第十章：河流及其地質(zhì)作用課件

1、第九章 河流及其地質(zhì)作用1.河流概述 2.河流的侵蝕作用 3.河流的搬運(yùn)作用 4.河流的沉積作用 5.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響1.河流概述河流是陸地上有固定流向的水流或是降水或地下涌出的水重力作用下經(jīng)常性或周期性沿流水本身侵蝕而成的槽狀洼地流動(dòng)的水體1.河流概述河流是陸地上最活躍、最強(qiáng)烈的外動(dòng)力地質(zhì)作用。落基山脈中間的河流蛛網(wǎng)似的河流，從庫(kù)車大峽谷流過河流的構(gòu)成河水河谷河谷：由谷底、谷坡、河床構(gòu)成谷底河流底部平坦的部分河床谷底常為河水占據(jù)的部分.谷坡高出谷底的兩側(cè)的斜坡部分河流地貌1.河流概述河流的形成由片流、洪流發(fā)展而來。 片流 沿山坡均勻流動(dòng)的網(wǎng)狀細(xì)流， 片流的侵蝕作用使山坡松散層產(chǎn)生

2、破壞。 洪流: 面狀流水匯聚成的暫時(shí)性線狀流水.片流地貌片狀侵蝕流水作用流水的線狀侵蝕河流流水的種類：層流紊流環(huán)流(單向，雙向）層流紊流河水的運(yùn)動(dòng)形式：環(huán)流：水質(zhì)點(diǎn)作螺旋狀運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)跡線在橫剖面上投影為環(huán)行。渦流：水質(zhì)點(diǎn)繞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸與河底近于垂直。環(huán)流E = 1/2 QV2 Q 流量 V 流速流量單位時(shí)間內(nèi)通過一定過水面積的水量取決于流域面積， 降水量 。流速單位時(shí)間水流過的距離。取決于河床坡度，橫剖面形狀和大小，負(fù)荷類型； 河流的動(dòng)能Stream flow within a channel is most rapid near the center.河流地質(zhì)作用河流地質(zhì)作用河流對(duì)地表的改

3、造過程河流地質(zhì)作用的類型侵蝕搬運(yùn)沉積河流地質(zhì)作用的特點(diǎn)以機(jī)械作用為主化學(xué)作用較弱河流地質(zhì)作用的機(jī)制河流動(dòng)能決定了河流機(jī)械作用的強(qiáng)度2河流的侵蝕作用河流的侵蝕作用河水在流動(dòng)過程中，以自身動(dòng)能和所搬運(yùn)的物質(zhì)對(duì)地表的破壞作用。河流侵蝕作用的分類：下蝕側(cè)蝕2河流的侵蝕作用河流的侵蝕機(jī)制 溶蝕作用河水溶解礦物和巖石，破壞河床。水力作用河水及攜帶物的機(jī)械沖擊力破壞河床。磨蝕作用流水以其攜帶的砂、礫對(duì)河床巖石的磨損，同時(shí)流水中的礫、礫本身被磨損河水及攜帶物對(duì)河床的機(jī)械作用河水及攜帶物對(duì)河床的機(jī)械作用2河流的侵蝕作用河流侵蝕作用的分類：下蝕側(cè)蝕2河流的侵蝕作用下蝕（底蝕）流水對(duì)河底巖石侵蝕并使河床下切。下蝕的

4、原因流水向下的運(yùn)動(dòng)分量沖刷河底流水?dāng)y帶的固體物對(duì)河底的磨蝕雙向環(huán)流作用：河水涌入峽谷，河床峽谷中雙向環(huán)流流水使峽谷加深2河流的侵蝕作用下蝕結(jié)果溯源侵蝕渦流作用形成的凹坑侵蝕基準(zhǔn)面下移下蝕作用結(jié)果溯源侵蝕-由于下蝕作用使河流向源頭方向伸長(zhǎng)（加長(zhǎng)）我國(guó)黃河壺口瀑布cm/年（退）北美尼亞加拉瀑布0.3m/年a2a1a3瀑布后退-溯源侵蝕的一種形式 下蝕最強(qiáng)烈的是瀑布地區(qū)美國(guó)和加拿大邊界的尼亞加拉瀑布(世界第一) 貴州省黃果樹瀑布群中的黃果樹瀑布 為最大一級(jí)落差58M,寬約20M.黃 河 壺 口渦流作用形成的凹坑渦流作用形成的凹坑渦流作用形成的凹坑渦流作用形成凹坑2河流的侵蝕作用侵蝕基準(zhǔn)面河流下蝕作用

