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河北工程大學普通地質學ppt轉換成word第八章地面流水的地質作用_圖文

河北工程大學普通地質學ppt轉換成word第八章地面流水的地質作用_圖文

普通地質學課件 主講人:周俊杰 河北工程大學 勘查教研室

第八章 地面流水的地質作用 第一節 地面流水的種類及水系型式 第二節 流水的運動與動能 第三節 河流的地質作用 第四節 河流的均夷化和去均夷化作用

第八章

地面流水的地質作用

地面流水特別是河流與人類社會的發展關系極為密切, 由河流形成的肥沃沖積平原, 正 是人類文明的發源地。 河流還是最活躍的地質外營力,它在流動過程中,不僅能侵蝕地面,形成各種形態的侵 蝕溝谷,同時又將被侵蝕的物質沿途堆積,形成各種各樣的堆積地貌。河流的地質作用塑造 著陸地形態,改變著地球的外貌。 地面流水的種類 面流(片流) :順斜坡無固定流道的、面狀流動的細小流水\ 洪流:在斜坡低洼處匯集成線狀較強的地面流水

第一節 地面流水的種類及水系型式
地面流水:是指陸地表面流動著的液態水。 它們在重力作用下,沿地表從高處向低處流動。地面流水主要來自大氣降水,其次來自冰雪 融水和地下水。

1、

地面流水的種類——暫時性地面流水

面流(片流) :順斜坡無固定流道的、面狀流動的薄層細小流水。 面流能比較均勻地洗刷山坡上的松散物質。 由面的凹入部位或山麓堆積起來,形成坡積物。 由面流搬運的物質在山坡的凹入部位或山麓堆積起來,形成坡積物。 洪流: 當面流增大到一定程度在斜坡低洼處匯集成線狀的較強的線狀流水。 再向下匯聚成快 速奔騰的洪流。 洪流猛烈沖刷溝底、溝壁的巖石并使其遭受破壞,稱為沖刷作用。 沖刷作用將坡面凹地沖刷成兩壁陡峭的溝谷。 多次沖刷兩側形成許多小沖溝, 共同構成了沖 洪流攜帶大量泥沙、石塊到溝口,由于坡度減小,洪流無側壁約束,水流分散,動能迅速減 弱,所搬運的碎屑物在溝口大量沉積,形成洪積物(洪積扇) 。

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第八章 地面流水的地質作用

洪積扇

2、地面流水的種類——長期性地面流水——河流 河流:具有一定河道的長期性地面流水。

1)河流的形成過程 根據地面流水:河流是由面流、洪流逐漸發展而成的。

洪流的沖刷作用形成的溝谷,溝谷發展為沖溝,沖溝有常年流水或季節性流水即為河谷(河 流)

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第八章 地面流水的地質作用

根據地形:地形表面平坦(面流)→溝槽(洪流)→溝谷(洪流)→沖溝(洪流)→河谷(洪 流、河流) 起初的大氣降水,有上向下沿自然平坦斜坡均勻流動,其流速小、水層薄,水流方向受 地面起伏影響大,無固定流向,成為網狀細流,稱為面流。 隨著面流的進一步發育,山坡上低洼處出現一些溝槽,其水層增厚,流水量增加,沖刷 能力增強, 面流水層向溝槽集中, 面流就轉變成線狀流水, 是為洪流。 溝槽就發展成為溝谷。 溝谷由小到大逐漸發展,把切割較深規模較大的溝谷稱為沖溝。 沖溝的發展有兩種可能趨勢; 一種是向下沖刷切割停止,谷底不能繼續加深,沖溝具有寬闊而平緩的溝底,溝底為較 細的砂土所堆積,標志著沖溝的衰老。 一種是流水深切溝底達地下水面, 沖溝流水遂得到地下水源補給, 暫時性的沖溝流水轉 變成具有經常流水的河流,沖溝就發展成為河谷(河流) 。 第一節 地面流水的種類及水系型式 2)河谷 河谷要素 河谷通常由幾個要素組成: 經常有流水的部分稱為河床(1) ;河 谷底部的平緩部分稱為谷底(2) ;谷 底以上的斜坡稱為谷坡(3) ; 谷坡與谷底的交接處稱為坡麓( 5) ; 谷坡上部的轉折處稱為谷緣(4) 。

