河流的地质作用

1第十一章河流的地质作用§1.概述河流是陆地上永久性有固定水流，它与人类的生活生产有着极其密切的关系。人类文明的发展与河流分不开的“母亲河”同时从自然界的角度，河流是陆地上最活跃的地质动力。河流的地质作用是陆地上最强烈的外动力地质作用，流水的作用，是河水运动过程中对地表各种改造。一、片流、洪流和河流1．片流与坡积裙大气降水3/1为地表水，最初覆盖地面沿斜坡均匀活动网状流——片流。2．洪流与洪积扇片流进一步发展水量增大，在一些沟槽中汇集、浊流一但浊流便以自身冲刷使沟槽扩大，成沟谷。沟谷中的浊水能量大（雨季）携带大量冲刷碎屑在沟口（山角处）堆积扇水，称浊积扇，浊积平原。浊流反在雨季有水（发生）。3．河流大型切割源沟各称冲沟，当部沟有充足的外给水源即成为永久性水，称河流。地表上有固定水道（河道）的经常性水流。二、河水的运动形式(一)层流：水质点运动轨迹（线）平行仅在平坦河底附近运动弱。(二)紊流：水质点运动浅无规律紊乱紊流是河水中最常见的运动形式。(三)环流：水质点作螺旋状运动，运动迹线在横剖面上投影为环形，具有较强能量动力。（三）涡流：水质绕轴旋转运动，轴与河底近垂直，出现在水流急，河谷凹凸不平，涡流对河床破坏作用强，虽不是河水主要运动形式，但动力强。三、河流的动能E=1/2×QV2Q=流量V——流速动能与流量、流速有着直接关系流量指单位时间内通过水断面的水量。流速指单位时间内流通过的距离。2§2．河流的侵蚀作用河水在运动过程中对河床岩石的剥蚀、破坏作用称侵蚀作用。一、侵蚀作用的方式1.冲蚀——流水以本身的动能将河床的泥、砂、砾冲走。2．磨蚀——流中携带的砂、砾对河床岩石的磨损同时流水中的砾、砾本身变被磨损。3．溶蚀——流水溶解了一些酸、碱、盐类，成为溶剂，溶解河床的岩石。这三种锓蚀方式通常是同时发生，而不同的条件下，表现的主次、强弱程度不同：泥质、砂质、河床，冲蚀作用为主，上游冲、磨为坚硬岩石河床，磨蚀作用明显，下游溶蚀明显可溶性岩石河床，溶蚀作用强烈。二、侵蚀作用的类型按侵蚀作用方向分为：（一）下蚀作用（底蚀）——流水对河底岩石的锓蚀（磨、冲刷、溶）结果使河床降低。1．下蚀的原因１°流水顺坡而下，向下的运动分量冲刷河底。最重要的下蚀坡度逾陆，下蚀作用越强烈，下蚀最强烈的是瀑布地区。下蚀作用使瀑布不断后退。我国黄河壶口瀑布５cm/年（退）北美尼亚加拉瀑布0.3m/年=30m/年。2°流水携带的砾、砂在河底滚动，跳跃，不断磨蚀河底基岩，洪水期，搬运量大，下蚀作用强烈。３°涡流作用涡流使携带的砾石像钻具一样作用于河底，形成凹坑。４°双向环流河水涌入峡谷进，河床峡谷中的流水为双向环流使峡谷加深。2．向源侵蚀（溯源侵蚀）由于下蚀作用使河流向源头方向伸长（加长）。两条近乎垂直的河流在溯源侵蚀作用下，发生河流袭夺。河流袭夺——当两条条河流向同一分水岭溯源侵蚀时，当某一向源侵蚀较快的河流向上伸长并中途切断另一条河流时，于是就把另一河流上黄果树瀑布落差75米掏空3游的河水夺过来，此为河流袭夺。3．侵蚀基准面——河流下蚀作用的极限。当河床趋于注入水体的水面时，河水失去了势能差，不再流动。这时一蚀作用也就停止了，因此，注入水体的水面就是河流的侵蚀基准面。所谓千条江河归大海，河水桌子终是要注入海洋的，所以河流的最终侵蚀基准面——海平面。有些内陆河流，河口通向湖泊，因此湖面可以说是地方暂时性的侵蚀基准面。4．河流平衡剖面河流纵剖面：河源头至河口，沿中线的剖面向河丘作表现为源头至河品、河底的连线。由于下蚀作用的结果使河床高度降低，坡度变缓，河床趋于平滑，水动能减少。当流水即不发生侵蚀，也不发生较大的沉积作用，这时纵使剖面河底成为光滑平缓的曲线，此剖面为河流平衡剖面。平衡剖面是个达不至的理想剖面，由于人为及自然的作用总是打破平衡形成的条件，但平衡剖面预示了河床的坡度与河流的流连、水量搬起石头砸自己的脚物等因素之间有建立平衡的普遍趋势。