5、的極限面。當(dāng)河流下蝕到其補(bǔ)給水體水面時(shí)，下蝕作用停止，則補(bǔ)給河流的水體的水面就是河流的侵蝕基準(zhǔn)面。2河流的侵蝕作用侵蝕基準(zhǔn)面河流下蝕作用的極限面。河流的最終侵蝕基準(zhǔn)面海平面沿河流縱剖面可分出多個(gè)區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面總基準(zhǔn)面地方基準(zhǔn)面？Base level 河流基準(zhǔn)面的意義：控制河流發(fā)育基準(zhǔn)面上升，水流的挾沙能力降低，發(fā)生淤積；基準(zhǔn)面下降，水流侵蝕作用加強(qiáng)， 由下游開始向上游發(fā)生溯源侵蝕。河流局部侵蝕基準(zhǔn)面（湖水面）侵蝕基準(zhǔn)面（海平面）美國(guó)猶他州河流下切作用形成的深切曲流2河流的侵蝕作用河流平衡剖面河流不發(fā)生侵蝕，也不發(fā)生沉積作用時(shí)剖面為河流平衡剖面達(dá)到平衡剖面的河流，其沖積力與河床的阻力相等，河流既

6、不發(fā)生侵蝕，也不沉積。平衡即使在一定條件下能夠達(dá)到也只是暫時(shí)的, 不平衡是絕對(duì)的河流平衡剖面與侵蝕基準(zhǔn)面2河流的侵蝕作用側(cè)蝕側(cè)蝕作用產(chǎn)生原因: 水流慣性力流水沖擊力 離心力 合力 科利奧里力 橫向力 河流側(cè)蝕作用示意圖2河流的侵蝕作用側(cè)蝕 河道彎曲,曲率增大 側(cè)蝕作用結(jié)果 河床側(cè)移(曲流) 河谷加寬,成碟形 側(cè) 蝕 作 用 離心力、克利奧里力 與側(cè)蝕作用的關(guān)系 (北半球)A. 彎道右彎,水流沖擊合力小 侵蝕力小. G水流慣性力P-彎道離心力F-克利奧里力V-水流流向 B. 彎道左彎,水流沖擊合力大,侵蝕力大 G GP水流經(jīng)彎道時(shí),凹岸水面升高,凸岸水面下降,形成水面橫比降.水質(zhì)點(diǎn)在橫比降作用下

7、,產(chǎn)生橫向力F;同時(shí)水質(zhì)點(diǎn)受到離心力P的作用,P與F的合力Q決定水質(zhì)點(diǎn)的最終運(yùn)動(dòng)方向. 水體上層,P離心力F橫向力, Q合力向右; 距河底水深1/3的O點(diǎn)處, Q合力O水體下層, P離心力F橫向力, Q合力向左. 注:水面橫比降=h/河面寬度 FPQ環(huán)流h O凸岸沉積凹岸侵蝕凸岸凸岸凹岸凹岸凹岸凸岸的判斷：發(fā)生堆積的岸為凸岸側(cè)蝕的結(jié)果：河床彎道處曲率增大都江堰二千多年前李冰父子利用河流的曲流原理,修建了都江堰第一個(gè)曲流處,利用凹岸和凸岸,設(shè)置了魚嘴工程, 江水一分為二,清水入內(nèi)江,泥沙濁水入外江.引水工程寶瓶壺設(shè)于凹岸處,將清水引向成都平原,而泥沙礫拋向凸岸,并被水流沖走飛沙堰在枯水期將江水臺(tái)

8、高,引入寶瓶口,洪水時(shí),多余的水將越過飛沙堰流走.側(cè)蝕結(jié)果-在平坦寬闊的沖積平原上的河流彎道 自由河曲河流在平坦寬闊的沖擊平原上流動(dòng)時(shí)，側(cè)蝕作用強(qiáng)烈彎道自由發(fā)展，彎曲加大，河床在平面上蜿蜒回環(huán)。彎曲很多時(shí)，稱蛇曲。自由河曲及牛軛湖的形成。牛軛湖的形成自由河曲的某一段上，兩對(duì)的彎道溝通，棄廢的部分河道形成了牛軛湖。 亞 馬 遜 河 河 段 上 的 牛 軛 河下蝕、側(cè)蝕作用的關(guān)系河流在運(yùn)動(dòng)過程中下蝕、側(cè)蝕同時(shí)進(jìn)行，僅在不同河段上表現(xiàn)度不同。上游：地形起伏大，河床坡度陡，下蝕作用為主。中、下游：地形相對(duì)平緩，側(cè)蝕為主。3 河流的搬運(yùn)作用河流的搬運(yùn)作用河流將攜帶物質(zhì)向下游方向搬運(yùn)搬運(yùn)方式：機(jī)械搬運(yùn)化學(xué)

