第六章-风成地貌与黄土地貌1

地貌学——风沙地貌与黄土地貌第六章风沙地貌与黄土地貌地貌学——风沙地貌与黄土地貌概述风成地貌的发育条件日照强，昼夜温差大，物理风化盛行；降水少，变率大且集中，蒸发作用强，地表径流贫，流水作用弱；植被稀少，疏松沙质，地表裸露；风大且频繁，是塑造风成地貌的主要营力。风成地貌的主要分布地区干旱、半干旱地区，以及大陆性冰川外缘、湿润区少植被的沙质海岸、湖岸、河岸。地貌学——风沙地貌与黄土地貌地貌学——风沙地貌与黄土地貌第一节风沙流风沙流：含沙的气流起沙风速：沙粒开始运动的临界风速起沙风：一切超过起动风速的风风沙流运动形式：包括悬移、跃移和蠕移，以跃移为主风沙流运动区域：绝大部分在离地表30cm的高度内，特别集中在0－10cm的气流层中地貌学——风沙地貌与黄土地貌一.风沙流——沙粒的群体运动含沙的气流称风沙流。它是一种气－固两相流。运动的沙粒是从气流中获取运动的动量，因此，沙粒只有在一定的风力条件下才开始移动。沙粒开始移动的临界风速称起动风速，一切超过起动风速的风称起沙风。沙粒起动风速的大小与沙粒的粒径、地表性质、沙子的含水率等多种因素有关。根据拜格诺的研究，对于粒径大于0.1mm的石英颗粒来说，沙粒起动风速（vt）与粒径（d）的平方根成正比。地貌学——风沙地貌与黄土地貌近地面的气流密度较小，粘滞性低，气流经常呈涡动，此外，地形起伏和热对流，能使地表气流产生大的旋涡，加强气流的紊动作用。地表的松散沙粒或基岩上的风化产物，在紊动气流的作用下被吹扬。地表最易遭受风力吹蚀的是0.1mm的松散沙粒。粒径大于0.5mm的沙粒则极少被吹蚀，而粒径小于0.1mm的细小泥沙，由于受到近地面层流层的隐蔽作用，同时易从大气中吸收水分使颗粒间产生一定的粘结力，因此也不易被吹蚀。近地表的风，由于受到地面摩擦阻力的影响而减速，一般摩擦力随高度的增加而减少。沙漠地区的沙，多属于粒径0.1～0.25mm的细沙，对于一般干燥裸露的沙质地表来说，沙粒起动形成风沙流的风速约为4～5m/s；但在颗粒较粗的山前洪积沙砾戈壁地区，一般风速要达到8～9m/s才有风沙流活动。地貌学——风沙地貌与黄土地貌粒径（mm)不同含水率下沙粒的起动风速（m/s）干燥状态含水率（％）12342.0－1.09.010.812.0——1.0-0.56.07.09.512.0—0.5-0.254.85.87.512.0—0.25-0.1753.84.66.010.512.0沙子含水率与起动风速的关系（根据格恩诺尔诺）地貌学——风沙地貌与黄土地貌粒径d(mm)起动风速（离地面2m高处）（m/s）0.10－0.254.00.25－0.505.60.50－1.006.7＞1.007.1不同粒径的起动风速（新疆布古里沙漠）地貌学——风沙地貌与黄土地貌二.沙粒运动的基本形式——悬移、跃移和蠕移由于风力的强弱不同，使粒径大小和质量不同的沙粒以悬移、跃移和蠕移三种方式向前移动。通常粒径0.05mm的细小颗粒（粉砂、尘土），质量轻微，在空气中的自由沉速很小，一旦被风扬招，不易沉落，能够随风悬移搬运到很远的地方。地貌学——风沙地貌与黄土地貌风沙运动的三种基本形式地貌学——风沙地貌与黄土地貌不同粒径沙土颗粒的运移方式(引自M.Holy,1980)（0.1~0.15最易以跃移的形式运动）地貌学——风沙地貌与黄土地貌三.风沙流的结构特征及输沙率1.风沙流的特征气流中搬运的沙粒，在搬运层内的随高度的分布，称为风沙流的结构。对于流沙地表风沙流而言，风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象。认识风沙运动的这一性质，对防沙工程具有重要指导意义。如：设计用于防风固沙的沙障就不需要很高的尺寸，一般只要露出沙面20-30cm即可收到良好的效果。地貌学——风沙地貌与黄土地貌2.