第六章 风沙黄土地貌

黄土的侵蚀
黄河河床
二.黄土中的古土壤
三. 黄土状土
自然界还存在一种与黄土性质相似的堆积物，称黄土状土。它具有 黄土的部分特性。但是这种土往往具有沉积层理，粒度变化较大，孔 隙度较低，含钙量变化显著，并无明显的湿陷性。
四.黄土的成因
五.黄土地貌类型
1.黄土沟谷地貌： 2.黄土沟间地貌： a.黄土塬 b.黄土梁 c.黄土峁 d.黄土墹（黄土坪） 3.黄土潜蚀地貌 a.黄土碟 b.黄土陷穴 c.黄土桥、黄土柱
第六章 风成地貌及黄土地貌
风对地表物质的吹蚀、搬运和堆积过程中形成的各种地 貌，称为风成地貌。
风的作用可以发生在不同的地区，但以干旱、半干旱地 区最为强盛，因为在这些地区有很多地方性的特点。 我国的风成地貌，除极少部分散布在湿润地区不计以外，主要 分布在我国的西北、华北北部和东北西部的干旱和半干旱地带 内，共有109.5万km2,约占全国面积的11.4％。
我国的风成地貌，除极少部分散布在湿润地区不计以外，
主要分布在我国的西北、华北北部和东北西部的干旱和半干 旱地带内，共有109.5万km2,约占全国面积的11.4％。
当然，风沙作用并不局限于干旱、半干旱地区，在大陆
性冰川外缘、在植被稀少的沙质海岸、湖岸、河岸，也有风 沙作用，同样可以形成各种风成地貌。
近地表的风，由于受到地面摩擦阻力的影响而减速， 一般摩擦力随高度的增加而减少。
沙漠地区的沙，多属于粒径0.1～0.25mm的细纱，对 于一般干燥裸露的沙质地表来说，沙粒起动形成风沙流的风 速约为4～5m/s；但在颗粒较粗的山前洪积沙砾戈壁地区， 一般风速要达到8～9m/s才有风沙流活动。
不同含水率下沙粒的起动风速（m/s）
一. 风沙流 —— 沙粒的群体运动
含沙的气流称风沙流。它是一种气－固两相流。 运动的沙粒是从气流中获取运动的动量，因此，沙粒 只有在一定的风力条件下才开始移动。沙粒开始移动 的临界风速称起动风速，一切超过起动风速的风称起 沙风。
沙粒起动风速的大小与沙粒的粒径、地表性质、 沙子的含水率等多种因素有关。根据拜格诺的研究， 对于粒径大于0.1mm的石英颗粒来说，沙粒起动风速 （vt）与粒径（d）的平方根成正比。
第三节 荒漠的类型
一. 荒漠地区自然地理特征 气候干旱，地面缺乏植被覆盖，物质粗脊的自然地带，称
为荒漠。
世界荒漠的分布
二. 荒漠的类型 根据干旱区荒漠地貌特征与组成地表物质的差异，可
将荒漠分成岩漠、砾漠、沙漠和泥漠四种类型 。
1. 岩漠
山麓剥蚀面（山足面）
岛 状 山
2. 砾漠
戈壁（砾质荒漠）
跃移是沙粒运动的主要形式。跃移运动是由风压力和颗粒
的冲击而引起的。沙粒在受风力上扬作用脱离地表面而进入气 流后，就从气流中不断取得动量加速前进，并在沙粒自身重量 作用下，以相对于水平线一个很小的角度迅速下落。由于空气 的密度比沙粒要小得多，沙粒在运动过程中受到的阻力较小， 在落到沙面时仍然具有相当大的动量。因此，不但下落的沙粒 本身由可能反弹起来，继续跳跃前进，而且由于它的冲击作用， 还能使下落点周围的一部分沙粒飞溅起来进入跳跃运动，这样 就会引起一连串的反应,如此跳跃着前进。
及地面结构条件变化时，超过风力所能搬运的最大容量，都 可能使挟带的沙粒发生堆积。
（1）沉降堆积：
（2）遇阻堆积：
第二节 风成地貌
风对地面物质的侵蚀、搬运和堆积过程中，能形成各种 风蚀地貌和风积地貌。 一.风蚀地貌
1. 石窝（风蚀壁龛）
新疆西北的博尔塔拉州
新疆西北的博尔塔拉州
新疆西北的博尔塔拉州
新疆西北的博尔塔拉州
甘肃
2. 风蚀蘑菇和风蚀柱
风蚀蘑菇
3. 风蚀谷和风蚀残丘
风蚀残丘
风蚀城堡
风蚀城堡
新疆乌尔禾
新疆吐鲁番，2000多年历史
4. 雅丹（风蚀垄槽）
风蚀雅丹
敦煌－罗布泊
风蚀雅丹
敦煌－罗布泊
风蚀雅丹
敦煌－罗布泊
5. 风蚀洼地
风蚀洼地 宁夏银川的沙湖
风蚀洼地 宁夏银川的沙湖
灌丛沙堆