9、搬運(yùn)3 河流的搬運(yùn)作用機(jī)械搬運(yùn)懸移搬運(yùn)躍移搬運(yùn) 推移搬運(yùn)3 河流的搬運(yùn)作用懸移搬運(yùn)搬運(yùn)物質(zhì)粒徑一般0.1mm，這些細(xì)小顆粒一旦被水流掀起后就不易沉降。3 河流的搬運(yùn)作用躍移搬運(yùn)近河流底部搬運(yùn)物質(zhì)在水流不穩(wěn)定，具有向上垂直分力與迎面壓力同時(shí)作用下產(chǎn)生的移動(dòng)其粒徑一般為0.10.25mm向上垂直分力顆粒重力時(shí)，顆粒呈跳躍式前進(jìn)3 河流的搬運(yùn)作用 推移搬運(yùn)搬運(yùn)物質(zhì)沿底面滾動(dòng)或滑動(dòng)顆粒較粗3 河流的搬運(yùn)作用推移搬運(yùn)礫石最大扁平面傾向指向上游古河流的流向懸運(yùn) 躍運(yùn)推運(yùn)流水搬運(yùn)物質(zhì)的方式3 河流的搬運(yùn)作用化學(xué)搬運(yùn)溶運(yùn)：以溶液及膠體的形式進(jìn)行搬運(yùn)。 可溶鹽類： 以鈣、鎂的碳酸鹽類為主。 膠體溶液： SiO2

10、、 Al2O3 3 河流的搬運(yùn)作用流速與搬運(yùn)的關(guān)系流速大：搬運(yùn)量大，搬運(yùn)的碎屑物粒度大；流速?。簯腋∽兺埔? 河流的搬運(yùn)作用搬運(yùn)物的性質(zhì)與搬運(yùn)方式粗砂、礫石-推移搬運(yùn)(滑動(dòng)、滾動(dòng)、跳躍)，搬運(yùn)距離近。粉砂、泥-懸浮搬運(yùn)，搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)。4.河流的沉積作用河流的沉積作用河流搬運(yùn)力降低時(shí)，搬運(yùn)物沉積的過程沉積作用的類型機(jī)械沉積化學(xué)沉積生物與生物化學(xué)沉積4.河流的沉積作用河流搬運(yùn)力降低的原因河流的動(dòng)能減小(流速，流量減小)化學(xué)條件改變4.河流的沉積作用河流的動(dòng)能減小(流速，流量減小)流速降低，機(jī)械搬運(yùn)物沉積于河流凸岸，河流入湖、海處?；瘜W(xué)條件改變使溶解狀態(tài)搬運(yùn)的物質(zhì)發(fā)生沉淀。4.河流的沉積作用沉積原理

11、 機(jī)械沉積原理坡度降低、來水量少、流速下降過水面積增大含砂過飽合頂托作用4.河流的沉積作用沉積原理 化學(xué)沉積過飽和沉積(鹽湖沉積)膠體沉積(電解質(zhì)改變)生物沉積遺體堆積生物化學(xué)沉積藻類、珊瑚-Ca艸形成的礁體沉積物的主要的沉積場(chǎng)所(空間分布)：河床坡度變緩的部位；河床變寬的部位；河床的凸岸；河流的出口處；4.河流的沉積作用4.河流的沉積作用機(jī)械沉積分異大而重先沉積，小、輕的物質(zhì)后沉積沖積物河流沉積的碎屑物質(zhì)4.河流的沉積作用沖積物的主要特征：1.分選性好 2.磨圓度好 3.層理清晰 4.韻律性 5.具流水成因的構(gòu)造特征 4.河流的沉積作用沉積物的分選性沉積物的粗細(xì)均勻性。沉積物粒徑均勻，分選好

