风成地貌与黄土地貌(全套183依然PPT课件)

風成地貌及黃土地貌
一、內容提要
掠過地表的風是地貌發育的一種活躍的營力，尤其是 對由乾燥鬆散的細粒物組成的地表，風塑造地貌的效果更 加顯著，乾旱和半乾旱地區正是這樣的典型地區。在那裏 日照強、晝夜溫差大、物理風化盛行、降雨少而集中，風 大而頻繁，地表植被稀疏，疏鬆的沙質地表裸露，極易受 風的侵蝕、搬運和堆積等作用的影響，形成各種風沙地貌 和黃土堆積。世界上荒漠的面積約占陸地總面積的20%，我 國沙漠和戈壁面積約占全國面積的11%。風沙移動往往淹沒 農田、村莊和道路，造成嚴重的空氣污染。一次保護生態 環境、防風固沙是一項非常重要而艱巨的任務。要瞭解風 沙地貌的形成和防風固沙，就必須獲得風隊地表作用的物 理過程方面的必要知識。本章將介紹風沙作用的空氣動力 學原理和風沙流的特徵，介紹主要的風蝕地貌和風積地貌 的形態特徵、形成與發育；還將介紹黃土的形成、黃土的 特性和黃土地貌。
地面結構或下墊面性質改變
二、風積地貌
按沙丘與塑造沙丘形態的風之間的相互關係， 可將沙丘分為三大類型：
垂直於風向的橫向沙丘——新月形沙丘、沙丘鏈和 複合型沙丘鏈；
平行於風向的縱向沙丘——新月形沙壟、沙壟和複 合型沙壟等；
多風向作用形成的沙丘——金字塔沙丘。
（一）橫向沙丘(transversal dune)
佈的形態組合；
第二，槽壟走向與當地主導風的風向平行；
第三，組成雅丹的物質是未固結成岩的湖相沉積 物。
槽壟走向與當地主導風的風向平行
3、雅丹的形成
雅丹形成於乾旱區已乾枯的內陸湖盆中。
湖相沉積物中含大量的鹽類和堿類物質，這 些物質是泥沙的膠結物。由於氣候乾旱，湖 盆來水很少，湖泊萎縮乾枯，強大的風力夾 著沙粒吹蝕地面，侵蝕出一條條的溝槽，溝 槽間就留下與之平行的長條形壟崗。因此這 些槽壟的走向就反映出當地的盛行風向。
風沙流(wind-drift sand flow)貼近地面運動， 其搬運的沙子絕大部分集中在離地面30釐米的高度 內，尤其集中在0~10釐米的氣流層中。
0.05mm
小 於
懸移
風向
躍移
蠕移
風沙運動的三種基本運動形式
2~0.05 mm
（二） 輸沙率
理論研究表明，輸沙率與風速超過起沙風速部 分的三次方成正比。如新疆莎車布古裏沙漠觀測得 出的經驗公式：
風沙運動條件 F1 ＞ F2
二、起動風速與起沙風
起動風速是指沙粒開始運動的臨界風速。 起沙風是指大於起動風速的風。 起動風速與沙粒粒徑、地表性質和沙子的含 水量等因素有關。
1、起動風速與粒徑的關係
粒徑（mm） 起動風速（m/s)
0.10—0.25
4.0
0.25—0.50
5.6
0.5—1.0
6.7
從4月24日開始，受北方強沙塵暴天氣影 響，四川盆地出現罕見浮塵天氣。重慶市的 銅梁、潼南、大足、合川、北碚和奉節等地4 月24日也出現浮塵天氣。
2009年4月23日甘肅敦煌出現特強沙塵暴 能見度僅20米
2009年4月25日，被浮塵籠罩的成都市區。
在成都市區，停在路邊的汽車落上了一層薄薄沙土。
我國古代地理學家很早就認識了雅丹地形，把 它叫做白龍堆。
在《漢書•地理志》中有：“白龍堆，乏水草， 沙形如臥龍”的記載。
1、雅丹的定義 風蝕雅丹簡稱雅丹，是指未固結、較鬆散的土狀
堆積物，經風化作用、暫時性流水侵蝕和風蝕作用， 形成與主風向平行的、長條形排列的風蝕土墩和風 蝕凹地的地貌組合。
2、雅丹地貌的特徵 第一，雅丹是一種基本平行分佈的槽與壟相間分
一、風蝕作用(wind-erosion)
風蝕作用有兩種侵蝕方式：
1、吹蝕作用(deflation)
吹蝕作用是指風吹過地表時，由於風的壓力和氣 流紊亂作用引起沙粒吹揚而脫離原地，使地面遭到破 壞的現象。
2、風的磨蝕作用(abrasion)
風挾帶沙子貼地面運行時，風沙流中的沙粒對地 表物質的碰撞和摩擦，或者在岩石裂隙和凹坑內進行 旋轉與摩擦，這種現象叫做磨蝕作用。
不同含水率下的沙粒的起動風速
（m/s）
乾燥
含水率（%）
狀態 1
2
3
4
9.0 10.8 12.0 —
—