沙丘是沙漠里最基本的风积地貌形态，按其与塑造沙丘 形态的风之间的相互关系，主要可分为三类： （1）垂直于风向的横向沙丘形态——新月形沙丘、沙丘链和复 合型沙丘链等； （2）平行于风向的纵向沙丘形态——新月形沙垄、沙垄和复合 型沙垄等； （3）多方向作用下的沙丘形态——金字塔沙丘等。
3. 横向沙丘
容量：在一定的风力下可能搬运的沙量； 强度：实际的搬运量； 饱和度：强度和容量之比。
四. 风沙作用
风和风沙流对地表物质的侵蚀、搬运、堆积作用称之 为风沙作用。 1、风蚀作用 （分为吹蚀作用和磨蚀作用）
2、风沙的搬运作用
风沙搬运的形式（1）悬移；（2）跃移；（3）蠕移；
3、风沙的堆积作用 风沙在搬运的过程中，当风速变弱时，或遇到障碍物以
＞1.00
起动风速（离地面2m高处） （m/s）
4.0
5.6
6.7
7.1
不同粒径的起动风速（新疆布古里沙漠）
二. 沙粒运动的基本形式 —— 悬移、跃移和蠕移
由于风力的强弱不同，使粒径大小和质量不同的沙粒以悬 移、跃移和蠕移三种方式向前移动。通常粒径<0.05mm的细 小颗粒（粉砂、尘土），质量轻微，在空气中的自由沉速很小， 一旦被风扬招，不易沉落，能够随风悬移搬运到很远的地方。
黄土是一种黄色的、质地均一的第四纪土状堆积物，它
具有特殊的物理化学性质（疏松、多孔隙、富含CaCO3、垂 直节理发育、透水性强、易沉陷等），是风把干旱荒漠地区 以及大陆冰川区冰水平原上的细颗粒吹送到半干旱地区堆积， 在外力作用下（主要是流水作用）形成许多正向、负向地形， 造成了独特的黄土地貌。
第一节 风沙流和风沙作用
山西离石
黄土的侵蚀与潜蚀天生桥 黄 土 崩 塌黄 土 陷 穴
钙质结核层
钙质再次淋滤
形态各异的结核
六.黄土地区的水土保持
风沙运动的三种基本形式
不同粒径沙土颗粒的运移方式 (引自M.Holy,1980) （0.1~0.15最易以跃移的形式运动）
三. 风沙流的结构特征及输沙率
1. 风沙流的特征
气流中搬运的沙粒，在搬运层内的随高度的分布，称为风 沙流的结构。
由此可见，对于流沙地表风沙流而言，风 沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象。
风蚀洼地积水成湖
二. 风积地貌
一些人认为风成沙波是简单的初期沙丘，随着时间的进 展，会发育成为沙丘。但比较普遍的看法是沙波纹与沙丘截 然不同，它们的形成具有完全不同的机制。 1. 沙波纹
新月形沙丘链
塔克拉玛干沙漠
2. 沙堆 沙堆是一种特殊形态的沙丘，其大小不等，形
态各异。它主要是风沙流在运行过程中遇到了障碍物 （植被或地形变化时），在背风面产生涡流，消耗气 流的能量，引起风速减小，在背风面沙粒就发生沉积 成为沙堆。
近地面的气流密度较小，粘滞性低，气流经常呈涡动， 此外，地形起伏和热对流，能使地表气流产生大的旋涡，加 强气流的紊动作用。地表的松散沙粒或基岩上的风化产物， 在紊动气流的作用下被吹扬。地表最易遭受风力吹蚀的是 0.1mm的松散沙粒。粒径大于0.5mm的沙粒则极少被吹蚀，而 粒径小于0.1mm的细小泥沙，由于受到近地面层流层的隐蔽 作用，同时易从大气中吸收水分使颗粒间产生一定的粘结力， 因此也不易被吹蚀。
认识风沙运动的这一性质，对防沙工程具 有重要指导意义。如：设计用于防风固沙的沙障 就不需要很高的尺寸，一般只要露出沙面20-30cm 即可收到良好的效果。
2. 输沙率
气流搬运的沙量（输沙率），它是指气流在单位时间内通 过单位宽度（或单位面积）所搬运的沙量。
输沙率与风速的关系（野外测定，莎车）
前面提到风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象。我们在 野外常会看到，在疏松的沙土平原上一般要比沙砾质戈壁上 积沙多，易于形成沙堆。这里除了沙源丰富以外，你能从输 沙率的角度分析一下原因吗?
