第三章流水地貌(1)
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第六章风成地貌与黄土地貌
第一节风成地貌
所谓风成地貌指风对地表松散碎屑物的侵蚀、搬运和堆积过程所形成的地貌。由此看出风沙地貌的形成有两个基本条件:
第一,地表必须有丰富的松散碎屑物。在干旱半干旱地区,日照强烈,昼夜温差大,降水稀少而且比较集中,年蒸发量常超过年降水量的若干倍,甚至上百倍,物理风化非常强烈,地表出现大量的物理风化碎屑物,并且地表植被稀疏,疏松的沙质裸露地表。因此,干旱半干旱地区具备了风沙地貌形成的物质基础。
第二,地面风力较大,且频繁,能够吹扬疏松的地表物质。在干旱半干旱地区,地面增温较快,气流上升,造成地面气压差,所以干旱半干旱地区风的强度和频度都比较大。再加上该地区地势一般开阔,植被稀疏,自然屏障较小,风力强劲,影响范围广,能够使地表疏松碎屑物发生迁移和堆积,形成大面积的荒漠。
所以,风沙地貌一般出现在世界各个干旱半干旱地区,全世界荒漠面积约占陆地总面积的1/5左右。我国沙漠和戈壁的面积为109.5万平方公里,约占全国总面积的11.4%,主要分布在我国东北、华北和西北干旱半干旱地区。
当然,风沙地貌并不局限于干旱半干旱区,只要有丰富的沙漠、平坦裸露的地表和一定强度的风力,也能形成各种风成地貌,例如豫东和豫北平原的黄河古道区,现代沙质海岸等地方均可见到风沙地貌。
一、风沙流
风经过松散物质所组成的地表,当风速达到使沙粒脱离地表进入气流中移动的临界速度(即起沙风速)时,才能形成风沙流。起沙风速的大小与沙粒粒径和地表性质等自然条件有关。
根据观察,在粒径0.1-0.25mm为主的干燥裸露的沙质地表中,起沙风速一般为4-5m/s。一般来说,沙粒粒径与起沙风速呈正比,沙粒粒径愈大,起沙风速也愈大。
风沙流中沙粒大小与高度的关系,一般是离地表愈高,细粒愈多,主要是悬移;愈近地表粗粒愈多,主要是跃移和蠕移。
风沙流中高度愈低含沙量愈高。据观测,绝大部分沙粒都在离地表30cm以内,特别集中在10cm以下。当风速为5m/s时,测得含沙量90%都分布在地表10cm之内。
风沙流中含沙量不仅随高度变化,也随风速而变化,当风速显著超过起沙风速后,风沙流中的含沙量急剧增加。风速愈大,在地表10cm内含沙量的绝对值也愈大。
二、风蚀地貌
1. 风蚀作用
吹蚀作用:指风吹过地表时,由于风的压力和气流紊乱作用引起沙粒吹扬的作用。
风是众多气体做定向运动的现象,它具有一定动能,当它撞击地面碎屑物时,碎屑物获得能量,当能量达到一定水平时,碎屑物就发生移动,即被风吹扬脱离地表。沿地面吹拂的风,只要风速超过1m/小时,必定具备紊流性质,即众多气体分子呈旋涡状态运动,一般情况下,地面风都具有紊流性质,这样的风对地表物质吹扬作用更强。
磨蚀作用:起沙风通过所挟带的沙粒对地表物质的撞击、摩擦作用。
经过起沙风的吹蚀作用,使许多沙粒随风一起流动,并带有较大的功能,当遇到障碍物时,沙粒完全撞击障碍物表面,使障碍物发生破坏。久而久之使障碍物表面出现洞穴,风携带沙粒可直接进入洞穴,在洞穴做旋涡状运动,这时沙粒就会对洞壁产生摩擦作用,使洞穴越来越大。如干旱地区的电线杆根部,常遭受风的磨蚀作用,寿命较短,往往容易折断。
风蚀作用只限于距地表的较低高度内,所以风蚀地貌在接近地面处最为明显。
2. 风蚀地貌
(1)风蚀蘑菇和风蚀柱
在发育有垂直节理的基岩地区,经强风长期侵蚀后,就会形成一些孤立的石柱,即为风蚀柱。由于接近地表部分的气流中含沙量较多,磨蚀强烈,如再加上基岩岩性的差异,风蚀柱常被蚀成菌状,称为风蚀蘑菇。
风蚀柱可单独挺立,也有成群分布,故大小高低不一。
(2)风蚀洼地
不均一的松散物质组成的地面,经风长期吹蚀,形成宽广而轮廓不大明显的、成群分布的洼地,称为风蚀洼地。它们多呈椭圆形,自地面向下凹进很深。洼地的背风壁较陡,常达30°以上。其特点是:
①背风坡较陡,迎风坡较缓;
②平面形成不规则。有椭圆形、马蹄形、新月形等;
③风蚀洼地底部常有盐基出现。
(3)风蚀谷和风蚀残丘
在干旱地区,偶有暴雨产生洪流冲刷地表,形成冲沟,冲沟再经过长期风蚀作用改造,加深和扩大成为风蚀谷。崎岖蜿蜒,宽窄不一,沿主要风向延伸,长达数十公里。
经长期风蚀后,风蚀谷不断扩大,原始地面不断缩小,最后留下来的小块原始地面成为风蚀残丘。它的外形各不相同,以桌状平顶较多,亦有成尖峰状的,高度在10-30m不等。
(4)雅丹(风蚀垄槽)
雅丹,维吾尔语原意为“陡壁的小丘”。指在干燥地区的河湖相土状沉积物所形成的地面,经风化作用、间歇性流水冲刷和风蚀作用,形成与盛行风向平行、相间排列的风蚀土墩和风蚀凹地(沟槽)地貌组合。
雅丹地貌常出现于干旱地区的干涸的湖积平原上。由于湖干涸以后,粘性的湖积物出现不规则的龟裂,风主要沿裂隙吹蚀,裂隙逐渐扩大,使原来平坦的地面发育成许多不规则的陡壁、垄岗和宽浅的沟槽。沟槽可深达十余米,长达数十米到数百米,沟槽中常有一层沙粒覆盖。这种支离破碎的地貌形态在罗布泊附近的雅丹地区最为典型,所以叫做雅丹地貌。
(5)风蚀城堡(风城)
在水平岩层地区,由风蚀作用形成的平顶残丘叫风蚀城堡或风城。
在产状近似水平的基岩裸露地区,(条件)若岩层软硬不一,垂直节理发育不均,沿节理和软岩层进行长期风蚀,最后被分割成顶平的小丘,远远望去,酷似废弃的千载古城墙,所以取名为风蚀城堡(风城)。在我国新疆吐鲁番盆地的哈密西南部就有典型的风城。
三、风积地貌
风沙流在风速降低或遇到障碍物时便发生堆积形成各种类型的沙丘,统称为风积地貌,主要有新月形沙丘、纵向沙垄和金字塔形沙丘等。
1. 新月形沙丘
是分布最广泛的一种风蚀地貌。它是在单向风力作用下形成的垂直于风向分布的弯月状沙丘。
(1)新月形沙丘的形态特征
平面上看形似新月,有两个顺风向延伸的翼角。纵剖面上看两坡不对称。迎风坡较缓,坡度一般为10-20°之间;背风坡较陡,坡度一般为28-33°之间。沙丘高在10-30米之间,宽约几百米。