注意:谷底包括河水占據的河床和洪水能淹沒的河 漫灘。

河谷的橫剖面形態 河谷按橫剖面形態分為三類: (1)峽谷或“V”形谷,谷坡很陡,谷底狹窄,甚至 無平坦的谷底,以致河床直接嵌在谷坡之間,峽谷中 流水湍急,如金沙江峽谷。 (2) “U”形谷,谷底較寬闊,谷坡較陡,坡麓明顯。 (3)碟形谷,谷底平坦而寬闊,其寬度可達數公里甚至 數十公里,谷坡緩,沒有明顯的坡麓

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第八章 地面流水的地質作用

河谷縱剖面:是從河源到河口沿主流線所作剖面。

河谷縱剖面有凹形、凸形和凹 凸形。

河谷的縱剖面形態 如長江縱剖面呈下凹多階狀

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第八章 地面流水的地質作用

3、地面流水的水系型式
水系:由主流及其支流,支流的支流所構成的復雜網絡系統,稱為河系或水系 流域:一個水系地面流水最后會匯聚在一個主流中,這個水系所包括的區域。 分水嶺:隔開相鄰兩個水系(或流域之間)的山脊為分水嶺。 3、地面流水的水系型式 一條大的河流向上游追索,會發現它像樹枝一樣不斷 分叉。 由第一級支流,匯流到二級、三級??支流到主流。 結果就形成一個龐大的河流網,即水系

水系有不同組合類型,常見的有: 樹枝狀水系 角狀 水系 格子狀水系 平行狀水系 放射狀水系 環狀 水系

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第八章 地面流水的地質作用

分水嶺

第二節 流水的運動與動能
-7第八章 地面流水的地質作用

一、河流分類

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第八章 地面流水的地質作用

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第八章 地面流水的地質作用

二、河流水流運動狀態
1、層流與紊流 層流:水流流動時,水質點作流束狀或層狀運動,各質點的跡線彼此平行的一種流動狀態。 紊流:水流流線波狀起伏,各運動質點的跡線具有不規則的形態。

(a)層流,上為平面;下為縱剖面 (b)紊流,上為平面;下為縱剖面
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第八章 地面流水的地質作用

2、環流 水流的運動受到河槽的限制,因此,水流的平均方向,決定于槽線的方向。槽線的曲折和斷 面形態的改變,會使水流內部形成一種規模較大的旋轉運動。在彎曲河道中,從凸岸由水面 流向凹岸的表層流和從凹岸由河底流向凸岸的底流構成一個連續的螺旋形向前移動的水流, 稱為橫向環流。橫向環流的形成主要是由彎道離心力和地球偏轉力(科里奧利力)的影響所 產生的。 1)彎道離心力起作用 平直的河流很少,河道多是彎曲的。即令是平直的河道也會 因水體的運動而向彎道發展。它一開始是直河道,河道坡度均一 且沉積物分布均勻,然而隨著河流侵蝕和沉積的發生,河道就慢 慢變成為一系列略呈對稱的彎道,形似正弦曲線。

河道一旦變為波狀, 。在彎道離心力(即河道彎曲部位因慣性 作用而產生的離心力)作用下,水體向凹岸集中,故凹岸水面抬高,凸岸水面降低,從而產 生橫比降,引起自凹岸向凸岸的橫向力;在彎道流水斷面的垂線上,在水體上層,離心力大 于橫向力,合力向右,水質點向右移動; 在水體下層,離心力小于橫向力,合力向左,水質點向左運動, 橫向力和離心力只是在中偏下的水體部分可達到平衡,這樣便形成 了橫向環流。

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第八章 地面流水的地質作用

在平面上,河流的主 流線偏向于凹岸,而且彎 道中的水體是螺旋式前 進。 由于橫向環流的作用, 使凹岸侵蝕,侵蝕下來的 物質隨橫向環流向凸岸搬 運;在凸岸,因底流向上 運動,流向表層,其能量 逐漸減弱,物質便在此發 生沉積形成點砂壩 在科里奧利力的作用下, 水體運動的方向發生偏 離。北半球運動的水體偏 向前進方向的右側。南半 球運動的水體偏向前進方 向的左側。

2)科里奧利效應 地球上一切物體的運動,包括水的運動,都會受地球自轉的影響而發生偏轉,其偏轉方向在 北半球者向右,在南半球者向左,這種作用稱為科里奧利效應。 在科里奧利力的作用下, 水體運動的方向發生偏離。 北半球運動的水體偏向前進方向的右側。 南半球運動的水體偏向前進方向的左側。 b 在河流彎道,離心力與科氏力同時作用。河流右彎處(圖 a ) ,離心力(P)和科氏力(F)方向 相反,部分抵消,故對凹岸侵蝕力減弱。河流左彎處(圖 b ) ,二力方向一致,對凹岸侵 蝕力增強。 此外, 凹岸的最大侵蝕點和凸岸的最大堆積點并不是在它們的頂部而是偏于前方。 這樣,隨著橫向環流不斷作用,不僅是彎道幅度逐漸增大,而是彎道位置也不斷向下游方向 遷移。

