚀的泥沙、石块等物质向下游移动的过程称为河流搬运作用，分为浮运、推运、溶运三种形式。河流搬运能力取决于河水的流速、流量，其中流速是主要影响因素，搬运颗粒的粒径D与水流的速度V平方成正比，即D∝V2。此外，河流搬运能力还与搬运物的粒径、水溶性、重度等有关。在上游，河道的宽度较窄、坡降较大，河水的流量较集中、流速较大，搬运能力较大。在下游，河道的宽度较大、坡降较小，河水的水面较宽、流量较分散、流速较小，搬运能力较小。第19页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流沉积作用河水流动中因搬运能力不断损失而使搬运物质在自重力作用下逐渐沉积的过程称为河流沉积作用，又叫作冲积作用，沉积的物质特称为冲积物。冲积物具有明显的磨圆、分选、成层等结构性，宏观表现为层理构造。根据冲积物的沉积环境，可以将冲积物分为河床相冲积物、河漫滩相冲积物、牛扼湖相冲积物、蚀余堆积相冲积物、河口三角洲相冲积物五种类型。河流冲积物层理构造第20页，共54页，2023年，2月20日，星期一河床相冲积物主要为推移冲积物，由沙、砾石、卵石等组成，粒径较大或很大，一般具有明显的斜层理。河床相冲积物河床相冲积物中斜层理第21页，共54页，2023年，2月20日，星期一河漫滩相冲积物主要为浮运冲积物，由各种悬浮物组成，多数为亚砂土、亚粘土，少量细砂土，可见斜层理、水平层理、波痕等，包括心滩冲积物、边滩冲积物。心滩冲积物边滩冲积物漫滩冲积物漫滩相冲积物表面波痕第22页，共54页，2023年，2月20日，星期一牛扼湖相冲积物主要为静水冲积物，一般多由富含有机质的淤泥、泥炭组成，天然含水量很大、抗压与抗剪强度很小，容易发生压缩变形，可见水平文层理。牛扼湖相冲积物牛扼湖相冲积物牛扼湖相冲积物第23页，共54页，2023年，2月20日，星期一蚀余堆积相冲积物常见于山区河流中，多由巨砾和大块石组成，可能来自于山坡崩塌岩块和河底残余岩块，一般无层理等构造。蚀余堆积相冲积物蚀余堆积相冲积物蚀余堆积相冲积物第24页，共54页，2023年，2月20日，星期一河口三角洲相冲积物形成于河流入海【湖泊】口，分水上、水下两部分沉积，水上部分主要由河床相和河漫滩相冲积物组成，以粘土和细砂土为主，一般呈层状和透镜状，含水量高、结构松散、强度低、稳定性差；水下部分主要由河流冲积物和海相【湖泊相】淤积物混合组成，产状倾斜。河口三角洲相冲积物第25页，共54页，2023年，2月20日，星期一河口三角洲相冲积物河口三角洲相冲积物六千年以来MISSIPPI三角洲形成示意图河口三角洲相冲积发展示意图第26页，共54页，2023年，2月20日，星期一河漫滩相冲积二元结构河漫滩相冲积下部为河床相推移冲积物、上部为河漫滩相浮运冲积物，属于河床侧向移动的结果。坡积裙河漫滩相冲积层河床相冲积层河漫滩相冲积二元结构第27页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流相冲积物总特征以机械碎屑物为主。砾石磨圆好。发育二元结构。常见层理和层面构造。冲积物分选性好。自上游至下游，冲积物逐渐变细。上游下游第28页，共54页，2023年，2月20日，星期一河谷地貌地貌由于内动力地质作用和外动力地质作用的长期作用，在地表形成各种不同成因、不同类型、不同规模、不同几何形态的起伏，统称为地貌。地貌学研究地表各种起伏形态的成因、形成、演化、发展、空间分布规律等。第29页，共54页，2023年，2月20日，星期一地貌与地形区别地形专指地表起伏的几何形态和规模外观特征，一般采用地形图来宏观描述。地貌不仅涉及地表起伏的外观特征，而且更重要的是关心这些地表起伏之间联系，并基于地质动力学观点研究各种起伏形态的成因、形成、演化、发展、空间分布规律等采用地貌图来宏观描述。河谷地貌在流域地层组成与结构、地质构造、地形地貌基础上，经过河流长期侵蚀、搬运、冲积等作用，逐步形成与发展起来的一种线性沟谷地貌。由于路线沿河谷布设于阶地上具有展线舒顺、纵坡平缓、施工简便且工程量小等优点，因而河谷通常是山区公路、铁路争取利用的一种良好地貌类型。第30页，共54页，2023年，2月20日，星期一河谷地貌要素谷缘谷坡→阶地坡麓谷底→河床、河漫滩、河心滩河谷地貌卫星照片第31页，共54页，2023年，2月20日，星期一谷缘－河谷与周围地貌的过渡带。