地面流水的地质作用

河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。
瀑布成因： • 河床上出现陡坎，
• 熔岩流、山崩、滑坡堵塞； • 断层崖，
• 冰川作用
• 坚硬岩石濒临软弱岩石河段处。尼阿加拉瀑
布、黄河壶口大瀑布。
瀑布并不是永存的，向上游方向退移。
• 溯源侵蚀( headward erosion)----河流的源头 下蚀力导致河谷后退，这个过程称为河流的溯 源侵蚀，也叫向源侵蚀。
• 河流对前一种物质的搬运叫机械搬运， • 后一种叫化学搬运(溶运)。
1、河流的化学搬运
• 溶运物主要是离子，其次是胶体。
• 溶运物未达饱和度，
• 缺少电解质，胶体很少絮凝。 因而在化学搬运途中，不管流速发生多 么急剧的变化，极少发生溶运物沉淀。
2、河流的机械搬运
•悬运(suspension)----如果上举力大于颗粒的重量， 这些颗粒将悬浮于水中运动。 •推运(traction)----如果上举力小于颗粒的重量，颗粒 在水流冲力推动下，或沿河床滚动，或沿河床滑动。 •跃运( saltation)----颗粒的重量与上举力不相上下， 时而重量大干上举力，时而重量小于上举力，颗粒 在水流冲力同时作用下跳跃前进。
*侵蚀基准面不固定。
地方性或暂时性侵蚀基准面。2、侧蚀作用 （1）侧蚀作用原因
• 惯性离心力 • 科里奥利力 • 山崩、滑坡、支流注入等原因。
（2）侧蚀作用塑
造河谷的过程 • 单向环流的侧 蚀作用过程 • 凹岸不断后退， 凸岸不断前进， 河曲下移，
• 侧蚀作用不是无
限的。
• 裁弯取直( cut off)
主要场所有：
• 河口
• 山口
• 谷底
河谷沉积只占搬运量的一半不到，而且是暂时
沉积。
3、主要场所的河流沉积作用
（1）谷底沉积作用
•二元结构，河床和漫滩；
•河床相沉积，流速快，沉积物粗 •漫滩相沉积，流速慢，沉积物细 •粒序层--每一沉积层的粒度都是下粗上细。 •侵蚀面--层与层之间洪峰到来时侵蚀作用的痕迹。
颗粒的能力。
R--V2，G--R3，G--V6
启动速度
•机械搬运量(capacity)----机械搬运物的总重量。
河流机械搬运量不仅与流速、流量有关，还
与流域内自然条件有关。
河流悬运量占机械搬运量的大多数。
（二）河流的搬运方式
•
河流搬运的物质主要是机械碎屑物，包括各种
粒径的砾石、沙、粉沙和粘土， • 小部分为溶解于水中的盐和胶体。
2、冲蚀作用( hydraulic process)
河流以水力侵蚀河床，也叫水力作用
3、磨蚀作用( abrasion)
河流以携带的泥砂砾石作工具磨损河床。
（二）河流侵蚀作用的类型
按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：
• 下蚀作用( vertical erosion) ----河流侵蚀河床底部 岩石，使河床降低的作用。
1、河流沉积作用概述
•
河流沉积主要是机械沉积作用
• 分选沉积作用(sorting deposition)----当河水流速逐
濒减小时，机械搬运物就按粒径大小、颗粒形状或 比重，从大到小，从重到轻，先后沉积下来的过程。 分选有两种情形： 粒径分选沉积// 比重分选沉积， 粒径＜0.01毫米不沉积。
2、河流沉积作用的主要场所
第七章 地面流水的地质作用
第七章 地面流水的地质作用
第一节 概述
一、地面流水的概念
•地面流水(flowing surface water)--陆地表面上流 动着的液态水。
•片流 (sheet flow)--顺斜坡片状流动的地面流水。
•洪流 (flood current)--片流遇到凹凸不平的地面
时，水便集中到低洼的沟中流动。
谷底沉积地貌：
• 漫滩（点滩）--河床边缘沉积地貌，凸岸，新月形。
• 心滩或江心洲--河床中间，呈棱形，长轴平行流向。
心滩的成因
• 宽谷段水流变缓，易生沉积。
• 在直河段，双向环流
• 河中障碍物 • 漫滩因洪水冲刷变为心滩。
心滩的演化
• 心滩上端遭受冲刷，下端沉积----慢慢往下游移动， • 心滩一侧侵蚀而另一侧沉积----左右迁徒甚至靠岸。 • 心滩可能扩大、缩小、消失。