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第八章 地面流水的地質作用

三、流水的動能 地面流水在重力作用下,沿斜坡或溝谷,從高處向低處流動,從而不斷將勢能轉變為動能, 其關系可以用下列物理式表達: E=QV2/2 式中:E—流水的動能(又稱為流水的活力) Q—流量 V—流速 地面流水的動能(E)與其負載(L)的關系為: E>L:地面流水除克服負載以外,尚具有對地而的破壞能力,表現為侵蝕作用; E=L :地面流水與負載相平衡,流水無力破壞地面,也不發生堆積,表現為搬運作用; E<L :地面流水的負載超過其活力,流水把多余的搬運物卸載,表現為沉積作用。

第三節 河流的地質作用
河流的剝蝕(侵蝕)作用 河流的搬運作用 河流的沉積作用 一、河流的剝蝕(侵蝕)作用 河流以自身動能并以其搬運固體物質破壞河床,稱為河流的侵蝕作用。 河流侵蝕作用 ? 下蝕 ? 側蝕作用 ? 溯源侵蝕 1、河流的侵蝕作用方式 溶蝕作用:河水將易溶礦物和巖石溶解,促使河床破壞。 沖蝕作用:河水的機械沖擊力引起河床破壞。 磨蝕作用:流水以其攜帶的砂泥和礫石作為工具,磨蝕河床,使其加寬與變深。 1、河流的下蝕作用 河流的水流作用向下切割河床, 使河道不斷加深的過程稱為河流的下蝕作用。 下蝕作用常形 成急流、淺灘、瀑布和 V 形谷。 原因: 1、順坡而下的流水具有垂直向下的運動分量。 2、在河底滾動和跳躍的礫、砂、不斷撞擊河底。 3、由流水中急速旋轉的渦流,促使礫石像鉆具一樣作用于河底,在河底上被鉆出的凹坑的 鍋穴作用。

下蝕作用的過程

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第八章 地面流水的地質作用

河流的下蝕作用形成特殊地貌

急流和瀑布 當河床底顯著起伏不平時,常形成急流和瀑布。 急流:當河床坡度較大,水流湍急形成急流。 瀑布: 當河流從堅硬穩固的巖石流過松軟巖石時, 容易形成跌水的陡坎, 水流具有一定落差, 稱為瀑布。

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第八章 地面流水的地質作用

瀑布一旦形成,其下蝕便更為強烈。在瀑布跌落處下蝕最盛,可以形成深潭。 美國西部紐約州西邊的尼亞加拉河瀑布,落差達 57 m,每年后退約 0.3 m,3 萬年來共后退 10. 4 km

我國黃河壺口瀑布平均每年后退 5 cm。

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第八章 地面流水的地質作用

貴州安順黃果樹瀑布流水從 75 m 高處直瀉而下,景色十分壯觀,是我國最大的瀑布。

河流的縱剖面: 河流從源頭到河口沿著中線的剖面, 常常用河底縱向上不同高度點的連線表 示。入海河流的縱剖面,總體上看是向海傾斜并略向下凹的曲線。

河流的侵蝕基準面:當河流下切使河床降低到某一基準面時,河流就失去繼續下切的能力, 河床不再降低,把這一基準面稱為侵蝕基準面。

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第八章 地面流水的地質作用

河流侵蝕基準面的發展過程

河流的平衡剖面:河流在其形成的初期,多急流與瀑布,河流縱剖面不平滑。由于下蝕和溯 源侵蝕作用,河床上的突起被削去,凹坑被填平,急流和瀑布消失,河流縱剖面逐漸演變成 為平滑的曲線,稱為平衡剖面。

2、河流側向侵蝕作用 河流側向侵蝕:河水沖刷河床兩側以及谷坡,使河床左右遷徙谷坡后退,河床及谷底加寬。 原因:彎道離心力的作用和科里奧利效應 側蝕作用的結果使河流凸岸沉積,凹岸剝蝕后退,河曲加大,形成蛇曲河。