指导水利工程。（二）侧蚀作用（旁蚀）河水对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽或使河道左右迁移的作用称侧蚀作用。１．侧蚀的原因１°河流弯道处的离心力河道中只要有一个哪怕是微小的弯曲存在，流水就会在慢性和离心力的作用下涌向凹岸，从而在道弯处形成单向环流。单向环流使岸不断侵蚀，同时凸岸沉积，结果加大了河流的弯面程度。２°科里奥利力的作用科里奥利力（Coriolisforce）——地球自转偏向力，由于地球自转作用带来的力作用于地表一切运动的物体；北半球向右偏，南半球向左偏的作用少。由于科氏的作用，即使是很平的河道也将有一侧受到侧方侵蚀，北半球河流的左转弯处，离心力与科氏力同时作用凹岸，侧蚀强烈；右转弯处，离心力与科氏力相反。２．侧蚀的结果１°河床弯道处曲率增大２°河谷加宽，不对称，凹岸陡，凸岸缓。３°自由河曲及牛轭湖的形成。4自由河曲——河流在平坦宽阔的冲击平原上流动时，侧蚀作用强烈弯道自由发展，弯曲加大，河床在平面上蜿蜒回环。弯曲很多时，称蛇曲。湖北—湖南岳阳之间直线87公里，河道240公里。湖中、下游自由河曲较发育。河道截弯取直使原几十公里的河道缩短为几公里。牛轭湖——自由河曲的某一段上，两对的弯道沟通，弃废的部分河道形成了牛轭湖。三、下蚀、侧蚀作用的关系河流在运动过程中通常是下蚀、侧蚀同时进行，仅在不同河段上表现度不同。上游：地形起伏大，河床坡度陡，下蚀作用为主。中、下游：地形相对平缓，侧蚀为主，自由河曲。§3.河流的搬运作用河流将其携带的物质向下游方向搬运的作用。一、搬运方式机械搬运：①悬运：通常是粘土和粉砂粒级的碎屑，由于紊流的向上分力分力作用使其浮在水体中随水流动。颗粒的沉降速度紊流向上分力。②推运：河床底部较大的砂、砾在流水的水平冲力作用下，沿河底滚动力学或滑动。推运的砾石最大扁平面的倾向一般指向上游，根据此可判断古河流牛轭湖纯蚀作用纯侧蚀作用实际不对称河谷5的流向。③跃运：细砂+砾石在靠近河底部跳跃式的随流水向前移。原因：近河底附近上下流速不同，底部受河床磨阻力的影响流速减少。上部流速较大，下下流速差产生的上举力使砾砂跃起，而后上举力消失落下，跳跃式向前移动。④溶运：溶液及胶体可溶盐类：CaCO3、MgCO3、KCl、Nad胶体溶液：SiO2、MnO2河流以机械搬运为主搬运能力——河水能够搬运的碎屑颗料大小。搬运量——河水中携带的碎屑物总量。r粒径∝V2G重量∝r3粒径G重量∝V6§4.河流的沉积作用沉积作用——地表上的风化产物、有机动性物及某些火山物质，在外力的作用下经搬运作用的媒介从原地搬运到其它地方，当搬运动力减弱或在物化学作用下而下沉堆积的过程。河流的沉积作用——河水中的携带物（由于水动能减少）沉积下来。一、河流沉积的原因①水体的阻滞——河水注入其它水体时，运动的水受到相对而言宁静的水体的阻滞，河流流速减少，发生沉积。②地面坡度的影响坡度大、水流速快，动能力较少发生沉积。当坡度减小，河床平缓时，流速减慢，搬运能力降低，发生沉积。同一条河来说，上游水流急，搬运动力强。沉积主要发生在中、下游。河流沉积物称为冲积物二、冲积物的特征冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。1．分选性好：同一时期或同一定地点沉积物颗粒的均匀程度。当河流流速减少时，携带的碎屑物，按半径大小或颗粒的比重从大小，重轻，先后沉积下来。因此在一定的地点或某一时期沉积下来的冲积物粒度较均一，也就具有较好的分选性。62．磨圆度好：河水中碎屑物，在搬运过程中，使颗粒与颗粒之间以及颗粒与河床基岩发生磨擦，使昨梭角磨圆，较好的磨圆度越向河流的下游碎屑物磨圆度越好。3．层理清晰流动的水中沉积的沉积物有较明显的交错层理。