6.0 7.0 9.5 12.0 —
4.8 5.8 7.5 12.0 —
3.8 4.6 6.0 10.5 12.0
3、起動風速與地面性質的關係
起動風速與地面的粗糙程度呈正比，即 沙子的起動風速隨地面粗糙度的增大而增 大。
2010年3月，沙塵暴肆虐全球。美國宇航局地球觀測專案 組根據“Terra”衛星3月1日到31日的觀測數據，繪製了一幅 “2010年3月全球浮質分佈圖”。
在3月份的大部分時間裏，沙塵甚至吹越非洲的撒哈拉沙漠， 聚集於大西洋上空。加勒比海地區巴巴多斯島上的一個大氣 觀測站的記錄顯示，2010年3月是該島上空在過去三年中浮 塵濃度最高的一個月。在中國，人們剛剛從3月份巨大的沙塵 暴中走出。這場沙塵暴從中國內地的戈壁大沙漠一直吹到了 太平洋上空。
新 疆 魔 鬼 城
（2）彩丘
彩色丘陵是近年才出現的地貌學名詞。
彩丘是由風化作用、風蝕作用和流水侵蝕作用形 成的丘陵狀雜色岩石地貌。
彩丘概念有兩層含義：第一，有丘陵狀的形態； 第二，岩層呈現出豐富多彩的色彩。因此彩丘以斑斕 的色彩和波狀起伏的形態為顯著特徵。
我國已發現的有代表性的彩丘分佈地有甘肅張掖 彩丘、新疆昌吉五彩灣、新疆阿勒泰的五彩灘和五彩 城等。
在這幅“2010年3月全球浮質分佈圖”中，顯示了該月全 球大氣中浮質粒子的濃度。深棕色羽狀物從非洲一直向西延 伸到大西洋上空，這些深棕色羽狀物就是密集分佈的沙塵。 在中國和東南亞等地區，也覆蓋著一片片這樣的深棕色羽狀 物。濃密的大氣浮質好似天空中密佈的烏雲一樣。在北方， 大氣浮質主要是沙塵，而在南方，煙霧則是產生高濃度大氣 浮質的罪魁禍首。在3月份，東南亞地區經常發生大火，濃煙 籠罩著大部分地區。
三、風沙運動形式與輸沙率
（一）風沙運動形式
1、懸移——懸浮在空氣中運動。主要是粒徑小於 0.05mm的細小顆粒，能長時間、長距離懸浮運動。
2、躍移——跳躍式運動。這是沙子主要的運動形 式。
3、蠕移——沿地面滑動或滾動。
風對地表鬆散碎屑物搬運的方式，以 躍移為主（其含量約為70~80%），蠕移次 之（約為15~20%），懸移很少（一般不超 過10%）。對某一粒徑的沙粒來說，隨著風 速的增大，可以從蠕移轉化為躍移，從躍 移轉化為懸移，反之，也是一樣。
烏爾禾魔鬼城是由赭紅與灰綠相間的 白堊紀水準砂岩與泥岩，在簡歇性洪流、 強勁風力侵蝕和強烈物理風化作用下形成 的風蝕城堡地貌。這裏正對著西北方向由 成吉思汗山與哈拉阿拉特山夾持的峽谷風 口，每年大於8級（19m/s）的風日78天， 最大風速49m/s。在西北風的吹蝕下，整 座城堡呈西北-東南走向，同時也能看到 流水侵蝕作用留下的痕跡。
二、風蝕地貌形態
（一）石窩(tafoni)
1、石窩的定義
石窩是在陡峭的迎風岩壁上，經風蝕作用形成的許多圓 形或不規形或不規則橢圓形的小洞穴和凹坑，其直徑20 cm， 深10~15 cm，有的散佈，有的密集成群。密集成群的石窩形 如蜂窩。
3、石窩的形成：
熱力風化
風蝕殘丘的形態有平頂形、尖塔形等。
（1）風蝕城堡
風蝕城堡是在多種因素與作用下形成的風 蝕殘丘地貌，因酷似古城堡而得名。
風蝕城堡的物質基礎可能是多種岩石，但一 般是相對較軟的侏羅紀、白堊紀砂岩和泥岩， 其地層的傾角較小。
風蝕城堡是由多種外動力作用形成的。在 乾旱地區強烈的風化作用、風沙侵蝕和間歇性 的暴雨洪水侵蝕等多種外力作用下，岩石遭受 侵蝕，逐步形成分離的城堡狀殘丘、或孤峰狀 殘丘。
1、新月形沙丘(crescent dune) 新月形沙丘是指平面形態呈新月形，其兩側有兩
揚沙：風將地面塵沙吹起，空氣相當混濁， 水準能見度在1公里到10公里之內。
沙塵暴：強風將地面塵沙吹起，能見度明顯 下降，出現時天空混濁、一片黃色，能見度小於 1km。
風成地貌及黃土地貌
第一節
風沙流
含沙的氣流稱為風沙流。
一、風沙運動的力學分析
風向 平均床面高度
沙粒的受力 F1：風的動應力產生的力矩 F2：沙粒重力產生的力矩
>1.0
7.1
根據拜格諾的研究，對粒徑大於0.1mm的石英顆 粒來說，沙粒的起動風速與粒徑的平方根成正比。
