第五章 地面流水的地质作用.docx
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第五章地面流水的地质作用
第五章地面流水的地质作用
教学目的要求:
了解地面流水的概念、类型及流水地质作用的动能基本原理,基本掌握流水的侵蚀、搬运、沉积作用的一般特征及沉积物的特征;初步掌握河流阶地的形成原理和分类。
教学重点及难点:
重点是河流的地质作用;难点是河流阶地的形成。
第一节 地面流水概述
一、地面流水的来源和种类
地面流水主要来自大气降水,其次是融雪水,在地下水丰富的地区也可以泉水形式转为地面流水。
坡流(片流)——面状无槽流水
1、暂时性流水
洪流
线状有槽流水
2、常年性流水——河流
二、地面流水的动能
由于重力作用形成流水的重力势能,并不断转化为动能动能的大小跟流水的流量、流速的平方成正比,流量流速越大,流水的动能越大,对地面的改造速度就越大,流水的地质作用也就越强。
三、地面流水的运动方式
流水可以分为层流、紊流、环流三种基本流态
层流——水质点呈平行层状,不互相混合,流动的层与层之间界线不交错。
紊流——水质点呈不规则运动,并且相互干扰,在水层与水层之间夹杂大小不一的旋窝运动。
河水运动的基本方式是紊流。
环流——水质点作螺旋形运动,它在过水横断面上的投影为环状。
他普遍存在于河湾处,是由流水的惯性离心力的作用而产生的。
它是造成河流凹岸侵蚀,凸岸堆积的主要原因。
四、地面流水的地质作用
现代地貌(高山峡古、广阔平原)主要是由流水地质作用形成的,地面流水是分布最广泛的地质外营力,是塑造大地面貌的雕塑家。
地面流水地质作用分为:
侵蚀作用搬运作用沉积作用
破坏——建造
第二节暂时性流水的地质作用
一、片流(坡流)的地质作用
1.片流的洗刷作用
片流(坡流、面流)——在降雨或融雪时,地表水一部分渗入地下,其余的沿坡面向下运动。
这种暂时性的无固定流槽的地面薄层状、网状细流称为片流。
洗刷作用——片流对坡面产生剥皮式的破坏作用,使高处被削低。
2.片流的堆积作用与坡积物
片流搬运的物体在坡麓堆积下来,形成坡积物。
坡积物的特点:
①成分为岩屑、矿屑、沙砾或矿质黏土,与坡上基岩密切相关。
②碎属颗粒大小混杂,分选性差,层理不明显。
二、洪流的地质作用
1.洪流的冲刷作用与冲沟
洪流——坡流逐渐集中汇成几段较大的线状水流,再向下会聚成快速奔腾的洪流。
洪流猛烈冲刷沟底、沟壁的岩石并使基遭受破坏,称为冲刷作用。
冲刷作用将坡面凹地冲刷成两壁陡峭的沟谷。
多次冲刷两侧形成许多小冲沟,共同构成了冲沟系统。
当冲沟下切到地下水面时,便形成了小溪。
2.洪流的堆积作用与洪积扇
洪积物的特点:
①沟口附近堆积多,厚度大,颗粒粗大,越向外堆积越少越薄,颗粒细小,具明显的分带性
②磨圆度差,分选性较差,可见斜性理和交错层理。
③堆积的地形是锥状时,称为洪积锥(冲击锥),呈扇形时称为洪积扇。
第三节河流的侵蚀作用
(结合中国地势图讲解:
河源,河口,上中下游,河系,流域,分水岭等。
河流:
经常流水或常年流水的河谷。
河谷的组成要素
1.谷底——河谷底部平坦的部分分为河床、河漫滩。
河床——谷底最低处经常有流水的部分。
河漫滩——洪水期被淹没,枯水期出露的谷地部分
2.谷坡——高出谷地两侧的斜坡
谷缘——谷坡上部的转折处。
谷麓——谷坡与谷底之间的转折处。
河流的侵蚀作用——河水在河床流动中时对谷地和谷坡的冲蚀作用称为侵蚀作用。
分为底蚀作用和侧蚀作用。
一、河流的底蚀作用和峡谷
——河流在垂直方向上对河底的冲刷作用,称为底蚀作用,又称为下蚀作用。
1.峡谷、急流、瀑布 一般在河流的上游,河底纵坡降大,水流速度块,底蚀作用表现的最为强烈。
加上岩石性质构造条件的影响,常形成峡谷,急流和瀑布。
河流能不能无止境的下蚀呢?
