第六章风成地貌和黄土地貌

第六章 风成地貌和黄土地貌
• 第一节 风沙流 • 第二节 风蚀地貌 • 第三节 风积地貌
• 第四节 荒漠的类型
• 第五节 黄土地貌
第一节
风沙流
第一节
风沙流和风沙作用
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。
加深扩大而成。
石窝，圆形或不规则椭圆形，直径约20cm，
深10～15cm，大的石窝称为风蚀壁龛。
石窝和风蚀壁龛1
新疆西北的博尔塔拉州
第二节 风蚀地貌
二、风蚀蘑菇和风蚀柱
风蚀蘑菇：在水平节理或裂隙上的孤立突起
的岩石，尤其是上硬下软的水平岩层，经长期的风
蚀作用，形成顶部大、基部小的蘑菇状岩石。
风蚀柱：在垂直节理或裂隙上发育的岩石，
一种观点认为，是在两种风向呈锐角斜交
的情况下，由新月沙丘的一翼向前延伸所形成。
另一种观点认为纵向沙丘的形成，主要是
与大气边界层的纵向螺旋状卷轴涡流作用有关。
沙垄1
沙垄2
塔克拉玛干沙漠
新月形 沙垄
非洲纳米比亚
（三）多方向风作用下的沙丘
金字塔沙丘是在多风向，且在风力相差不大的情 况下发育起来的一种沙丘，因其形态与埃及尼罗河畔 的金字塔相似而得名。
三、风沙流的结构特征及输沙率
（一）风沙流的结构特征
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。 风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象，并且颗粒 大小随高度升高而变小。
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。
•
•
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。
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。
•
含水率对起动风速的影响
不同含水率下沙粒的起动风速（m/s） 粒径（mm) 干燥状态 1 2.0－1.0 9.0 10.8 含水率（％） 2 12.0 3 — 4 —
新月形 不对称的斜坡
新月形沙丘是由沙堆演化形成的
△盾形沙堆：当风速变弱或遇到障碍时，沙粒 就从气流中沉积下来形成一种较小的盾形沙堆。
新月形沙丘是由沙堆演化形成的
△雏形新月形沙丘：盾形沙堆形成后，贴地层气流 在沙堆的背风坡会发生分离，形成具有水平轴的涡旋， 速度减弱，沙粒过丘顶后在背风坡沉积下来，并逐渐堆 积增高，当坡度达到沙子的最大休止角（34°）时，形 成小落沙坡，发育为雏形新月形沙丘。
高度一般在10～30m 左右，长度可达数百米， 甚至1km以上。 沙源充足，新月形沙 丘和沙丘链在不断增高和 扩大，在其上逐渐发育次 生沙丘，形成复合新月形 沙丘和复合型沙丘链。 是一种巨型的横向沙 丘形态，丘体十分高大， 高度一般在 50 ～ 100m， 高的 200m 以上。
新月形沙丘链1
新月形沙丘链2
复合型新月形沙丘链
第三节 风积地貌
二、风积地貌形态
（二）纵向沙丘 纵向沙丘的成因有两种：
一是在两个锐角相交的风交互作用能够下，
由灌丛沙丘转化为纵向沙丘。
二是新月型沙丘在两种风向呈锐角相交的
作用下，由沙丘的一翼向前延伸而成。
纵向沙丘
沙少风强
▲沙垄（线形沙丘）
沙垄平直、呈线状延伸，其高度一般为 10～25m，长度数百米到数公里不等。 纵向沙丘的成因，各家看法不一：
①南、北纬 15°— 35°之间的亚热带区域，即各大陆的西岸。如 世界荒漠的分布 北非的撒哈拉、阿拉伯半岛、澳洲中西部、南美的阿塔卡马等地。 ②温带的内陆地区。如中亚、我国的西北、美国的西部等地。
荒漠的类型
1、岩漠（石质荒漠）
经长期的风蚀作用后，形成柱状的岩石形态。
风蚀蘑菇1
第二节 风蚀地貌
三、风蚀谷和风蚀残丘
▴在荒漠地区，因偶尔的暴雨产生的洪水侵蚀 地面，会形成许多冲沟，再经长期的风蚀作用， 加深扩大而成风蚀谷。