输沙率气流搬运的沙量（输沙率），它是指气流在单位时间内通过单位宽度（或单位面积）所搬运的沙量。输沙率与风速的关系（野外测定，莎车）地貌学——风沙地貌与黄土地貌四.风沙作用风和风沙流对地表物质的侵蚀、搬运、堆积作用称之为风沙作用。1、风蚀作用（分为吹蚀作用和磨蚀作用）2、风沙的搬运作用风沙搬运的形式（1）悬移；（2）跃移；（3）蠕移；地貌学——风沙地貌与黄土地貌第二节风蚀地貌一、风蚀作用由于风的运动压力作用，将地表的松散沉积物或基岩上的风化产物（沙丘）吹走，使地面遭到破坏的作用。可分吹蚀作用和磨蚀作用。二、风蚀地貌形态（一）石窝石窝是在陡峭的迎风岩壁上，经风蚀形成许多圆形或不规则椭圆形的小洞穴和凹坑。地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀穴Photographfrom:地貌学——风沙地貌与黄土地貌新疆西北的博尔塔拉州地貌学——风沙地貌与黄土地貌新疆西北的博尔塔拉州地貌学——风沙地貌与黄土地貌新疆西北的博尔塔拉州地貌学——风沙地貌与黄土地貌新疆西北的博尔塔拉州地貌学——风沙地貌与黄土地貌甘肃地貌学——风沙地貌与黄土地貌风棱石Photographfrom:地貌学——风沙地貌与黄土地貌（二）风蚀蘑菇和风蚀柱1、风蚀蘑菇主要由于风沙流对岩石磨蚀受到高度的限制。距离地面一定高度以上的气流沙量少，磨蚀小；而近地面部分沙量多，磨蚀作用强。特别是水平成层、软硬不同的岩石，当下部的岩性较上部易于风化，易于变得疏松时，蘑菇石更易形成，如图。Photographfrom:地貌学——风沙地貌与黄土地貌2、风蚀柱垂直裂隙发育的岩石，在风长期吹蚀后形成的孤立的柱状岩石，如图。Photographfrom:地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀蘑菇地貌学——风沙地貌与黄土地貌地貌学——风沙地貌与黄土地貌地貌学——风沙地貌与黄土地貌（三）风蚀谷和风蚀残丘1、风蚀谷干旱荒漠地区，因暴雨洪流的冲刷形成冲沟，在长期风蚀作用的改造下逐渐加深扩大成谷，沿主风向延伸。2、风蚀残丘基岩组成的地面经风化作用和暂时水流的冲刷，以及长期的风蚀作用后，残留下的孤立小丘。PhotographbyPeterL.Kresan地貌学——风沙地貌与黄土地貌风城：基岩岩性软硬相间且水平成层，垂直节理不均的干旱地区经长期流水侵蚀和强劲的风蚀作用形成平顶层状或尖塔状小丘，远看像古城堡的断壁残垣，故称风城。PhotographbyPeterL.Kresan地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀残丘地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀城堡地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀城堡新疆乌尔禾地貌学——风沙地貌与黄土地貌新疆吐鲁番，2000多年历史地貌学——风沙地貌与黄土地貌（四）风蚀雅丹（风蚀垄槽）泛指发育在古代河湖相的土状堆积物中，方向与主风向一致的风蚀土墩和风蚀凹地（沟槽）的地貌组合，如图。罗布泊洼地西北部的古楼兰附近最为典型。Photographfrom:地貌学——风沙地貌与黄土地貌敦煌－罗布泊风蚀雅丹地貌学——风沙地貌与黄土地貌敦煌－罗布泊风蚀雅丹地貌学——风沙地貌与黄土地貌敦煌－罗布泊风蚀雅丹地貌学——风沙地貌与黄土地貌（五）风蚀洼地松散物质组成的地面，经风长期吹蚀形成大小不同的以椭圆形为主的，沿主风向伸展的洼地称风蚀洼地。单纯由风蚀作用造成的洼地多为小而浅的蝶形洼地，若有水，则形成湖泊。