第10章 河流与湖泊地质作用 4

一讲学家设帐寺中，闻之笑曰：“尔辈不能究物理，是非木杮，岂能为暴 涨携之去？乃石性坚重，沙性松浮，湮于沙上，渐沉渐深耳。沿河求之，不 亦颠乎？”众服为确论。
一老河兵闻之，又笑曰：“凡河中失石，当求之于上流。盖石性坚重，沙 性松浮，水不能冲石，其反激之力，必于石下迎水处啮沙为坎穴，渐激渐深， 至石之半，石必倒掷坎穴中。如是再啮，石又再转，转转不已，遂反溯流逆 上矣。求之下流，固颠；求之地中，不更颠乎？” 如其言，果得于数里外。 然则天下之事，但知其一，不知其二者多矣，可据理臆断欤？
塔里木河的河曲
河 曲
3.溯源侵蚀 (retrogressive erosion): 由下切侵蚀引起的 一种使河流朝源头加长的侵蚀作用。特点有三：
◆ 发生在沟头处。 片流在此集中，流量、流速大，下切力大。
◆ 溯蚀、下蚀总是相伴而生，下蚀必导致溯蚀。 ◆ 能把沟头上方许多支流连成一片,使河流变大、变长。
废弃的河道遂变成牛轭湖（Oxbow Lake）。 我国河曲最发育的地方：
长江下荆江段，湖北公安县藕池口-湖南岳阳城陵矶。 河长240km, 直线只有87km！ 经常截弯取直。 如：1910年形成湖北监利县 尺八口牛轭湖；
1970年形成湖北江陵县 六合垸牛轭湖；20 km截弯成 1 km ！ ◆ 截弯取直会形成月牙湖(New Moon Lake)，如安庆大龙山“月牙湖”。
黄河壶口瀑布，每年后退5cm； 纽约州西部、美加边界的尼亚加拉瀑布（Niagara）,
宽900m,落差57m。3万年中后退了10.4km,年均30cm。
急 流（新疆玛纳斯河）
舒良树摄, 2003
黄 河 龙 羊 峡
)
落差1324 m
中国第一深峡：金沙江虎跳峡 (落差3 km)
美加边界Niagara大瀑布
若离心力作用于河流凹岸，会使凹岸水位涨高、凸岸水位降低，导 致凹岸水向凸岸流动、凸岸底流向凹岸流动。组成单向弯道环流。
弯道环流形成的图解
◆ 如河中央有障碍物，则会形成以障碍物为核心的双向环流。 ◆ 弯道离心力和横向力ห้องสมุดไป่ตู้合作用，
将造成凹岸侵蚀、凸岸堆积现象。 ◆ 港口不能建在凸岸！原镇江码头教训。
点沙坝
串 珠 状 的 洪 积 扇
舒良树摄， 2005
常年干枯的新疆乌什县流沙河
二、河流的动能
E = 1/2 QV 2
E为动能；Q为 流量(discharge)；V为 流速(flow velocity)。 1.影响流速三因素：坡度、滚石大小、河床宽度
（河宽，水体与河床的接触面大,流速小）。 2.影响流量三因素：w(width)，d(depth)，v(velocity) ◆ 同一河流, 上游坡陡，动能大;
4. 河漫滩(flood plain) ◆ 边滩加宽、加高，面积加大，形成河漫滩，可形成平原。 ◆ 洪水期淹没、枯水期露出水面。 ◆ 河漫滩具有二元结构：上部为河漫滩泥质粉沙质沉积，
下部为河床砂砾沉积。 5. 自然堤 (dam)：洪水溢出河岸,流速骤降,大量泥沙沉积,形成自然 堤。成为阻挡洪水的天然屏障。如长江芜湖-安庆间的自然堤。 6. 冲积平原 (alluvial plain) ：河漫滩连片扩大，形成冲积平原。
2. 心滩 (channel bar): 开阔处流速变小→障碍物导致双向环流 →碎屑物集中在河流中部→不断淤积形成心滩。
心滩在洪水期淹没,枯水期露出水面。
左岸
心滩
右岸
左: 心滩平面图
右: 双向环流剖面图
3. 江心洲 (central bar): 心滩扩大则为江心洲。
特点：洲头侵蚀,洲尾沉积,向下游迁移。一般汛期不会淹没。 如移向河边，则和河漫滩会合。如南京八卦洲、湘江橘子洲。
与洪积平原的区别：河流与洪流。
河流与河谷沉积物剖面图
河 滩 漫 双 层 结 构 （ 漓 江 ）
7．三角洲 (delta) 在河口部位，因流速降低，动能减小而形成的沉积体。平面 上呈三角形，称之。进一步发展则形成三角洲平原。 ◆ 三角洲的形成条件 (1)有充足的沉积物来源； (2)河口处坡度较小,易于沉积(日本东部不能形成)； (3)水动力较小，沉积物易于保存。 ◆ 三角洲的形态 (1)鸟嘴状（一条河流入海时；如长江）； (2)鸟足状（若干条河流入海时；如密西西比河）； (3)扇形（更多条河流入海时；如黄河）。