12、；粒徑懸殊則分選性差。水動(dòng)力季節(jié)性變化洪水期沉積顆?？菟诔练e顆粒冬季顏色夏季顏色粗細(xì)深淺從上游至下游: 沉積物顆粒由粗變細(xì),棱角變無4.河流的沉積作用河流沉積物特征差異的原因4.河流的沉積作用河流沉積的空間分布格局河谷河床沉積心灘：邊灘河漫灘河口的沉積作用三角洲沉積4.河流的沉積作用河床沉積河床河水經(jīng)常流動(dòng)的地方其沉積顆粒較粗有較好的交錯(cuò)層理河床沉積隨著水位的季節(jié)性而有規(guī)律變化Typical Stream Cross-sections4.河流的沉積作用心灘河床中間的沉積地貌，平水位時(shí)（枯水期）高出河面，洪水期被淹沒。平面上梭形、長(zhǎng)軸平行于流向；雙向環(huán)流是形成心灘的主要原因，支流的相互頂托而形

13、成，外來障礙物也可形成心灘。 4.河流的沉積作用心灘雙向環(huán)流江心洲：心灘增大，或幾個(gè)心灘連在一起洪水期亦露出水面的”心灘”。4.河流的沉積作用湘江的水陸洲由心灘發(fā)育而成邊灘：河流彎道處凸岸堆積新月形，向下游和河心方向傾斜。邊灘形成機(jī)理邊灘凸岸沉積凹岸侵蝕凸岸凸岸凹岸凹岸單向環(huán)流邊灘形成機(jī)理位于云南省石鼓的長(zhǎng)江第一灣.見邊灘、心灘、河漫灘、侵蝕的凹岸、堆積的凸岸邊灘心 灘河 漫 灘河流邊灘 盧森堡4.河流的沉積作用河漫灘:邊灘變寬、加高且面積增大的產(chǎn)物高出河床，平坦谷地洪水時(shí)可淹沒，枯水期出露4.河流的沉積作用河漫灘構(gòu)成特點(diǎn)河漫灘在沉積上具有二元結(jié)構(gòu)(河漫灘相物質(zhì))特征下部較粗礫石或砂組成上部粒

14、徑較細(xì)粉沙，亞粘土組成流速較慢的水流沉積形成。4.河流的沉積作用河漫灘的二元結(jié)構(gòu)：河床在侵蝕作用下常發(fā)生左右遷移河漫灘之處，常是地史中的河床位置較細(xì)的河漫灘沉積之下，有河床的粗顆沉積。平行于河床的壟狀堆積，洪水期，河水水量加大，溢出河巖。當(dāng)溢出兩岸時(shí)，流速聚然減低，河水中攜帶的較粗物質(zhì)在緊靠河床的邊緣部大量堆積下來，形成自然堤.河谷沉積相平面與剖面結(jié)構(gòu)早期沉積天然堤邊灘河漫湖泊決口扇堤牛軛湖沉積河床沉積 河床沉積河漫灘沉積河床河漫灘河谷分類 ( 按橫剖面 ) ：V 形谷-上游侵蝕U 形谷-平原侵蝕碟形谷-下游侵蝕V 形谷-侵蝕作用為主4.河流的沉積作用河口沉積（三角洲沉積）河流在入海（湖）口處

15、的沉積稱三角洲沉積。三角洲頂端指向河流方向表面平坦向湖、海方向傾斜，其上常有沼澤分布。河口處沉積物中有機(jī)質(zhì)豐富，常形成石油和天然氣等有機(jī)礦產(chǎn)Wave vs. Tidal Deltas4.河流的沉積作用三角洲沉積形成條件河口流速變緩，水域擴(kuò)大，碎屑物沉積河水中的膠體物與海、湖水中不同電荷電解質(zhì)作用產(chǎn)生沉淀三角洲保存條件 河流的機(jī)械搬運(yùn)量較大； 近河口處坡度緩，海水淺； 近河口處無強(qiáng)大的波浪和潮流沖刷4.河流的沉積作用三角洲剖面三重層結(jié)構(gòu)（剖面結(jié)構(gòu)）頂積層（前積層增高到河床高度時(shí)，隨著三角洲向海方向推移，前積層上的近于水平的河床沉積）前積層（三角洲沉積的主體。河水帶的大量泥砂沉積組成）底積層（河流

16、帶來的懸浮物質(zhì)及膠體物質(zhì)沉積形成了底積層，顆粒細(xì)，以粉砂和粘土為主。三角洲內(nèi)部的三重層結(jié)構(gòu)三角洲的演化洪流沉積作用產(chǎn)物: 洪積物，洪積錐，洪積裙成分: 流經(jīng)區(qū)的礫石，砂，粉砂，粘土位置:山地平原交界處沖溝口4.河流的沉積作用洪積扇洪積物特點(diǎn)分選性和磨圓度較差，扇頂部分沉積物比較粗，向著扇體邊緣逐漸變細(xì)，及至扇底前緣可出現(xiàn)粘土物質(zhì)。坡積裙 加州不同類型的河流階地具有不同的成因機(jī)制。河流階地按成因可以分為：堆積階地侵蝕階地基座階地沖積物河漫灘沖積物河流基 巖階地地貌（river terrace）階地地貌（river terrace）階地地貌（river terrace）階地形成第一階段:河流拓寬谷