谷坡－河谷两侧的坡地且高于谷底，包含阶地。坡麓－谷坡与谷底的过渡带，也称为坡脚。谷底－河谷地貌最低部分，比较平坦，分布有河床、河漫滩、河心滩。河床－位于谷底且有常年流水，丰水期和枯水期均被河水占据。河漫滩－位于谷底，丰水期被水淹没、枯水期露出水面的平坦地带。其中，每年丰水期均被河水淹没的为低河漫滩，无永久性建筑物；而仅被多年一遇的洪水淹没的为高河漫滩，开始向阶地演化，偶见少数永久性建筑物；周围被河床环绕的河漫滩称为河心滩。阶地－位于谷坡且沿河谷延伸方向呈条带状分布的阶梯状平坦台地，有永久性建筑物，可能同时出现多级阶地，自河漫滩向上依次为一级阶地、二级阶地、三级阶地等，第32页，共54页，2023年，2月20日，星期一平水期，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，形成天河漫滩沉积。河漫滩形成过程第33页，共54页，2023年，2月20日，星期一阶地要素阶地后缘阶地面阶地前缘阶地斜坡阶地坡麓阶地后缘阶地面阶地前缘阶地斜坡阶地坡麓第34页，共54页，2023年，2月20日，星期一阶地成因阶地是新构造运动与河流侵蚀、冲积联合作用的结果。第35页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流阶地形成过程第36页，共54页，2023年，2月20日，星期一阶地类型侵蚀阶地－主要由河流侵蚀作用形成，多数由基岩组成，因而又称为基岩阶地。堆积阶地－由河流冲积作用形成，全部由冲积物组成，因而又称为冲积阶地或沉积阶地。上迭阶地－下切深度较小而未完全切过原有冲积物的厚度。内迭阶地－下切深度较大而完全切过原有冲积物的厚度。侵蚀阶地第37页，共54页，2023年，2月20日，星期一上迭阶地内迭阶地第38页，共54页，2023年，2月20日，星期一侵蚀－堆积阶地－由河流侵蚀、冲积联合作用形成，下部为基岩、上部为冲积层，但是整个阶地主要由下部基岩组成、上部冲积层厚度很薄，因而又称为基座阶地。冲积物侵蚀－堆积阶地第39页，共54页，2023年，2月20日，星期一河谷地貌类型未成形河谷－也称V字形河谷，山区河谷发育初期，以垂直下切作用为主，特点是谷坡陡峻甚至壁立、基岩裸露、下切很深、谷底较窄、无冲积物、常为河水充满。河漫滩河谷－也称U字形河谷，河谷发育中晚期或丘陵－平原区河谷，侧蚀－冲积作用较强烈，特点是谷坡较缓、谷底较宽、河漫滩发育、河床仅占谷底最低部位。成形河谷－经历较长地质时期后而具有复杂几何形态的河谷，显著特点是存在阶地，还发育河漫滩、河心滩等。按照河谷发育阶段划分第40页，共54页，2023年，2月20日，星期一未成形河谷未成形河谷未成形河谷第41页，共54页，2023年，2月20日，星期一河漫滩河谷河漫滩河谷河漫滩河谷第42页，共54页，2023年，2月20日，星期一成形河谷成形河谷成形河谷成形河谷第43页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流发展过程第44页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流纵向特征第45页，共54页，2023年，2月20日，星期一河流演化阶段及其对周围地形影响第46页，共54页，2023年，2月20日，星期一伊通河谷横剖面图1.全新统2.早更新统3.白垩系4.侏罗系5.花岗岩6.地质界线7.断层第47页，共54页，2023年，2月20日，星期一伊通河西侧阶地和台地台地一级阶地第48页，共54页，2023年，2月20日，星期一伊通河西侧阶地和台地台地一级阶地第49页，共54页，2023年，2月20日，星期一红嘴子伊通河台地、阶地河漫滩、河曲、护堤护堤阶地台地河漫滩第50页，共54页，2023年，2月20日，星期一美丽的松花湖第51页，共54页，2023年，2月20日，星期一复习思考题河流？河流的地质作用及其成因？河流的侵蚀作用、下切作用、侧蚀作用、向源侵蚀作用？河流的下切作用与侧蚀作用之间关系？河流的深切蛇曲及其成因？牛轭湖及其成因？河流的侵蚀基准面？河流的搬运作用？河流搬运能力的影响因素？河流的沉积作用？河床相冲积物、河漫滩相冲积物、牛扼湖相冲积物、蚀余堆积相冲积物、河口