① 粒度成分： ② 矿物成分：
b.黄土的结构： c.黄土的物理性质：
① 黄土的孔隙 ②黄土的垂直节理： ③黄土的湿陷性：
黄土剖面
黄土的结构
午城黄土（早更新世Q1 ）标准地点山西隰县午城镇 离石黄土（中更新世Q2 ）标准地点山西离石县陈家崖 马兰黄土（晚更新世Q3 ）北京门头沟区斋堂村北山坡上
黄 土 的 直 立 性
新月形沙丘
塔克拉玛干沙漠
复合型新月形沙丘链
敦煌鸣沙山
4．纵向沙丘 关于新月形沙丘演变为沙垅的过程，请参阅教材P110页图
6－9
，
再一种认为纵向沙丘的形成，主要是与大气边界层的 纵向螺旋状涡流作用有关，通过在大气层中、实验室的 观测，以及流体力学稳定性理论的分析，认为大气边界 层运动主要形式是近乎平行于气流方向的一种纵向卷轴 涡流。
当然，风沙作用并不局限于干旱、半干旱地区，在大陆 性冰川外缘、在植被稀少的沙质海岸、湖岸、河岸，也有风沙 作用，同样可以形成各种风成地貌。
黄土是一种黄色的、质地均一的第四纪土状堆积物，它 具有特殊的物理化学性质（疏松、多孔隙、富含CaCO3、垂直 节理发育、透水性强、易沉陷等），是风把干旱荒漠地区以及 大陆冰川区冰水平原上的细颗粒吹送到半干旱地区堆积，在外 力作用下（主要是流水作用）形成许多正向、负向地形，造成 了独特的黄土地貌。
◆治理措施：固定沙丘、退耕还草、退牧养草。
植树种草，甘肃
沙丘固定，北京
沙漠公路
沙漠公路防护
生长在戈壁绿洲上的胡杨
第四节 黄土地貌 一.黄土的分布与特性
1.黄土的分布－黄土是第四纪时期形成的一种特殊的土状堆 积物。
2.黄土的特性－Q1-午城黄土、Q2-离石黄土、Q3-马兰黄土 a.黄土的成分与结构：
祁连山前
风棱石
敦煌
3. 沙漠
沙漠
4. 泥漠（粘土荒漠 ）
盐漠
三.荒漠的成因
四.沙尘暴与沙漠化
1、沙尘天气 2、沙尘暴的产生 3、世界四大沙尘暴源地 4、沙漠化 5.中国沙漠化及其扩展速率
5.中国沙漠化及其扩展速率
我国的沙漠、沙漠化土地约占国土总面积16％（ 153万 km2 ），即东起吉林白城， 西至宁夏盐池的 5500 km 长的 农牧交错地带。我国是世界上沙漠面积较大、沙漠分布较广、 沙漠化扩展速度较快、沙漠化危害较重的国家。
粒径（mm)
含水率（％）
干燥状态
1
2
3
4
2.0－1.0
9.0
10.8 12.0 —
—
1.0-0.5
6.0
7.0 9.5 12.0 —
0.5-0.25
4.8
5.8 7.5 12.0 —
0.25-0.175 3.8
4.6 6.0 10.5 12.0
沙子含水率与起动风速的关系（根据格恩诺尔诺）
粒径d(mm) 0.10－0.25 0.25－0.50 0.50－1.00
产生这种大规模的空气运动的必要条件是近乎平坦的、 均一的下垫面，如果对于气流存在着足够的障碍，哪怕 是风向完全不变，就不能形成纵向涡流，所形成的将是 新月形沙丘，而不是纵向沙丘。
沙垄
沙垄
新月形沙垄
5. 多方向作用下的沙丘
沙丘的移动
1、沙丘移动方向：与年合成风向一致； 2、移动方式：前进式、往复前进式、往复式； 3、移动速度：