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第八章 地面流水的地質作用

側蝕作用的結果使河流凸岸沉積,凹岸剝蝕后退,河曲加大,形成蛇曲河。蛇曲河最后會裁 彎取直。廢棄的彎曲河道稱為牛軛湖。

如從湖北石首至湖南岳陽之間直線距離僅 87km,但河道長度竟達 240 km,沿線有許多牛扼 湖。 在這一線上, 最近的一次截彎取直是 1970 年 7 月 19 日發生的, 河水沖決了六合坑河彎頸使 原來 20 km 長的河道縮短為不到 1 km

3、河流溯源侵蝕作用 使河流向源頭方向加長的侵蝕作用。在溝頭匯集了斜坡上分散的片流,水流集中,流量和流 速增加,侵蝕能力增強,溝頭遂向上坡延伸。 使河流向源頭方向加長 下蝕作用與側蝕作用的關系 時間上河流發育的早期以下蝕作用為主,隨著坡度減小,逐漸轉為以側蝕作用為主。 空間上河流的上游以下蝕作用為主,河流的下游以側蝕作用為主。

二、河流的搬運作用

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第八章 地面流水的地質作用

方式 ? 拖運又稱牽引搬運: 砂與礫石等較粗碎屑物質, 以滾動、 滑動和跳動方式沿河床底搬運。 ? 懸運:即是粘土、粉砂等較小顆粒,由于流水的紊流作用而呈懸浮狀態進行搬運。 ? 溶運:即易溶巖石及礦物成份溶解于河水,以離子狀態進行搬運。

搬運方式 類型 機械搬運 化學搬運 河流通過機械磨蝕和化學溶蝕對河床進行破壞。 1、機械搬運: 河流對礫石、砂、粘土等碎屑物質的機械搬運。 河流的機械搬運量是非常巨大的。全世界每年輸入海洋的碎屑物質約為 25000Mt, 據 1958 年資料,黃河在包頭站測得的年搬運量為 161Mt,經過黃土高原后,搬運量增大為 1360Mt。在黃土區黃河的最大含砂量可達 42,2900,其支流無定河的含砂量高達 78 %,當地 的俗語說“黃河斗水七升砂” 。 機械搬運方式 ? 推移式:流水對碎屑物產生推力并使其沿床底滑動或滾動。 ? 躍移式: 河流中的碎屑顆粒, 受紊動渦流和不同深度水層流速差所產生的上舉力的作用, 使一些碎屑顆粒時起時落,呈跳躍式移動。 ? 懸移式:當碎屑顆粒重力小于水流產生的上舉力時,顆粒便可在河水中呈懸浮狀態。 機械搬運中的分異作用: 機械搬運中的碎屑物質, 在粒度和比重上服從機械分異作用的規律。 沿一條河流,在上游沉積有礫石、砂礫,到中下游主要是中一細砂,到河口是細砂和粉砂。 機械搬運中的磨圓:在流水的搬運過程中,顆粒由于碰撞、研磨,隨搬運距離愈遠,顆粒會 變得愈圓、愈小。 2、化學搬運 化學搬運作用:真溶液搬運和膠體形式的搬運 真溶液形式的搬運:化學風化作用的產物,以離子形式溶于水中,呈真溶液狀態被搬運。 膠體搬運:化學風化作用產物中的一些元素和化合物,在條件合適時,呈膠體溶液狀態,隨 流水搬運。如難溶的鋁、鐵、錳、硅 等。 三、河流的沉積作用 ——河流搬運的物質由于流量流速的變小,使流水動能減少,搬運能力降低,造成河流搬運 攜帶的碎屑物質沉積下來,形成沖積物。 沉積作用發生的原因 ? 河流的不同部位流速發生變化 ? 河流流量隨氣候或季節的變化 ? 搬運物增加,負荷過重 ? 局部地段河底變平坦,渦流減弱等。 河流沖積物的沉積特征 ? 分選性較好

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第八章 地面流水的地質作用

? 磨圓度較好 ? 成層性較清楚 ? 具有韻律性 ? 具有流水成因的沉積構造 沉積的主要類型 ? 山口沉積作用 ? 谷底沉積作用 ? 河口沉積作用 1、山口沉積作用 山區河流流出山口后,由于地勢平緩,水流分散,搬運物發生大量堆積,常形成規模不等的 扇形堆積體,稱沖積扇。

沖積扇裙

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第八章 地面流水的地質作用

2、 谷底的沉積作用 谷底橫剖面可劃分出四種地形單元 ? 水下槽狀的河床 ? 河床一測由礫、砂堆積而成的斜坡,稱邊灘又稱曲流沙壩 ? 高出邊灘長滿植被而且地形平坦的地區,稱河漫灘 ? 流速減小,使較粗碎屑在河底中部淤積,被水包圍的心灘。