三、流水动能与地质作用
• 流动过程中，势能不断转变为动能。
• 不同的河流、不同河段具有不同动能。
E = 1/2*MV2
• 动能的变化导致流水地质作用方式、强度的改变。 • 流水除机械动力外，还有化学动力。
四、地面流水水力作用原理
• 侵蚀作用----当地面由松散的泥砂砾石组成时，地 面流水的水力作用，可使颗粒离开原地。
洪积扇演化：
•
山前冲积-洪积平原。
• 联合洪积扇。
• 上迭式洪积扇。
第三节 河流的地质作用
一、河流的侵蚀作用
•
侵蚀作用( erosion)----河流在流动过程中，因自身
的化学动力(溶解力)、机械动力(水力)及携带的泥沙 砾石等不断破坏河床的过程。
（一）河流侵蚀作用的方式
1、溶蚀作用( corrosion) 河水是溶剂，河流以溶解方式破坏岩石。
（2）山口沉积作用
•
• 冲积扇(alluvial fan)--大河流出山口平地堆积成扇形。
• 扇顶沉积物最粗，边缘渐细， • 扇顶坡度可达3—10度，向边缘变缓。 • 联合冲积扇。
冲积锥(alluvial cone)--沉积物在山口堆积成半圆锥形。
（3）河口沉积作用 •
河口是河流最主要的沉积场所。 河水在河口受海水或湖水的阻滞， 海水电解质使河水中胶体絮凝沉淀。 • 河口沉积物组成三角洲( delta)。
磨圆度－较长距离的搬运
棱角状－搬运距离较短
冲积物的特征： 清晰的层理
(1) 二元结构： 漫滩相沉积----微细层理 河床相沉积 ----透镜体/ 单向斜层理/
槽形层理/ 粒序层。
冲积物的特征
(2) 分选性良好; (3) 磨圆度较好甚至良好;
(4) 冲积物层理发育，层理一般倾向河流下游；
(5) 冲积物剖面上常呈透镜状或豆荚状，少数板状
•河流(river)----暂时性流水（片流、洪流）
流到低洼沟谷中获得地下水补给，形成经 常性流水。
•流域----地面流水直接流入同一条河流的区域。 •分水岭----流域之间的高地。 •水系----流域内河流汇集成的水网。分内流水系和外流 水系。分别入湖或入海。
二、地面流水的运动方式
层流、紊流、环流、涡流 1、层流( Lamellar flow)----水质点在流动过程中相对 位置保持平行的水流。
支流
干流
由： 前积层、
底积层、
顶积层
组成。
底积层
前 积 层
层顶 积
•前积层
( foreset bed)
沉积在水盆边
缘--倾斜--量大、
粒粗--向海(湖)
支流 前积层
底积层 顶积层
减少，粒细。
•底
积
层
(bottomset bed)
远离河口的海(湖)
底上，前积层的延
续，渐变平缓。层
薄、粒细，主要来
支流 前积层
一、雨蚀作用
•雨蚀作用----山坡上部松散沉积物经雨滴冲击，遭受剥 蚀，堆积于山坡下部的地质作用。
•雨蚀作用
* 机械冲击作用 * 化学溶蚀作用
•影响雨蚀作用的因素
• 降雨量和降雨强度， • 斜坡的坡度与性质， • 风向也有一定关系。
二、片流的地质作用
•洗刷作用（sheet wash）----片流沿斜坡把细小的松
F4+F5+F
F2 F3
F1
G
实验研究表明: ① V＞15m／s，d ＜ l m 颗粒被侵蚀； ② V＜18cm/s，所有粒度都不会被侵蚀； ③ 固结的要比未固结的抗侵蚀， ④ 最易侵蚀的为细砂(0.125--0.25mm)， ⑤ 细砂以下粒级，尤其是固结的粘土，不易被侵蚀。
第二节 暂时性流水的地质作用
(6) 砾石最大扁平面，以10-30度倾向上游，叠瓦状;
冲积物的利用：
•
冲积沙矿( alluvial placer)----碎屑含有用矿物--化学
性质稳定、硬度大--保存--比重大--沉积--富集。 • 直接采矿、寻找原生矿体，
• 建筑材料，
• 研究地史中河流动态和古地理环境。
（二）沉积场所及冲积物的类型
• 侧蚀作用( lateral erosion)----河水侵蚀河床两壁或
谷坡，使河床左右迁徒和谷坡后退的作用。
1、下蚀作用
（1）．下蚀作用的过程
•河谷(valley)----下蚀作用使河床不断加深，
切刻出的槽形凹地。
河谷横剖面的形态要素：
• 谷底 • 河床 • 谷坡 V字型峡谷。
