地面流水地质作用

第七章地面流水的地质作用第一节 概述一、地面流水的概念地面流水(flowingsurfacewater)--陆地表面上流动着的液态水。片流(sheetflow)--顺斜坡片状流动的地面流水。洪流(floodcurrent)--片流遇到凹凸不平的地面时，水便集中到低洼的沟中流动。第1页/共71页河流(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。第2页/共71页流域----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。第3页/共71页二、地面流水的运动方式层流、紊流、环流、涡流1、层流(Lamellarflow)----水质点在流动过程中相对位置保持平行的水流。第4页/共71页二、地面流水的运动方式2、紊流(turbulentflow)----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。

第5页/共71页3、环流(Circularcurrent)----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(singlecircularcurrent)*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(doublecircularcurrent）*水动力变化。4、涡流(eddycurrent)----水质点绕轴旋转的现象。

状态——竖直和水平。

原因——障碍物。第6页/共71页三、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。第7页/共71页四、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第8页/共71页实验研究表明:①

V＞15m／s，d＜lm颗粒被侵蚀；②V＜18cm/s，所有粒度都不会被侵蚀；③固结的要比未固结的抗侵蚀，④最易侵蚀的为细砂(0.125--0.25mm)，⑤细砂以下粒级，尤其是固结的粘土，不易被侵蚀。第9页/共71页第二节暂时性流水的地质作用一、雨蚀作用雨蚀作用----山坡上部松散沉积物经雨滴冲击，遭受剥蚀，堆积于山坡下部的地质作用。第10页/共71页雨蚀作用

*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雨强度，斜坡的坡度与性质，风向也有一定关系。第11页/共71页二、片流的地质作用洗刷作用（sheetwash）----片流沿斜坡把细小的松散物质冲洗至斜坡下部的过程。溶沟石牙（karren）----可溶性岩石。土柱（earthpillar）----石块保护底下的松散堆积物。第12页/共71页

坡积物(Slopewash)----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。第13页/共71页三、洪流的地质作用冲刷作用(scouring)----洪流以巨大的机械力冲刷沟底及沟壁岩石的过程。冲沟(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(badland)----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。第14页/共71页

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（diluvialfan）----洪积物常呈扇形堆积，称洪积扇。第15页/共71页洪积扇的特点：

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：

山前冲积-洪积平原。联合洪积扇。上迭式洪积扇。第16页/共71页第三节河流的地质作用一、河流的侵蚀作用

侵蚀作用(erosion)----河流在流动过程中，因自身的化学动力(溶解力)、机械动力(水力)及携带的泥沙砾石等不断破坏河床的过程。第17页/共71页（一）河流侵蚀作用的方式1、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(hydraulicprocess)

河流以水力侵蚀河床，也叫水力作用3、磨蚀作用(abrasion)

河流以携带的泥砂砾石作工具磨损河床。第18页/共71页（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(verticalerosion)----河流侵蚀河床底部岩石，使河床降低的作用。侧蚀作用(lateralerosion)----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。第19页/共71页1、下蚀作用（1）．下蚀作用的过程河谷(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

V字型峡谷。第20页/共71页河流下蚀作用形成：V字型峡谷第21页/共71页河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。第22页/共71页第23页/共71页瀑布成因：

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。第24页/共71页第25页/共71页第26页/共71页第27页/共71页瀑布并不是永存的，向上游方向退移。第28页/共71页

溯源侵蚀(headwarderosion)----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，也叫向源侵蚀。河流袭夺(rivercapture)----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。第29页/共71页第30页/共71页（2）下蚀作用的极限侵蚀基准面(baseleveloferosion)----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。第31页/共71页2、侧蚀作用（1）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。第32页/共71页（2）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，

侧蚀作用不是无限的。第33页/共71页

裁弯取直(cutoff)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(oxbowlake)第34页/共71页第35页/共71页3、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。第36页/共71页第37页/共71页第38页/共71页第39页/共71页第40页/共71页二、河流的搬运作用（一）河流的机械搬运力和搬运量河流机械搬运力(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。第41页/共71页（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)。第42页/共71页1、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。第43页/共71页2、河流的机械搬运悬运(suspension)----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(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(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。第44页/共71页第45页/共71页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。第46页/共71页三、河流的沉积作用（一）沉积作用及冲积物的特点冲积物(alluvium)----河流沉积的碎屑物质。沉积作用分选作用磨圆作用磨细作用(极限约为0.05毫米)第47页/共71页粒度变小，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，主要由最耐磨的矿物组成分选作用和磨圆作用第48页/共71页碎屑的磨圆度在一定程度上反映搬运距离磨圆度－较长距离的搬运棱角状－搬运距离较短第49页/共71页

冲积物的特征：清晰的层理

(1)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。第50页/共71页

冲积物的特征(2)分选性良好;(3)磨圆度较好甚至良好;(4)冲积物层理发育，层理一般倾向河流下游；(5)冲积物剖面上常呈透镜状或豆荚状，少数板状(6)

砾石最大扁平面，以10-30度倾向上游，叠瓦状;第51页/共71页第52页/共71页冲积物的利用：

冲积沙矿(alluvialplacer)----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，

研究地史中河流动态和古地理环境。第53页/共71页（二）沉积场所及冲积物的类型1、河流沉积作用概述

河流沉积主要是机械沉积作用

分选沉积作用(sortingdeposition)----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。第54页/共71页2、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。第55页/共71页3、主要场所的河流沉积作用（1）谷底沉积作用二元结构，河床和漫滩；河床相沉积，流速快，沉积物粗漫滩相沉积，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。第56页/共71页谷底沉积地貌：漫滩（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。第57页/共71页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。第58页/共71页（2）山口沉积作用

冲积锥(alluvialcone)--沉积物在山口堆积成半圆锥形。冲积扇(alluvialfan)--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3—10度，向边缘变缓。联合冲积扇。第59页/共71页（3）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(delta)。支流干流顶积层前积层底积层

由：前积层、底积层、顶积层组成。第60页/共71页底积层前积层顶积层支流前积层(foresetbed)

沉积在水盆边缘--倾斜--量大、粒粗--向海(湖)减少，粒细。第61页/共71页底积层前积层顶积层支流底积层(bottomsetbed)

远离河口的海(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。第62页/共71页底积层前积层顶积层支流顶积层（topsetbed)

近水平，随着河口外移，沉积在倾斜较陡的前积层之上的河床沉积，明显的截切前积层。第63页/共71页最近5000-6000年以来密西西比河河