三、沉积作用的类型1．河床沉积：河床是经常性流水占据的部分，沉积颗粒较粗，河床沉积中碎屑物有较好的交错层理，河床沉积随着水位的季节性变化而有规律的进行。（1）心滩：河床中间的沉积地貌，平水位时（枯水期）高出河面，洪水期被淹没。在平原的河流中经常出现心滩。平面上梭形、长轴平行于流向双向环流是形成心滩的主要原因。①洪水期后，水位退落时②河面进入宽河道时心滩一旦形成后，将逐渐向下游方向推移。一般心滩在枯水期（平水期）露出水面，洪水期淹没于水中。由于水动力的季节性变化洪水期沉积颗粒粗枯水期沉积颗粒细冬季颜色深夏季颜色浅洪水期：粗砾枯水期：细心滩7（2）江心洲：心滩增大，甚至几个心滩连在一起，洪水期亦露出水面，称江心洲。（3）边滩：单向环流作用下，河流弯道处凸岸堆积（单向环流将凹岸侵蚀下的碎屑在凸岸堆积下来）新月形，向河流方向倾斜。2．河漫沉积（1）河漫滩与冲积平原现代河床之外，在洪水期被淹没的地带，河床之外的河谷地上，每当洪水期被水淹没，沉咱们了较多碎屑物，由于水流分散，碎屑颗粒细水长流小——河温滩。河漫在枯水期露出水面，河漫滩在凸岸范围更大。由于河床在介蚀作用下常发生左右迁移，因此，现代的河浸滩之处，常是地史中的河床位置。显然在现代较细的河漫滩沉积之下，有河床的粗颗沉积。组成了河漫滩的二元结构。相邻的河漫滩可连成一片形成广阔冲积平原。（2）天然堤平行于河床的垄状堆积，洪水期，河水水量加大，溢出河岩。当溢出两岸时，流速聚然减低，河水中携带的较粗物质在紧靠河床的边缘部大量堆积下来，形成天然堤。3．三角洲沉积河流在入海（湖）口处的沉积称三角洲沉积。三角洲沉积在平面上，大致呈三角形，故名三角洲。②三角洲内部具有三重层结构（剖面结构）Ｔ—顶积层（前积层增高到河床高度时，随着三角洲向海方向推移，前积层上的近于水平的河床沉积）Ｆ—前积层（三角洲沉积的主体。河水带的大量泥砂沉积组成）①三角洲沉积的原因１．(湖)海相对静止的水体水域变宽，对河水的阻滞使河流动能减少，大量碎屑物在河口沉积下来。２．海水中电解质，使河水中的胶体凝聚，沉淀下来，8Ｂ——底积层（河流带来的悬浮物质及胶体物质沉积形成了底积层，颗粒细，以粉砂和粘土为主。5.构造运动对河流地质作用的影响地壳的构造运动尤其是上升运动对河流的地质作用有较大的影响，常形成某些特殊的地形地貌。一、深切河曲河流的中下游长期的侧蚀作用结果形成了自由河曲，（蜿蜒回环）如果这时上游地壳出现上升运动，那些么整个河流纵比降增大（高差增大）河水获得了更多的动能。由于动能增加了，下蚀作用便迅速增强，在原来自由河曲育的中下游，河床由于下蚀作用切入到更深的基岩之中，同时，切入基岩中的河流保留了原来自由河曲的确良形态特征（蜿蜒回环，弯道很多）。如四川嘉陵江中下游。由于下蚀作用使自由河曲切入到基岩之中。二、河流阶地位于河谷谷坡上的不被水淹没的台阶状地形。形成原因：地壳上升，河床下切，原来的河谷被抬高，不再有水淹没。地壳多次间歇上升可形成多级阶地。Ⅰ—最新Ⅲ—最老三、准平原与夷平面的概念现代江河的上游（源头处）多在山区，可以说从河流的演化历史来看，河流形成的最初阶段，河床附近的地貌通常是一些山地。这时的河流具有很强的侵蚀作用，尤其是下蚀作用，但如果地壳运动保持相对缓定（无大的上升、下降），长期的侵蚀作用结果，将会是下蚀作用使河床坡度变缓，侧蚀作用使河谷加宽并左右摆动，因而使山地逐渐被夷平，最终成为缓坡状平原。ⅢⅡⅠⅢⅡⅠ河流阶地的类型①堆积阶地Ⅰ②基座阶地Ⅱ③侵蚀阶地Ⅲ9这样的作用过程称夷平化（以河地质作用于为主，包括其它外动力）准平原形成后，如果地壳相对上升，准平原又受流水的侵蚀再次被切割成山地。山地中山顶上保留了原来准平原的遗迹，具有较平的山顶，同时一系列相邻的平坦山顶大致位于同一高度。准平原——由于外力（主要是河流）地质作用将山地变化为缓坡状平原。