河流下蚀作用形成：V字型峡谷
三、洪流的地质作用
• 冲刷作用(scouring)----洪流以巨大的机械力冲刷沟 底及沟壁岩石的过程。 • 冲沟(gully)----冲刷作用形成的沟谷。 向源头伸长，发展支沟，可达分水岭。 • 歹地(bad land)----冲沟把地面切割得支离破碎，千
沟万垒，形成沟望纵横、支离破碎、草木稀少的地面。
• 洪积物( diluvium) ----洪流一旦流出沟口，搬运的 碎屑在沟口大量沉积，此种沉积物称洪积物。
• 洪积扇（diluvial fan）----洪积物常呈扇形堆积，称 洪积扇。
洪积扇的特点：
•
由扇顶向外，沉积物数量减少，粒径
变细，扇顶区地面坡度大，扇缘区平缓。
• 洪积物分选、磨圆均较差，层理不好。
底积层 顶积层
自河流的悬运物和
胶体物质，是浅海
沉积物。
•顶积层 （ topset bed)
近水平，随着河 口外移，沉积在 倾斜较陡的前积
支流 前积层
底积层 顶积层
层之上的河床沉 积，明显的截切 前积层。
巴吞鲁日 新奥尔良
墨西哥湾
最近5000-6000年以来密西西比河 河口三角洲的轮廓
• 河口区生物 繁盛，泥砂沉 积迅速，有利 于油、气形成。 • 三角洲是海 陆(或河湖)混合 沉积，主要是 陆源砂和粘土。 • 砂矿物成分 较纯，具有良 好的分选性和 磨圆度。
单向环流--河道曲率增加--同侧相邻两个河弯靠拢--连通 • 牛轭湖( oxbow lake)
3、下蚀作用与侧蚀作用的关系
•
以下蚀为主，河谷呈V字形。 • 以侧蚀为主，谷底宽平、槽形河谷。 • 下蚀和侧蚀同等进行，谷形不对称。
二、河流的搬运作用
（一） 河流的机械搬运力和搬运量
•河流机械搬运力(competence)----机械搬运最大
冲积物(alluvium)----河流沉积的碎屑物质。
沉积作用
•分选作用 • 磨圆作用 • 磨细作用 (极限约为0.05毫米)
• 分选作用和磨圆作用
粒度大，棱角 状，含最不耐 磨的岩屑
粒度中等，中 等磨圆，耐磨 与不耐磨的岩 屑都有
粒度小，近圆形， 主要由最耐磨的 矿物组成
粒度变小，磨圆度变好
碎屑的磨圆度在一定程度上反映搬运距离
• 河流袭夺( river capture)----当某一河流溯源 侵蚀时，中途切断另一条河流，并因下切深而
把后者的水夺过来 的现象。
后者叫断头河，前者叫袭夺河。
（2）下蚀作用的极限
•侵蚀基准面( base level of erosion)----下蚀作用的极
限。
*海平面是最终侵蚀基准面。
*侵蚀基准面以下可有局部下蚀作用。
散物质冲洗至斜坡下部的过程。
• 溶沟石牙（karren）----可溶性岩石。
• 土柱（earth pillar）----石块保护底下的松散堆积物。
• 坡积物(Slope wash)----洗刷作用使山坡上松散物
质顺坡向下搬运，到缓坡处沉积，形成的沉积物。
• 坡积裙----坡积物沿山麓分布，形成平缓的地形。 * 碎屑棱角明显， * 分选性不好，略显一些层理， * 物质成分与山坡基岩成分相同。
二、地面流水的运动方式
2、紊流(turbulent flow)----水质点在流动过程中，彼此 间相对位置随时变换。 临界速度----流水从层流转变为紊流时的速度。
3、环流( Circular current)----水质点作螺旋形的运动， 过水横切面上投影为环状。 单向环流( single circular current) * 惯性离心力 F ＝ MV2/R。 * 科里奥利力 * 凹岸冲刷，凸岸沉积。 双向环流( double circular current） * 水动力变化。 4、涡流( eddy current)----水质点绕轴旋转的现象。 状态——竖直和水平。 原因——障碍物。
砾石在水流中的运动方式：
•
水动力减小时，悬运物--跃运物，跃运物--
推运物，推运物不再被搬运。
• 水动力逐渐增大，长轴垂直流向--滚动
长轴平行流向--滑动--跳跃--悬浮。
• 主流线附近--长轴平行流向--滑动，
主流线两侧--长轴垂直流向--滚动。
三、河流的沉积作用
（一）沉积作用及冲积物的特点