地面流水地质作用.pptx

第七章第七章 地面流水的地质作用地面流水的地质作用第一节第一节概述概述一、地面流水的概念一、地面流水的概念地地面面流流水水(flowing surface water)-陆地表面上流动着的液态水。片流片流(sheet flow)-顺斜坡片状流动的地面流水。洪流洪流(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。第1页/共71页河流河流(river)-暂时性流水（片流、洪流）暂时性流水（片流、洪流）流到低洼沟谷中获得地下水补给，形成经流到低洼沟谷中获得地下水补给，形成经常性流水。常性流水。第2页/共71页流域流域-地面流水直接流入同一条河流的区域。分水岭分水岭-流域之间的高地。水水系系-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。第3页/共71页二、地面流水的运动方式二、地面流水的运动方式层流、紊流、环流、涡流层流、紊流、环流、涡流1、层层流流(Lamellar flow)-水水质质点点在在流流动动过过程程中中相相对对位置保持平行的水流。位置保持平行的水流。第4页/共71页二、地面流水的运动方式二、地面流水的运动方式2、紊紊流流(turbulent flow)-水水质质点点在在流流动动过过程程中中，彼彼此此间相对位置随时变换。间相对位置随时变换。临界速度临界速度-流水从层流转变为紊流时的速度。流水从层流转变为紊流时的速度。第5页/共71页3、环流、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。双向环流双向环流(double circular current）*水动力变化。4、涡流、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。第6页/共71页三、流水动能与地质作用三、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。第7页/共71页四、地面流水水力作用原理四、地面流水水力作用原理 侵侵蚀蚀作作用用-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。F4+F5+FGF2F3F1第8页/共71页实验研究表明实验研究表明:V15ms，d l m 颗粒被侵蚀；V18cm/s，所有粒度都不会被侵蚀；固结的要比未固结的抗侵蚀，最易侵蚀的为细砂(0.125-0.25mm)，细砂以下粒级，尤其是固结的粘土，不易被侵蚀。第9页/共71页第二节第二节 暂时性流水的地质作用暂时性流水的地质作用一、雨蚀作用一、雨蚀作用雨雨蚀蚀作作用用-山山坡坡上上部部松松散散沉沉积积物物经经雨雨滴滴冲冲击击，遭遭受受剥剥蚀，堆积于山坡下部的地质作用。蚀，堆积于山坡下部的地质作用。第10页/共71页雨蚀作用雨蚀作用 *机械冲击作用机械冲击作用 *化学溶蚀作用化学溶蚀作用影响雨蚀作用的因素影响雨蚀作用的因素 降雨量和降雨强度，降雨量和降雨强度，斜坡的坡度与性质，斜坡的坡度与性质，风向也有一定关系。风向也有一定关系。第11页/共71页二、片流的地质作用二、片流的地质作用洗洗刷刷作作用用（sheet wash）-片片流流沿沿斜斜坡坡把把细细小小的的松松散散物质冲洗至斜坡下部的过程。物质冲洗至斜坡下部的过程。溶沟石牙（溶沟石牙（karren）-可溶性岩石。土柱土柱（earth pillar）-石块保护底下的松散堆积物。第12页/共71页 坡坡积积物物(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。第13页/共71页三、洪流的地质作用三、洪流的地质作用 冲冲刷刷作作用用(scouring)-洪洪流流以以巨巨大大的的机机械械力力冲冲刷刷沟沟底及沟壁岩石的过程。底及沟壁岩石的过程。冲沟冲沟(gully)-冲刷作用形成的沟谷。冲刷作用形成的沟谷。向源头伸长，发展支沟，可达分水岭。向源头伸长，发展支沟，可达分水岭。歹歹地地(bad land)-冲冲沟沟把把地地面面切切割割得得支支离离破破碎碎，千千沟万垒，形成沟望纵横、支离破碎、草木稀少的地面。沟万垒，形成沟望纵横、支离破碎、草木稀少的地面。第14页/共71页 洪洪积积物物(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。洪洪积积扇扇（diluvial fan）-洪积物常呈扇形堆积，称洪积扇。第15页/共71页洪积扇的特点：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。洪积扇演化：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16页/共71页第三节第三节 河流的地质作用河流的地质作用一、河流的侵蚀作用 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。第17页/共71页（一）河流侵蚀作用的方式（一）河流侵蚀作用的方式1、溶蚀作用、溶蚀作用(corrosion)河水是溶剂，河流以溶解方式破坏岩石。