17、底，形成寬闊河漫灘第二階段河流強(qiáng)烈下切（undercut），原河漫灘高出于一般洪水位之上形成階地階地地貌（river terrace）階地形成的影響因素構(gòu)造運(yùn)動(dòng)整體抬升掀斜抬升拱曲型抬升斷裂抬升氣候變化干濕變化：雨期 間雨期冷暖變化：冰期 間冰基面升降河流系統(tǒng)自身運(yùn)動(dòng)河流地貌侵蝕與沉積作用的綜合- 谷 地 貌 單 元河流地貌按地質(zhì)作用分侵蝕地貌沉積地貌綜合地貌侵蝕地貌侵蝕河床、侵蝕階地、谷地、谷坡；河流地貌沉積地貌心灘、江心洲、河漫灘、堆積階地、自然堤、沖積平原、洪積扇、河口三角洲等。河流地貌綜合地貌牛軛湖構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱地區(qū)河流的演化表現(xiàn)出連續(xù)而又有階段性的特征。其演

18、化過程-分為初（幼年期）、中（壯年期）、晚（老年期）三期，對(duì)應(yīng)上、中、下游幼年期：地面的抬升，河流下切，河谷深狹，谷坡陡峻，接近30或更陡。河谷近似“V”字形。水系尚未充分發(fā)育，河網(wǎng)密度小，地面分割微弱分水嶺地帶廣闊，分水嶺頂部分布有大片平坦的原始地面。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱地區(qū)初（幼年期）(上游) ，下蝕為主，河谷深切，河床坡度大縱剖面呈階梯狀，河谷較直形成V形峽谷及急流瀑布沉積物分選差、粒度大壯年期：河流下切旁蝕作用加強(qiáng)河谷逐漸展寬，地面的切割密度、深度加大河間分水嶺地帶逐漸變窄山坡逐漸變緩，嶺脊變圓渾形成山坡形態(tài)和平緩起伏的渾圓狀地貌。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響構(gòu)造運(yùn)

19、動(dòng)微弱地區(qū)中期（壯年期）(中游)下蝕作用減弱、河床坡度減小側(cè)蝕作用占主導(dǎo)地位，河谷加寬，形成曲流，橫切面“U”形出現(xiàn)心灘、邊灘、河漫灘各種形態(tài)的沉積老年期：主要為旁蝕和堆積，下蝕作用已很微弱形成廣闊的谷地平原，山坡更平緩，坡麓堆積與谷底連成一片分水嶺山體縮小以至消失形成準(zhǔn)平原地貌。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱地區(qū)晚期老年期(下游)河床坡度進(jìn)一步變緩，微弱波狀起伏側(cè)蝕作用不再加寬河谷，僅使河流擺動(dòng)形成蛇曲和牛軛湖Process of river構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)形成多級(jí)河谷由河谷階地表現(xiàn)階地河流重新下蝕，原來谷底河漫灘呈階梯狀殘留在新的谷坡上河流階地示意構(gòu)造

20、運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響河谷階地橫剖面上河谷坡地出現(xiàn)的階梯狀沉積體不被洪水淹沒.每一級(jí)階地由一平坦階面和一陡坎組成。階面微向下游和河床傾斜階地沉積物具有二元結(jié)構(gòu)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響河谷階地產(chǎn)生的原因地殼上升時(shí)，河谷下蝕；地殼停止上升，河谷側(cè)蝕為主，發(fā)生沉積循環(huán)上過程，河漫灘提高出水面形成河谷階地，形成多級(jí)的河流階地河流階地的存在反映了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和河谷發(fā)育的平穩(wěn)和突變的雙重性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響階地由下往上，形成時(shí)代由新老，以數(shù)字命名階地：一級(jí)，二級(jí)，三級(jí)階用城鎮(zhèn)命名，如雨花臺(tái)階地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)河流地質(zhì)作用的影響河谷演化趨勢(shì)第一階段：強(qiáng)烈下蝕作用的第二階段：側(cè)蝕為主的寬緩河谷河谷演化的循環(huán)侵蝕基準(zhǔn)面下