PhotographbyC.VanceHaynes地貌学——风沙地貌与黄土地貌宁夏银川的沙湖风蚀洼地地貌学——风沙地貌与黄土地貌宁夏银川的沙湖风蚀洼地地貌学——风沙地貌与黄土地貌风蚀洼地积水成湖地貌学——风沙地貌与黄土地貌第三节风积地貌一、风积作用风沙流运动过程中，当风速变弱或遇到障碍物（如植物或地表微小的起伏），以及地面结构或下垫面性质改变（如由坚硬细石床面变为松散的沙粒地面）时，沙粒从气流中下落堆积的作用。地貌学——风沙地貌与黄土地貌二、风积地貌形态沙漠里最基本的风积地貌是沙丘，按其与塑造沙丘形态的风之间的相互关系可分：垂直于风向的横向沙丘形态——新月形沙丘、沙丘链和复合型沙丘链等；平行于风向的纵向沙丘形态——新月形沙垄、沙垄和复合型沙垄等；多方向风作用下的沙丘形态——金字塔沙丘等。地貌学——风沙地貌与黄土地貌在风向较固定的风力作用下形成，形似新月，两翼顺主风向延伸,迎风坡凸而缓，坡度5-20°，背风坡凹而陡，坡度28°—34°，高度不大，很少超过15m。（一）横向沙丘地貌学——风沙地貌与黄土地貌在沙源充足的地区，密集的新月形沙丘相互连接，形成与风向垂直分布的新月形沙丘链。新月形沙丘和新月形沙丘链还会不断增高和扩大，形成复合新月形沙丘和复合型沙丘链。地貌学——风沙地貌与黄土地貌新月形沙丘链地貌学——风沙地貌与黄土地貌塔克拉玛干沙漠地貌学——风沙地貌与黄土地貌塔克拉玛干沙漠新月形沙丘地貌学——风沙地貌与黄土地貌复合型新月形沙丘链地貌学——风沙地貌与黄土地貌敦煌鸣沙山地貌学——风沙地貌与黄土地貌（二）纵向沙丘这是一种在单向风或几个近似风向作用下形成向主风向延伸的垄状堆积地貌，在亚热带信风沙漠中分布最普遍。有些规模巨大沙垄上发育复合纵向沙垄。PhotographbyE.TadNichols地貌学——风沙地貌与黄土地貌两种风向呈锐角斜交，新月形沙丘一翼延伸，另一翼退缩，演化为新月形沙垄。纵向沙丘的成因很多：其中有一种是新月形沙丘在两种风向呈锐角相交的作用下，由沙丘的一翼向前延伸而成。地貌学——风沙地貌与黄土地貌（三）多风向沙丘多风向且风力相差不大的情况下可发育金字塔形、星形等形状的沙丘。多风向沙丘一般作零星的单个分布，但也有多个组成的不规则垄岗。PhotographbyPeterL.Kresan地貌学——风沙地貌与黄土地貌三、沙丘的移动（一）移动方向力的合成方向（大致与逆沙风的年合成方向一致）（二）移动方式1、前进式2、往复前进式3、往复式（三）移动速度主要取决于风速和沙丘高度，人类活动也会对沙丘移动速度产生一定影响地貌学——风沙地貌与黄土地貌第四节荒漠的类型荒漠是气候干旱、地面缺乏植被覆盖，组成物质粗瘠的自然地带。主要分布在两个地区：一是南北纬30°－45°的亚热带，如北非撒哈拉、西南亚的阿拉伯半岛等。二是温带的内陆地区，如我国西北和美国西部等。干旱荒漠按照地貌形态与地表物质不同可分：岩漠、砾漠、沙漠和泥漠。地貌学——风沙地貌与黄土地貌一、岩漠（石质荒漠）发育在干旱山地或丘陵区，地面被切割破碎，山岭陡峭，石骨嶙峋，基岩凸露。岩漠形成原因除了气候干燥，还因为构造运动较稳定，长期受风化、流水作用，碎屑物堆积下来。岩石表面常覆盖油黑发光的“荒漠岩漆”（凝结水溶解带出的黑色铁锰沉淀物在风沙摩擦后光亮夺目），标志干旱区地貌发育到成熟阶段。地貌学——风沙地貌与黄土地貌二、砾漠（砾石荒漠）砾漠中的砾石常被风所挟带的沙子磨蚀成带棱角的、表面光滑的风棱石（右图）。砾漠是地势起伏平缓，地面布满砾石的地区（如戈壁)，常由山前冲积－洪积平原在强劲风作用下，细粒物质被吹走，粗大砾石残留地表形成（左图）。PhotographbyE.TadNicholsPhotographbyPeterL.Kresan地貌学——风沙地貌与黄土地貌三、沙漠沙漠是地表覆盖有大片风成沙的，分布最广的一种荒漠。沙漠的形成需要干旱气候和丰富的沙源，因此常分布在巨大的山间盆地和干燥平原上。四、泥漠（粘土荒漠）由粘土物组成的地面，分布在干旱区的低洼带，特别是封闭的盆地中心。PhotographbyC.VanceHaynes