2、冲蚀作用、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、磨蚀作用(abrasion)河流以携带的泥砂砾石作工具磨损河床。第18页/共71页（二）河流侵蚀作用的类型（二）河流侵蚀作用的类型按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：按侵蚀方向，河流侵蚀作用分：下蚀作用下蚀作用(vertical erosion)-河流侵蚀河床底部河流侵蚀河床底部岩石，使河床降低的作用。岩石，使河床降低的作用。侧蚀作用侧蚀作用(lateral erosion)-河水侵蚀河床两壁或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。谷坡，使河床左右迁徒和谷坡后退的作用。第19页/共71页1、下蚀作用、下蚀作用（1）下蚀作用的过程）下蚀作用的过程河河谷谷(valley)-下下蚀蚀作作用用使使河河床床不不断断加加深深，切刻出的槽形凹地。切刻出的槽形凹地。河谷横剖面的形态要素：河谷横剖面的形态要素：谷底谷底 河床河床 谷坡谷坡 V字型峡谷。字型峡谷。第20页/共71页河流下蚀作用形成：V字型峡谷第21页/共71页河流下蚀作用过程中，形成急流和瀑布。第22页/共71页第23页/共71页瀑布成因：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。第24页/共71页第25页/共71页第26页/共71页第27页/共71页瀑布并不是永存的，向上游方向退移瀑布并不是永存的，向上游方向退移。第28页/共71页 溯溯源源侵侵蚀蚀(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溯源侵蚀源侵蚀，也叫向源侵蚀向源侵蚀。河河流流袭袭夺夺(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。后者叫断头河断头河，前者叫袭夺河袭夺河。第29页/共71页第30页/共71页（2）下蚀作用的极限）下蚀作用的极限侵侵蚀蚀基基准准面面(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。*侵蚀基准面不固定。地方性或暂时性侵蚀基准面地方性或暂时性侵蚀基准面。第31页/共71页2、侧蚀作用、侧蚀作用（1）侧蚀作用原因）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。第32页/共71页（2）侧侧蚀蚀作作用用塑塑造河谷的过程造河谷的过程 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。第33页/共71页 裁弯取直裁弯取直(cut off)单向环流-河道曲率增加-同侧相邻两个河弯靠拢-连通 牛轭湖牛轭湖(oxbow lake)第34页/共71页第35页/共71页3、下蚀作用与侧蚀作用的关系、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。第36页/共71页第37页/共71页第38页/共71页第39页/共71页第40页/共71页二、河流的搬运作用二、河流的搬运作用（一）（一）河流的机械搬运力和搬运量河流的机械搬运力和搬运量河河流流机机械械搬搬运运力力(competence)-机械搬运最大颗粒的能力。R-V2，G-R3，G-V6 启动速度机械搬运量机械搬运量(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。第41页/共71页（二）河流的搬运方式（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。河流对前一种物质的搬运叫机械搬运机械搬运，后一种叫化学搬运化学搬运(溶运)。第42页/共71页1、河流的化学搬运、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。第43页/共71页2、河流的机械搬运、河流的机械搬运悬悬运运(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。推推运运(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。跃跃运运(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。第44页/共71页第45页/共71页砾石在水流中的运动方式：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。第46页/共71页三、河流的沉积作用三、河流的沉积作用（一）沉积作用及冲积物的特点（一）沉积作用及冲积物的特点冲积物冲积物(alluvium)-河流沉积的碎屑物质。