曲流河的沉積相模式(據 Allen,1965,1970) 河床滯留沉積:

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第八章 地面流水的地質作用

從上游搬運來的以及就地侵蝕的物質, 細粒的被帶走, 粗粒物質被留下堆積成不連續的 透鏡體,稱為河床滯流沉積。 其成分復雜,既有陸源礫石,也有河床下伏早期沉積未固結而再沉積的同生泥礫,砂、 粉砂極少。 礫石呈疊瓦狀排列,傾斜方向指向上游。 礫巖呈透鏡狀斷續分布于河床最底部,向上漸變為邊灘沉積。 邊灘與河漫灘 邊灘即曲流沙壩:單向環流將凹岸掏蝕的物質帶到凸岸沉積形成的沉積體。

河漫灘:是邊灘變寬、加高且面積增大的產物。 河漫灘沉積剖面具有二元結構,下部是側向加積的沙粒或礫石等粗碎屑組成的曲流沙壩和 河道底部滯留沉積。上部是洪水越岸作用垂向加積形成的河漫灘沉積物,一般由粉砂、粘土 沉積物構成 心灘 河道寬窄不一,流水從窄束段流入開闊段時,流速減小,致使較粗碎屑在河底中部淤積,形 成心灘。每當洪水期間,心灘就增大淤高,頂部覆蓋了懸移質泥沙,發展成經常露于水面之 上的江心洲,又稱沙島。

河流的入海口(或入湖口) ,河床縱坡降減緩,河道展寬,水流分散,因受海水(或湖水) 的阻滯, 加上海水的頂托作用, 使河水流速大減甚至停止, 將大量的碎屑物在河口進行堆積, 形成一個頂端向陸弧形朝海的巨大三角形堆積體,稱為三角洲。

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第八章 地面流水的地質作用

黃河三角洲 尼羅河三角洲

長江三角洲

第四節 河流的均夷化和去均夷化作用
河流的均夷化:河流通過長期的侵蝕與沉積,河流下切能力逐漸衰減,河流縱剖面逐漸均夷 化。即為河流衰老的過程。 去均夷化作用:河流均夷化的因素一旦改變,如地殼上升,河流獲得新的能量,下蝕復蘇, 稱為去均夷化作用或稱河流回春。 在去均夷化作用下,河流將塑造深切河曲與河流階地。 深切河曲 在寬闊平坦谷底上的自由河曲,由于地殼上升或海面下降,使侵蝕基準面降低,河流重新下 蝕,逐步下切到基巖之中,形成“V”形深谷的奇特景觀。 如四川嘉陵江

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第八章 地面流水的地質作用

世界上著名的是美國國家公園—科羅拉多大峽谷(San Juan 峽谷)

河流階地 均夷化的河流因去均夷化作用而重新下蝕時, 原來的谷底呈階梯狀殘留在新的谷坡上, 成為 在河谷兩坡的階梯狀地形,稱為河流階地。

河流階地

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第八章 地面流水的地質作用

根據階地組成和結構 堆積階地:階地面和階地斜坡全是由河流沉積物質組成,無基巖暴露。 侵蝕階地:階地斜坡上基巖裸露,階地面上僅有零星河流沉積物分布。 基座階地:階地下方有基巖暴露,上部為河流沉積物組成。 河流階地

Ⅰ 一級階地,堆積階地;Ⅱ 二級階地,基座階地;Ⅲ 三級階地,侵蝕階地;

河流小結
一個水系通常由三部分組成 ? 位于上游的支流匯集區; ? 位于中下游的干流區; ? 位于水系末端的河口區。

支流匯集區及上游河段:多為山區,坡度大,由許多大大 小小的支流組成,水流湍急,多見險灘與峽谷、瀑布等, 如長江上游 (宜昌以上河段) , 聞名于世的三峽即在于此處。 河谷形態多呈“v”字型。

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第八章 地面流水的地質作用

位于河流中下游的干流區 :地形上多為丘陵與平原,河床縱坡平緩,流速緩慢,水流平穩。 支流不斷注入,水量豐富,如長江宜昌以下直至江蘇鎮江。

長江武漢段 位于河流下游的的河口區:地勢開闊平緩,河谷斷面形態為“碟形谷” ,是河流注入湖泊或 海洋的地段。河口區大多發育三角洲,如我國黃河三角洲。

黃河三角洲

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第八章 地面流水的地質作用


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