它使河床加深、河床与两岸的高差加大。
a. 侵蚀基准面: 即海平面。为入海河流下蚀的最大深度面。 b. 局部侵蚀基准面: 即湖面。为入湖河流的侵蚀基准面。 c. 河流的纵剖面:从源头到河口,河流纵剖面呈起伏、下凹、线状展布。
对长江而言，宜昌以上为侵蚀区,以下为沉积区。 d. 河流均夷化(graded): 削去河道中突出部位、填平凹坑的作用。 e.河流的平衡剖面：均夷化后呈平滑曲线的河流纵剖面。
岩层软硬相间与落差形成瀑布、瀑布后退与急流示意图
发件人: 风追云/sun dearstuff@ 下蚀道理寻宝纪 纪昀《阅微草堂笔记》卷16《姑妄听之》，篇名《河中石兽》原文：
沧州南，一寺临河干，山门圮于河，二石兽并沉焉。阅十余岁，僧募金重 修，求石兽于水中，竟不可得。以为顺流下矣，棹数小舟，曳铁钯，寻十余 里，无迹。
◆ 河流袭夺： 因溯源侵蚀，一河流将另一河流的水截夺过来的现象。 在两条流向垂直的河流之间最易发生。
第三节 河流的搬运作用
Section 3 Transportation of river
一、三种搬运方式 (traction, suspension, solution)
1.拖运(底运): 物质粗大者在河床底部被滚动、跳跃搬运。 流速变小时发生沉积。
2. 旁蚀(侧蚀)(lateral erosion): 河流对河床两侧及谷坡的侧向侵蚀。 其结果是使河床和谷底加宽。
动力学原因: 弯道离心力 与 科里奥利力（地球偏转力）（Coriolis’ force, 又 称 Deflecting force of Earth rotation) 。
（1) 弯道离心力 (curving centrifugal force)：直的河流当遇河心障碍 物时，水流将绕其前行，使河道变弯。因惯性影响，流水在河弯 部位会产生离心力。
2.悬运:物质较细者,呈悬浮状态被搬运。黄河最典型。 3.溶运:物质极细者,呈溶液状态被搬运。如Ca,Mg,碳酸盐等。
舒良树摄，2012 河流底运而堆积的花岗岩砾石河床（新疆阿拉沟）
钙 华 台 （广 西 鹿 寨 响 水 河）
钙 华 瀑 布（贵 州 北 盘 江）
第四节 河流的沉积作用
Section 4 Deposition of River 一、沉积的原因：流速降低、流量减小、搬运物增多。
由下到上：河床相(粗)、漫滩相(中)、牛轭湖相(细)。 ◆ 河流原生构造发育 冲刷痕、波痕、交错层（单向、往返流向）、
前积层(foreset bed)等。
前积层水槽实验结果
沉 积 构 造 与 水 流 流 向
新疆拜城三叠系交错层理
舒良树摄， 2005
三、 沉积作用产物
1. 边滩(点沙坝）(point bar): 凸岸的堆积体。洪水期淹没。 由上层河水从凹岸朝凸岸的单向环流搬运、沉积而成。
◆ 唐时, 扬州位于长江口，是个繁华的出海港口。
上海是10世纪才露出海面成陆的。南宋1219年设县，1850年才变商埠。
圣
彼
得
堡
那瓦河
芬芬 兰兰
湾
湾
鸟
嘴
状
三
角
洲
第五节 河流的均夷化与去均夷化
Section 5 Gradation and Degradation of River
1.均夷化 ：河流削去河底的突起、填平凹地，达到平衡的过程。 2.去均夷化：陆地上升，海平面下降,平衡被破坏，河流重新下 蚀，此过程称为去均夷化。可形成深切基岩的河曲与河流阶地。 3. 三级河流阶地 (terrace) 堆积阶地(accumulation): 近河床,全部由沉积物组成； 基座阶地(basement): 斜坡上基岩裸露,阶地面上零星沉积； 侵蚀阶地(erosion): 远离河床,全由基岩组成的平台。
◆ 流域：水系分布区。如长江流域、黄河流域等。 水系 = 主流+支流。所有支流都汇入主河流。