沉积作用沉积作用分选作用分选作用 磨圆作用磨圆作用 磨细作用磨细作用 (极限约为0.05毫米)第47页/共71页粒度变小，磨圆度变好粒度大，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分选作用和磨圆作用分选作用和磨圆作用第48页/共71页碎屑的磨圆度在一定程度上反映搬运距离磨圆度较长距离的搬运棱角状搬运距离较短第49页/共71页 冲积物的特征冲积物的特征：清晰的层理清晰的层理(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。第50页/共71页 冲积物的特征冲积物的特征(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(6)砾石最大扁平面，以10-30度倾向上游，叠瓦状;第51页/共71页第52页/共71页冲积物的利用：冲积物的利用：冲冲积积沙沙矿矿(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。第53页/共71页（二）沉积场所及冲积物的类型（二）沉积场所及冲积物的类型1、河流沉积作用概述、河流沉积作用概述 河流沉积主要是机械沉积作用河流沉积主要是机械沉积作用 分分选选沉沉积积作作用用(sorting deposition)-当当河河水水流流速速逐逐濒濒减减小小时时，机机械械搬搬运运物物就就按按粒粒径径大大小小、颗颗粒粒形形状状或或比重，从大到小，从重到轻，先后沉积下来的过程。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。第54页/共71页2、河流沉积作用的主要场所、河流沉积作用的主要场所 主要场所有：主要场所有：河口河口 山口山口 谷底谷底 河河谷谷沉沉积积只只占占搬搬运运量量的的一一半半不不到到，而而且且是是暂暂时时沉积。沉积。第55页/共71页3、主要场所的河流沉积作用、主要场所的河流沉积作用（1）谷底沉积作用）谷底沉积作用二元结构二元结构，河床和漫滩；河床相沉积河床相沉积，流速快，沉积物粗漫滩相沉积漫滩相沉积，流速慢，沉积物细粒序层粒序层-每一沉积层的粒度都是下粗上细。侵蚀面侵蚀面-层与层之间洪峰到来时侵蚀作用的痕迹。第56页/共71页谷底沉积地貌：漫滩（点滩）漫滩（点滩）-河床边缘沉积地貌，凸岸，新月形。心滩心滩或江心洲江心洲-河床中间，呈棱形，长轴平行流向。第57页/共71页心滩的成因心滩的成因 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。第58页/共71页（2）山口沉积作用）山口沉积作用 冲积锥冲积锥(alluvial cone)-沉积物在山口堆积成半圆锥形。冲积扇冲积扇(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310度，向边缘变缓。联合冲积扇联合冲积扇。第59页/共71页（3）河口沉积作用）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三角洲(delta)。支流干流顶积层前积层底积层 由：前积层前积层、底积层、底积层、顶积层顶积层组成。第60页/共71页底积层前积层顶积层支流前积层前积层(foreset bed)沉积在水盆边缘-倾斜-量大、粒粗-向海(湖)减少，粒细。第61页/共71页底积层前积层顶积层支流底底积积层层(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，主要来自河流的悬运物和胶体物质，是浅海沉积物。第62页/共71页底积层前积层顶积层支流顶积层顶积层（topset bed)近水平，随着河口外移，沉积在倾斜较陡的前积层之上的河床沉积，明显的截切前积层。第63页/共71页最近5000-6000年以来密西西比河河口三角洲的轮廓巴吞鲁日墨西哥湾新奥尔良第64页/共71页 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。第65页/共71页第四节第四节 构造运动对河流地质作用的影响构造运动对河流地质作用的影响 地壳上升地区-下蚀作用-深切割的峡谷。地壳下降或稳定-侧蚀作用-浅宽婉蜒的河谷-沉积作用强烈。第66页/共71页河谷阶地河谷阶地(river terrace)-当地壳从长期稳定或下降转变为快速上升，河流下蚀力复苏，在原来的宽谷底上切出新的河谷，原来的谷底便抬升到新河谷的谷坡上形成台阶。第67页/共71页 埋埋藏藏阶阶地地-河谷阶地形成以后，地壳下降，新的河流沉积物把河谷阶地掩埋起来。按物质组成分为：基基座座阶阶地地(rock-base terrace)-阶面和陡坎上部是冲积物，陡坎下部是基岩的阶地。侵侵蚀蚀阶阶地地(erosion terrace)-阶面上无冲积物，由基岩组成的阶地。堆堆积积阶阶地地（accumulational terrace）-阶地陡坎上没有基岩的阶地。第68页/共71页 地壳长期稳定时，河流的地质作用开拓出宽阔的河谷，曲流发育，当地壳快速隆升，河流下蚀力旺盛，河床很快切入基岩中，而原先曲流的弯曲形状得以保留，形成深切曲流深切曲流。深切曲流深切曲流-第69页/共71页第五节第五节 地面流水地质作用的研究意义地面流水地质作用的研究意义思考思考第70页/共71页第71页/共71页