高中地理第12讲 风沙地貌

世界荒漠的分布
分布规律
世界沙漠占陆地面积的1/5，我国约占全国的1/10。就 全球沙漠性质而言，主要有两种分布类型:
副热带高压带荒漠区——副热带荒漠(15°－35 °) 如撒哈拉、阿拉伯半岛、澳大利亚西部大沙漠、南美阿
塔卡马沙漠、印度塔尔沙漠等、南非卡拉哈迪沙漠。
大陆内部荒漠区——温带荒漠(35 °－45 °) 如塔克拉玛干沙漠、中亚沙漠、蒙古沙漠等。
风蚀柱，多形成于垂 直裂隙发育的岩石上
③雅丹地貌
雅丹是风蚀垄沟的 概称。浅湖萎缩或 河流干涸之后，出 露的湖滩地面干裂 龟裂，风顺裂隙不 断吹蚀，裂隙逐渐 扩大形成槽沟，有 时其上口比底宽还 窄，槽沟之间为鳍 形垄脊或垄岗。
雅丹地貌
塔里木的罗布泊区，风蚀槽沟深达十余米，长数十数百 米，走向与主风向一致，当地人称这种支离破碎的地面 叫雅丹，即具有陡壁的土丘。
风沙运动中以跃移运动为主要形式，也最为重要， 表现在：
①跃移质占风沙的主体； ②悬移运动和表层蠕移运动均与跃移运动有关（获取能量）； ③据伊万诺夫研究，降落的跃移沙粒约67%的能量消耗于风
蚀，跃移沙粒Baidu Nhomakorabea冲击是风蚀的主要原因。
蠕移
沙粒沿地表面滚动或滑动，称为表层蠕移运动。蠕移与跃移 的差别是渐变的。
雅丹地貌的形成有两个关键因素：一是发育这种地貌的地质 基础，即湖相沉积地层；二是外力侵蚀，即荒漠中强大的定 向风的吹蚀。
④风蚀残丘
由基岩组成的地面，经长期风蚀后，原始地面不断缩小， 最后残留下来的小块原始地面称为风蚀残丘。它的外形 各不相同，以桌状平顶较多，亦有成尖峰状的，高度一 般在10～30m不等。
跃移的沙粒主要是由于飞跃的颗粒降落时碰撞地面而产生的 反弹跳跃或冲击地面沙粒跃起。
下表列举了不同风速下蠕动沙量与跳跃沙量的变化。可见， 风沙运动中跃移沙量的比例总比较大。
风流中跃移沙粒多的原因在于空气密度小，卡林斯克曾证明 在相同剪应力作用下，沙粒在空气中跳跃高度要比在水中跳 跃高度高800倍；另外，跃移沙粒的冲击能溅起更多的沙粒， 或冲动比它直径大6倍或比它重200多倍的地表粗沙粒。
作用于沙粒上的拖曳力及上升力
沙粒的起动
当风速增大到接近起动风速的时候，有些沙粒就开始振动或前后摆动； 当风速达到起动风速之后，有些沙粒就开始沿沙面滚动或滑动，在高速摄 影中还可看到沙粒的滚动与滑动相交替，滚动与滑动的沙粒有一个活动基 面，沙粒的运动受阻或受到其它运动沙粒的冲击就会骤然起跳。
a.
b.
新疆西北的博尔塔拉州
②风蚀蘑菇、风蚀柱
风蚀蘑菇、风蚀柱是风沙流磨蚀的产物。垂直裂隙发育的基岩经长 期风蚀，形成一些孤立的柱状岩石，称风蚀柱。由于近地表的风沙 流中含沙较多，磨蚀较强，若再加上岩石下部岩性软于上部，易形 成顶大基小、上部展宽如帽、下部仅留支柱的风蚀蘑菇。
风 蚀 柱
风蚀蘑菇
若风蚀蘑菇顶部岩石 的重心和基部岩石不 一致，则上部岩石很 容易坠落下来。坠落 下来的大石块如在地 上不稳定，当刮大风 时，则能随之摇摆， 称为摇摆石或风动石 (swinging stone)。
在岩性强弱 相间的水平 岩层地区， 经风力长期 吹蚀，塑造 成一些顶平 壁陡的残丘， 远远望去， 好似废毁的 千年城堡， 谓之风蚀城 堡。
准 噶 尔 “ 魔 鬼 城 ”
克 拉 玛 依 “ 魔 鬼 城 ”
⑤风蚀洼地
风蚀洼地：风沙流对松散地面吹蚀作用形成的洼地，多呈椭 圆形，沿主风方向延伸。在干旱半干旱地区比较普遍，它的 特点是开阔宽浅，暴雨之后暂时性地积水为湖，间歇性内流 浅水湖。有的风蚀洼地底部有蒸发形成的盐盘。在山间还有 可能形成风蚀槽洼地。
风蚀洼地和干涸的河道
风蚀坑
风蚀坑
鄱阳湖“沙山”----风蚀坑
Myall Lakes National Park
二、风积地貌
风积地貌是指被风搬运的物质(沙、粉沙和尘土等) 在一定条件下沉积形成的地貌。(本章仅介绍沙质 风积地貌。) 风积地貌的形成和含沙气流结构、运动方向以及含 沙量的多少有关。
（一）沙堆 （二）沙丘
沙面沙粒可在风力的直接作用下发生蠕动，但主要是靠比它 们细得多的跃移沙粒的冲击作用而获得能量被推动向前。
粒径0.5～2.0 mm的沙粒一般以蠕移方式移动，蠕移量约 占全部输沙量的25%左右。
三、风的堆积作用
当风速减小，风沙流运行中遇到障碍物或地面结构及下 垫面性质改变时，都能使沙粒堆积下来，称风积作用。
磨圆较好
碟形坑
溶蚀痕迹
硅质沉淀
第六章 风沙地貌（荒漠地貌）