风蚀谷无一定形状，沿主要风向延伸，可长 达数十公里。
风蚀谷经长期风蚀，不断扩展，使风蚀谷之 间的地面不断缩小而成为岛状高地或孤立小丘， 称风蚀残丘。
青藏高原的隆起，把中国和俄罗斯中亚部分的沙 漠推到纬度较北的地方。
漠中 地国 区是 分世 布界 最上 广干 的旱 国地 家区 之和 一沙 。
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％。
（四）沙堆
沙堆是一种特殊的沙丘形态。它是风沙通过草 灌丛植物时，风速受到减弱，发生大量沙粒堆积在 植物根部形成的。
多风向作用下形成的沙丘
金字塔沙丘
灌丛沙堆1
第三节 风积地貌
三、沙丘的移动
沙丘的移动的动力是风。 沙丘移动的方向和方式 沙丘移动的方向随着起沙风方向的变化而变化 沙丘的移动方式取决于风向及其变律 其中又可分为三种形式： 前进式
第六章 风成地貌与黄土地貌
风成地貌？
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。
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。
磨蚀作用
第一节
四、风沙作用
风沙流和风沙作用
（二）风沙的搬运作用
风沙搬运的形式
蠕移；
跃移；
悬移；
第一节
四、风沙作用
风沙流和风沙作用
（三）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。
沉降堆积 遇阻堆积
风蚀残丘
第二节 风蚀地貌
四、风蚀雅丹
风蚀雅丹： “雅丹” 是维吾尔语 “ 雅尔当” 的变音，意为“陡壁的小丘” 。
指发育在巨厚的古代河湖相的土状堆积物上 发育的陡壁的小丘和风蚀沟槽、洼地相间分布的地 貌组合。 风蚀土墩由砂、粉砂和粘土构成，呈水平层 状构造； 形态多呈长条状， 顺风向排列， 高度 多为 5 ～20m。 主要分布于新疆罗布泊的雅丹地区
粒径对起动风速的影响
粒径d(mm)
0.10－0.25 0.25－0.50 0.50－1.00 ＞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）
地表性质对起动风速的影响
• • 近地面的气流密度较小，粘滞性低，气流 经常呈涡动。 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。
（一）横向沙丘
新月型沙丘是一种最 简单的横向沙丘形态。
新月形沙丘是由源自文库堆演化形成的
横向沙丘剖面形态是 两个不对称的斜坡。
横向沙丘的最初形态 是一种较下的盾形沙堆。
▲新月形沙丘的形态
△新月形沙丘 （Barchan）是一种最 简单的横向沙丘形态。 △平面形态：呈新 月形，沙丘的两侧有顺 着风向向前伸出的两个 兽角（翼）； △剖面形态：有两个不对称的斜坡，迎风坡凸而平缓， 坡度为 5°～ 20°；背风坡凹入而较陡，坡度为 28°～ 34°，相当于沙子的最大休止角。 △其高度都不大，一般为 1 ～ 5 m ，很少超过 15m；其 宽度一般为长度的10倍。
第二节 风蚀地貌
第二节 风蚀地貌 由于岩性、岩层产状等因素的影响，风蚀地 貌具有不同的形态，主要有：
一、石窝
二、风蚀蘑菇和风蚀柱 三、风蚀谷和风蚀残丘 四、风蚀雅丹 五、风蚀洼地
第二节 风蚀地貌 一、石窝和风蚀壁龛
由风蚀作用把陡峭岩石表面的热力风化产物
吹走，形成小凹坑或小洞穴，并进一步磨蚀将其
1.0-0.5 0.5-0.25
0.25-0.175
6.0 4.8
3.8
7.0 5.8
4.6
9.5 7.5
6.0
12.0 12.0
10.5
— —
12.0
沙子含水率与起动风速的关系（根据格恩诺尔）
第一节
风沙流和风沙作用
二、 沙粒运动的基本形式
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、跃移和推移三种方式向前移动。 蠕移－－沿地表滑动或滚动
雅丹1