2.侵蚀基准面——河流下蚀的极限。
海平面是外流水系的共同侵蚀基准面
局部侵蚀基准面河流注入湖泊的湖面高度
支流注入主流的河面高度
3、河流的平衡剖面——河流在其形成的初期,多急流与瀑布,河流纵剖面不平滑。
由于下蚀和溯源侵蚀作用,河床上的突起被削去,凹坑被填平,急流和瀑布消失,河流纵剖面逐渐演变成为平滑的曲线,称为平衡剖面。
均夷化是河流发展的总趋向。
但是,由于自然地理条件变化与地壳运动发生,河流的流速、流量、河床形状及坡度等都在不断改变,因而河流完全达到这种平衡状态是不可能的,只可能在准平衡状态范围内摆动。
水坝的建立,能破坏河流在演化中建立起来的平衡状态。
4.河流的向源侵蚀与河流袭夺
(1)溯源侵蚀——河流自形成之后,河谷有向源头发展,增长河谷长度的趋势,这个过程称为河流的溯源侵蚀,也称为向源侵蚀。
(2)河流袭夺
由于各条河流的水量、河源地面坡度、岩性及构造等因素的不同,特别是侵蚀基准面的不同,导致各条河流具有不同的溯源侵蚀速度。
当两条河流向同一分水岭溯源侵蚀时,有可能发生河流甲溯源侵蚀进入河流乙的河谷内,因甲河床比乙河床低,于是河流甲把河流乙的水夺走,这种现象称河流的袭夺。
河流乙叫断头河,河流甲叫袭夺河。
二、河流的侧蚀作用与曲流
——河流在水平方向冲蚀河岸,使岸坡不断坍塌后退,河床左右迁徒,从而加宽河谷的作用,称为侧蚀作用或旁蚀作用。
1.河谷的扩宽与弯曲
侧方侵蚀作用使河谷加宽和形成河曲、蛇曲。
2.河床的摆动与曲流的裁弯取直
在侧蚀作用下常形成曲流和牛轭湖。
第四节 河流的搬运作用
(一)搬运能力
河流是陆地上最主要最强壮的搬运工。
其搬运能力的大小取决于流量和流速。
黄河每年带入黄海的泥沙近十九亿吨,长江每年带入东海的泥沙也有五亿吨。
(二)搬运的方式有:
拖运、悬运与溶运三种。
1.拖运——河床中巨大的石块、砾石、砂,随着河水流动,在河底部的滑动、滚动和跳跃的移动。
磨圆作用——河底中被拖运的碎属,一方面磨蚀河床底部和岸坡,另一方面互相撞击,使得其棱角被磨平的作用过程。
磨圆度越好说明搬运距离越远
2.悬运——河流中的粉沙和黏土由于颗粒的细小悬浮在水流中,随着流水前进。
3.溶运——河流中一些溶解于水的可溶性岩石和矿物成分,呈其溶液或胶冻溶液状态被水搬运。
第五节 河流的沉积作用
一、沉积作用发生的原因
——河流搬运的物质由于流量流速的变小,使流水动能减少,搬运能力降低,造成河流搬运携带的碎屑物质沉积下来,形成冲积物。
二、冲积物及其特点
1.具有良好的分选性(粗大的先沉积,细小的后沉积)
2.具有较好的磨圆度
3.成层性较好
4.常具有韵律性二元结构:
下部为河床沉积(粗碎属)上部为河漫滩沉积(泥质和粉沙)在坡面上有规律的交替出现。
5.常具有波痕,沙丘和交错层理等构造。
沉积的主要类型
1.心滩(江心湖)——河水从窄束段流入开阔段时,流速减小,致使较粗部分在河底中部淤积,逐渐形成心滩。
2.边滩与河漫滩
①边滩——是单向环流降凹岸掏蚀的物质待到凸岸趁机形成的小规模沉积滩,仅在洪水期被淹没。
②河漫滩——是边滩变宽,加高且面积扩大的产物。
在丘陵和平原区,其宽度在数米到数十公里以上,并普遍发育有河流冲积物二元结构。
在大河的中下游地区,由于河底长期往复摆动河漫滩不断发展扩大并连在一起。
从而形成广阔的冲积平原,如长江中下游平原。
3.三角洲(河口沉积)——河水在入海(湖)口地段受到海、湖水的阻滞,动能明显减弱,携带的泥沙沉积下来形成河口积淤,其形状一般是呈向大海(湖)中伸出的三角形平地,故称为三角洲。