◆ 分水岭 dividing crest：水系与水系之间的高地。 秦岭是长江、黄河的分水岭。
两侧河流的溯源侵蚀会使分水岭变窄，高度降低。
若两侧溯源侵蚀能力相同,分水岭仅降低高度,位置不变； 若两侧溯源侵蚀能力不同,分水岭朝侵蚀力弱的一侧迁移。
舒良树摄，2002
舒良树摄， 2006 9万年来形成的多级基座阶地（吐鲁番火焰山）
第六节 准平原
Section 6 Peneplain
1.准平原化(peneplaining): 使高山变成平原的地质作用。 为河流老年期的标志。
第一节 河流概述
Section 1 Introduction of the river
一、有关术语 (terms) 1. 河流: 地表上具经常性流水的线形凹地。 2. 河流形成过程: 片流 (sheet flow)→洪流 (flood current）→河流（river) ◆ 片流: 降水沿地表斜坡自然流动、无固定方向的流水。 ◆ 洪流: 沿地表沟槽季节性、快速、短期、定向流动的水体。
第十章 河流与湖泊地质作用
Chapter 10 The river, lake and theirs Geological Action
◆ 河湖养育了人类, 提供了交通渠道, 古人沿河而居， 孕育出人类文明。 ◆ 洪灾严重威胁着人类的生存，影响人类生活质量。 ◆ 人类生存和发展离不开水。争夺水源可能酿成战争。 南方多水，北方和西部缺水，国家南水北调。 ◆ 在各种改造与重塑陆地地貌的外动力中，河流是最重 要的一种外动力。
下游水量大, 但流速小, 动能反而小。故下游很少建水电站。 ◆ 动能大，搬运力大。搬运力>搬运量，则河流侵蚀；
搬运力<搬运量，则河流沉积。
雅鲁藏布江大拐弯
第二节 河流的侵蚀作用
Section 2 Erosion of river
一、侵蚀作用三方式：
水体中岩块的磨蚀、水力的冲蚀、河水对岩石的溶蚀。 二、侵蚀作用三方向: 下蚀、旁蚀、溯源侵蚀。 1.下蚀 (bottom erosion): 河流对河床的垂向侵蚀。
从源头朝下方侵蚀,使河沟加深-拓宽-伸长。无雨则干涸。 洪积物 (diluvium)：季节性堆积，分选、磨圆均差。 洪积扇(diluvial fan)：扇形，沟口粒粗、开阔带粒细→若干洪积扇连成一片
则成洪积平原(diluvial plain) ，如包头洪积平原上。 ◆ 河流：河谷中源源不断之定向水流；有V形、U形、碟形3种形态。
河水流趟剖面
湖泊
河流平衡剖面
海洋
◆ 急流 (torrent)：河床坡度大，导致河水湍急的河流。 ◆ 瀑布 (waterfall)：发生在断崖、悬谷的突然、垂直下降的河流。 ◆ 瀑布后退：因水位落差大、动能大,使下部岩石掏空,上部岩石崩
塌，瀑布朝河流上游移位的现象。 著名实例：我国最大的瀑布 是 贵州黄果树瀑布，落差75m；
主流线偏向凹岸 凸岸
侵蚀坑
凹岸
曲流河结构平面图
（2）科里奥利力（地球旋转力）：北半球，科氏力作用于河流 前进方向的右岸；南半球，它作用于河流前进方向的左岸。 ◆ 离心力、科氏力与旁蚀作用的关系。
(3) 河床的变化: 凹岸的垂直下蚀与侧向旁蚀， 将使河流弯道向下游迁移，成为自由河曲。
其结果是使河流长度增加、坡度降低、流速降低。 ◆ 截弯取直： 洪水期间，截弯取直。
前二者指示搬运能力降低，后者指示搬运力小于搬运量。
二、河流沉积物称冲积物 (alluvium) 有五点特征：
◆ 分选性好 长时间稳定的河流水动力，可使各种粒级的物质充分分开 ◆ 磨圆度好 长距离搬运与磨蚀，使岩石碎屑变得很圆滑。 ◆ 成层性好 夏季洪水期，色淡，物质丰富，颗粒粗；
冬季枯水期，色深，物质匮乏，颗粒细。 ◆ 韵律性好 形成递变层理。
南京雨花台为浦镇组Np的堆积阶地,故砾石（雨花石）很多。
4. 河流阶地六点特征
(1) 原河谷残留在新的谷坡之上; (2) 具平坦的表面和陡坎,陡坎向河倾斜； (3) 沉积物为泥、沙、砾； (4) 可对称也可单侧； (5) 洪水季节也不淹没； (6) 形成多级阶地,底新顶老。
河流堆积阶地 （新疆拜城，河床已干枯）