2、起動風速與沙子含水量的關係
濕潤能增加沙子的粘滯性，加大沙子的 團聚作用，因而要更大的起動風速，才能 吹揚起沙子。
沙子的含水率與起動風速的關係
粒徑 (mm)
2—1 1—0.5
0.5--0.25 0.25--0.175
甘肅張掖彩丘發育在白堊紀褐紅色泥岩夾黃色、 黃綠色、藍灰色、灰白色、淺紅色的泥岩、葉岩和粉 砂岩之上。
（四）風蝕雅丹(yadan)
風蝕雅丹是維語，意思是“險峻的土丘”。19 世紀末20世紀初，瑞典人斯文開丁和英國人斯坦因 列到羅布泊地區考察，他們在撰文中採用了這個名 詞。以後就成為地理和歷史工作者的通用術語，專 指乾旱地區的一種特殊地貌。
二、知識結構
第六章 風成地貌 及黃土地貌
風沙流 風蝕作用 風積地貌 荒漠的類型 黃土地貌
三、學習目標
1、風沙流的形成、特點和影響因素。 2、正確理解風的侵蝕作用、搬運作用和堆積作用及
其形成的風蝕地貌和堆積地貌。 3、正確理解黃土特性對黃土地貌發育的影響。
四、重點難點
1、風沙流及風沙作用； 2、風積作用與風積地貌； 3、荒漠的類型及其形成； 4、黃土特性和下覆古地形對黃土地貌發育的影響。
（五）風蝕窪地(wind erode basin)
風積地貌
風積地貌(wind accumulated landform) 是指被風搬運的沙物質，在一定的條件下堆 積所形成的各種沙丘地貌。
一、風積作用(wind accumulation process )
引起風沙沉積的主要原因有：
風速減弱
障礙物
沙塵天氣是指強風從地面卷起大量塵沙，使 空氣混濁，水準能見度明顯下降的一種天氣現象。 沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴三類。
浮塵是由於遠地或本地產生沙塵暴或揚沙後， 塵沙等細粒浮游空中而形成，俗稱“落黃沙”， 出現時遠方物體呈土黃色，太陽呈蒼白色或淡黃 色，能見度小於10km，大致出現在冷空氣過境前 後。
1993年5月5日甘肅金昌市
共死亡85人，傷264人，失蹤13人；牲畜死亡12萬頭。
1993年5月5日甘肅金昌市
2004年3月29日北京市
2009年4月23日2至3點，我國重要的沙塵 策源地之一甘肅河西地區開始出現沙塵天氣。 截至上午10點半，甘肅已有6個觀測站受到沙 塵天氣的影響，其中敦煌為特強沙塵暴，玉 門、瓜洲、肅州、民勤為強沙塵暴。這是今 年全國到目前為止最強的一次沙塵過程。
Q=1.47*10-3V3.7
R=0.99
影響輸沙率的因素很多，主要有風力、沙粒直 徑、形狀和比重、沙子的濕度、地面性質和空氣穩 定程度等。
風蝕地貌
（wind-eroded landforms）
狂風及其卷著的沙石、強烈的物理 風化和偶發性的暴雨洪流，這幾種作用 共同侵蝕著乾旱地區的泥土和岩石，塑 造出大量極具神秘感的地貌景觀——風 蝕地貌。這些地貌大多有紅黃色系的暖 色調，全部突兀在乾旱地而遼闊的大地 之上，瑰麗、華美和神秘的外觀給人留 下深刻的印象。
（三）風蝕穀和風蝕殘丘
1、風蝕穀(wind valley) 乾旱荒漠地區，偶有暴雨侵蝕地面形成沖溝；
沖溝再經風蝕作用的加深和擴大形成風蝕穀。 風蝕穀沿主風向延伸，蜿蜒曲折，長可達數十
公里。
2、風蝕殘丘(wind-eroded castle)
由基岩組成的地面，經風化作用和暫時 水流的侵蝕，以及長期的風蝕作用後，原來 的地面不斷縮小，最後殘留下一些孤立的小 丘，稱為風蝕殘丘。
小坑
風的磨蝕
石窩
（二）風蝕蘑菇和風蝕柱
1、風蝕蘑菇 (mueshroom rocks) 定義 形態 形成
石樹(玻利維亞)
風蝕蘑菇 (埃及)
2、風蝕柱(deflation column)
垂直裂隙發育的岩石，在風的長期吹蝕後， 可形成一些高低不等、大小不同的孤立柱， 稱為風蝕柱。
風蝕柱的主要形成條件是垂直構造節理 和風蝕作用。多組垂直構造節理將岩石切割 成柱狀岩體，而垂直構造節理是抗風蝕能力 弱、容易遭受風蝕的地方。持續不斷的風蝕 作用，使垂直節理越來越寬，最終形成孤立 的風蝕柱。