三角洲的沉积包括:
前积层——碎属沉积是斜层理
水下部分
底积层——细的悬浮物质胶东冻物质是水平理层
水上部分:
顶积层——碎属沉积是斜层理。
三角洲是重要的油气田分布区。
第六节河流阶地
河流通过长期的侵蚀与沉积改变着它的纵剖面,向均夷化方向发展。
是河流衰老的过程。
这一过程的主要标志是河流下切能力逐渐衰减。
然而影响河流下蚀的因素一旦变化,河流获得新的能量,于是下蚀复苏。
这种现象称为去均夷化作用或河流返老还童。
去均夷化作用形成的原因:
①地壳的升降运动:
陆地上升使河床抬高或者海平面下降使侵蚀基准面下降,从而使下蚀作用增强。
②气候变化:
由于干燥转为潮湿,水流量增加,河流加速下蚀。
在去均夷化作用下,河流将塑造成深切河曲与阶地。
一、深切河曲
自由河曲是在宽阔平坦的谷底上自由发展的,一旦发生去均夷化作用,河流即可重新下蚀。
如下蚀速度适当,原有河弯不受破坏而继承下来,致使河曲深深刻入基岩之中,这种河曲称为深切河曲。
二、河流阶地
(一)河流阶地的形成
1.河流阶地——原生河谷的谷底,由于河流底蚀作用中心加强而相对抬升到洪水位以上,形成分布于河谷两侧、沿谷坡伸展的阶梯状地形。
2.阶地的构成
①阶地面——微倾斜的平台面,代表相对稳定时间。
②阶地崖(阶地斜坡)——急倾斜坡,是河流底蚀作用强烈时期的产物,其高度反映变化的幅度。
(二)河流阶地的类型
1.侵蚀阶地——是由基岩构成,一般阶地面较窄,没有或零星有冲积物,阶地崖较高。
一般形成于构造抬升的山区河谷中。
如长江三峡4级以下阶地均属于此。
2.基座阶地——阶地面上为冲积物,阶地崖下部可见到基岩。
说明河流下蚀的深度大于原生沉积物厚度。
反映后期构造上升较大的特点。
3.堆积阶地——全部由冲积物构成,无基岩出露。
当多级堆积阶地存在时,又可分为:
①内叠阶地——新阶地套老阶地内侧
②上叠阶地——新阶地冲积物重叠在老阶地冲积物上面。
阶地上的冲积物中常富集有比重大且不易磨损的矿物,成为有用矿产。
如金、金刚石等。
此外,阶地上的砂、砾也是有用的建筑材料(三)河流阶地的研究意义
1.有助于研究近代地壳升降运动以及河流地质作用历史
2.为寻找冲积矿物和地下水提供基础资料
3.为工程建筑设计、施工提供地质资料
(四)地质构造对河流发育的影响
构造运动形成各种地质构造对河流形成、发展演化起着控制作用。
尤其是断裂构造常构成一个地区的水系格架。
表现如下:
1、河谷的位置及流向
如构造破碎带抗流水侵蚀能力弱,易快速的发育成为河谷,并呈直线状分布如我国云南鲜水河。
东非裂谷的青、白尼罗河的直线流向就是典型的范例。
2、水系格局
水体的展布是地质构造最灵敏的反映。
常见的类型有:
菱形格状水系。
由两组斜交的断裂构造控制。
矩形格状水系(又称珊栏状水系)。
由两组近正交发育程度不同断裂造成。
角状水系。
受断裂控制,其干流呈尖锐角状的弯曲,有明显的方向性。
放射状、环状和向心状水系。
穹盆构造的顶部以及火山口附近断裂构造发育,常形成这类水系。
多条河流、水系同步弯曲,是活动断层水平位移的标志。
复习是考题
1.坡积物、洪积物、冲积物是怎样形成的?
各有什么特征?
2.下蚀作用、侧蚀作用产生的原因?
各形成何种地貌形态?
3.绘图表示河谷结构要素。
4.绘图表示河流阶地类型。
5.河流沉积物中的有用矿产应该富集在那些部位?
这些矿物应该具备那些特点?