敦煌－罗布泊
成因 ：干旱区湖水蒸干后，湖底暴露在空气中， 粘性土因失水而收缩开裂，形成裂缝，风沿裂缝 不断吹蚀，形成沟槽，沟槽之间则是相对高起的 陡壁小丘，于是形成。
雅丹2
敦煌－罗布泊
雅丹3
敦煌－罗布泊
第二节 风蚀地貌
风蚀城堡
▴ 风蚀城堡（风蚀残丘、魔鬼城）：由岩 石组成的地面，经长期的风化、暂时性流水侵蚀 和风蚀作用后，残留下一些孤立的小丘。 以桌状平顶形居多，也有尖塔形的，这主要 跟岩性和构造有关。相对高度10～50m，长度 10 ～200m不等，其排列与地质构造方向、与盛 行风向基本一致。
往复前进式
往复式
①
前进式
②
往复前进式
③
往复式
第四节 荒漠的类型
第四节 荒漠的类型
★ 荒漠是指气候干旱、植被稀少、组成物质 粗瘠的自然地带。 ★ 荒漠地区气候干旱，降水稀少，蒸发量大， 植被贫乏，基岩裸露，物理风化强烈，风 沙活动盛行，形成各种风沙地貌形态（风 蚀地貌和风积地貌）。
荒漠约占全球陆地总面积的1∕4 。
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。
粒径对起动风速的影响
辨析：粒径越大所需的起动风速越大，那么 粒径越小起动风速就越小。
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。 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。
新月形沙丘是由沙堆演化形成的
△新月形沙丘：沙丘的不断堆积增高，气流分 离越来越厉害，小落沙坡不断扩大；同时，沿沙丘 两侧绕过的气流，把沙子搬运到两侧的前方堆积， 逐渐形成了两个顺着风向向前伸的兽角，这样就形 成了典型的新月形沙丘。
▲沙丘链与复合型沙丘链
在沙子供应比较丰富的情况下，由密集的新月形沙丘 相互横向连接，可形成一条链索，称之为沙丘链。
▴在我国的柴达木盆地、准噶尔盆地、吐鲁 番盆地，以及美国的西部很常见。
风蚀城堡
新疆魔鬼城
• 远古的沉淀－－世界魔鬼城
• 世界闻名的魔鬼城 位于新疆，在离克拉玛依市一百 多公里的乌尔禾地区，它是大自然的另一个独具风格的杰 作，地理学上称雅丹地貌。 魔鬼城是一片奇特的风蚀地貌，地处风口，四季多风 ，每当大风到来，黄沙遮天，大风在风城里激荡回旋，凄 厉呼啸，如同鬼哭狼嚎，令人毛骨悚然，“魔鬼城”因此 而得名。
•
• 乌尔禾风城是可远观而不可亵玩。
第二节 风蚀地貌
土林
指在垂向节理发育的、水平层状构造 的古代河湖相土状堆积物上所形成的、 密 集分布的林状地貌形态。是由暂时性流水
垂向侵蚀和风蚀作用所造成。
第三节 风积地貌
第三节 风积地貌
一、风积作用
1、风力减弱或风沙流受阻，挟带的沙粒沉降。
2、主要形成各种形态的沙丘。
第一节
（二）输沙率
风沙流和风沙作用
三、风沙流的结构特征及输沙率
气流搬运的沙量，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）
第一节
四、风沙作用
风沙流和风沙作用
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。 （一）风蚀作用
吹蚀作用
第三节 风积地貌
二、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 分三大类型: １、垂直于风向的横向沙丘形态－新月型沙丘、 沙丘链和复合型沙丘链 ２、平行与风向的纵向沙丘形态－新月型沙垄、 沙垄和复合型沙垄
３、多方向风作用下的沙丘形态－金字塔沙丘等。
风向
风沙流1
第三节 风积地貌
二、风积地貌形态
悬移－－悬浮与空气中的流动 跃移－－跳跃式运动
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。
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）
第一节
风沙流和风沙作用