Aeolian Processes and Landforms
第一节 荒漠区的自然特征及其分布规律 第二节 风的作用 第三节 风成地貌 第四节 荒漠的类型
一、风蚀地貌
风的吹蚀作用仅限于一定高度，因风挟沙量在近地表10cm 高处最多，跃移的沙粒上升高度一般不超过2m，所以风蚀 地貌在近地面处最明显。
1.纵向沙丘 2.横向沙丘 3.多方向风作用下的沙丘
1. 纵向沙丘
沙丘形态走向和起沙风的合成风向之间夹角小于30°，或 近于平行。
主要是在单向风或几个近似方向风的作用下形成，又称 信风型沙丘。
荒漠地区主要形成①新月形沙丘、②纵向沙垄；在荒漠 区的边缘或在海岸带、湖岸带非荒漠区常有③抛物线沙丘 发育。
悬移
悬移质（粉尘）：粒径＜0.1mm，多以粘土、粉砂为主， 即0.063mm以下的居多。可随风悬浮很长距离，可成为降 水的凝结核。该部分物质对风沙地貌的形成意义不大，多被 吹扬到草原区堆积为黄土地貌。
跃移
对沙丘沙来说，呈悬浮状态搬运的沙量仅占全部搬运量的 5%以下，甚至不到1%。因此，构成沙丘移动的沙粒主要 是跳跃和蠕移运动，而又以跳跃沙粒占最大多数。
沙粒的起动
风对沙质地表作用时，当风速达到开始使沙起动的临界风速， 称为起动风速(又称临界摩阻速度) 。凡风速超过起动风速的风， 均叫起沙风。
地面沙粒被风起动 的过程和物理机制是十 分复杂的，据风洞试验 和高速摄影判断，对作 用于单颗沙粒的主要动 力有 风的拖曳力 (FD) 、 沙粒的自身重力 (Fw)、 上升力(FL)和冲击力。
经风搬运再堆积的物质叫风积物(Aeolian deposit)。 风积物的特点是： ①颗粒粒径一般只限于1 mm以下(主要是0.25-0.1mm的 细沙组成)； ②风积物的粒度均一，分选好； ③风成沙的磨圆度高； ④沙粒表面有许多凹坑(碟形坑)，这是沙粒在运动过程 中互相撞击而成，有些石英沙有溶蚀痕迹和SiO2沉积物； ⑤风成沙一般以石英为主。
Vt=A·g·d·(σ－ρ)/ρ 式中σ为颗粒密度，ρ为空气密度，g为重力加速度，d为颗粒粒径， A为经验系数。对d＞0.1mm的颗粒，A=0.1。
冲击起动值和流体起动值一样，也遵循平方根定律，不过系数 A=0.08，即任何高程上冲击沙粒的风速，都要比流体值下的风速小 20%。
沙粒的起动
起动风速与沙粒粒径的平 方根成正比。不过，极小 沙粒不易起动，起动风速 反而更大。粒径d＜ 0.1mm，上述的平方根 定律就不复存在。
①石窝(风蚀壁龛)
风蚀壁龛是陡峭岩壁上满布凹坑，有群集，有分散，使 岩石表面具有蜂窝状的外貌，小凹坑直径20cm左右，深 10－15cm。
成因：首先是强烈的物理风化，岩面呈片状剥落，出现 浅凹坑；其后是受风力作用被带到凹坑内的沙粒在凹坑内 发生旋转，不断地研磨凹坑的内壁并逐渐形成。
风蚀洞-克拉玛依吐孜沟
小颗粒不易起动的原因 ①粒间内聚力大， ②持水， ③地面粗糙程度低。
不同大小石英颗粒进入气流的起动风速
二、风的搬运作用
风携带各种不同粒径的沙粒，使其发生不同形式和不同距离 的位移，称为风的搬运作用。风的搬运作用表现为风沙流。
风沙流中沙粒的运动有三种基本形式：悬移(suspension)、 跃移(saltation)和表层蠕移(surface creep)
雅丹地区地面崎岖
雅
起伏，风蚀土墩多
丹
呈长条形，排列方
地
向与主风向平行。
貌
在罗布泊盐碱地北
部的东西两侧，粘
土土墩的顶面是盐
结块，外表呈白色，
古称白龙堆。《汉
书·地理志》中，有：
“白龙堆，乏水草，
沙形如卧龙”的记
载。
注意：雅丹不是发育在基岩上的，而是发育在河湖相 的土状堆积物上的。是风蚀土墩和风蚀沟槽的垄槽地 貌组合。
沙粒粒径（mm）
新疆莎车沙粒粒径与起动风速 （吴正，1987） 0.10-0.25 0.25-0.50
起动风速（m/s）（距地面 2m）
4.0
5.6
0.50-1.0 6.7
>1.0 7.1
沙粒的起动
R.A.Bagnold根据流体在起动条件下，作用在沙粒上的迎面阻力 （拖曳力）和重力的平衡，导出了沙粒开始移动的临界速度，也就是 临界摩阻速度Vt
来沙源） 有的沙漠原本是厚层河湖相沉积分布区，有被埋藏的地下河，还
有已干涸的地表河槽，如塔里木盆地近地表有几十米厚的冲积砂层。
❖ 频繁而强劲的风力是塑造风沙地貌的主要动力。
风沙物质的来源
古河流冲积物 现代河流的冲积物 古代和现代的冲积-湖积物(河湖平原) 洪积-冲积物(山前洪积-冲积平原) 来源于基岩风化的残积物和坡积物
c.
沙粒从滚动到跃起的过程
沙粒的起动
一般地，起沙风>4-5m/s。它同沙子粒径大小、地表性质（粗糙 程度）以及沙子本身的含水率有关。
关于沙子的起动风速，Bagnold提出了流体起动值(fluid threshold)和冲击起动值(impact threshold)的概念。流体起动值 是指沙粒的运动完全出于风对沙面沙粒的直接推动作用，使沙粒开 始起动的临界风速；若沙粒的运动主要是由于跃移沙粒的冲击作用， 其起动的临界风速则称为冲击起动值。
①新月形沙丘（barchan dunes）
新月形沙丘平面图和剖面图
新月形沙丘平面形状如新月。高度不等，几米到十几米，最 高达30 m。
新月形沙丘纵剖面的两坡不对称，迎风坡微凸而平缓，坡度 一般在10～20；背风坡(或落沙坡)下凹而较陡，28～33 ， 接近沙粒的休止角。
在新月形沙丘背风坡的两侧形成近似对称的两个尖角，称为 新月形沙丘的两翼，此两翼顺着风向延伸。在迎风坡与背风 坡连接的地方，形成弧形的脊，称为新月形沙丘脊。
第二节 风的作用
风力是荒漠区的最主要的地貌作用营力，它不仅将风化 碎屑中的细小颗粒和松散沉积物中的砂粒搬运到很远的 地方，堆积成各种沙丘(风积地貌)；而且能侵蚀坚硬岩 石或大石块，形成各种风蚀地貌。
风的作用表现为气流沿地表流动时对地面物质的吹蚀、 磨蚀、搬运和堆积过程。
一、风蚀作用(wind erosion)
地表物质在风力作用下脱离原地称为风蚀作用。风蚀作 用包括吹蚀作用(deflation)和磨蚀作用(abrasion)。
地表的松散沙粒或基岩上的风化产物，在紊动气流作用 下将被吹扬离开地面，使地表物质遭受破坏，称吹蚀作 用。
风挟带沙粒移动（风沙流）对岩石或不同胶结程度的泥 沙块体进行碰撞、冲击和摩擦，或者在岩石裂隙和凹坑 内进行旋磨，称为磨蚀作用。
第六章 风沙地貌（荒漠地貌）
Aeolian Processes and Landforms
第六章 风沙地貌（荒漠地貌）
Aeolian Processes and Landforms
第一节 荒漠区的自然特征及其分布规律 第二节 风的作用 第三节 风成地貌 第四节 荒漠的类型
荒漠区的自然特征
❖ 气候极端干燥，温差很大； （物理风化强烈，就地起沙） ❖ 沙质地表裸露，植被稀少；（利于风沙移动） ❖ 内陆水系往往是输送沙源的主要动力；（间歇性河流，外
荒漠区形成的基本原因
主要由纬度、大气环流和地形条件决定:
副热带高压带的影响 气流下沉，空气增温， 相对湿度减少而形成
高山高原地形的影响 地形闭塞，海洋气流 不能深入而形成
第六章 风沙地貌（荒漠地貌）
Aeolian Processes and Landforms
第一节 荒漠区的自然特征及其分布规律 第二节 风的作用 第三节 风成地貌 第四节 荒漠的类型
（一）沙堆
沙堆主要是风沙流遇碍(植被或地形变化)，就在背风面产生 涡流，消耗气流的能量，引起风速减小，在背风面沙粒发生 沉积成为沙堆。（蝌蚪状→盾状）
（二）沙丘
沙丘是风沙堆积中最主要的堆积形态。沙丘的发育决定 于风速、沙型、供沙量和下垫面的性质。 根据成因-形态原则及含沙气流结构等特征，可划分以下 三种基本沙丘类型：