《河流地质作用》PPT课件.ppt

第四章 陆地水的地质作用,第四章 陆地水的地质作用,掌握：河流侵蚀作用、侵蚀基准面的概念；下蚀作用及其形成的地貌和演化趋势；侧蚀作用及其演化趋势；河流的机械搬运作用；河流发生沉积作用的原因及沉积物和沉积地形（河漫滩二元结构，三角洲的特征）；岩溶发育的条件；主要岩溶地形；冰川的刨蚀作用及主要冰蚀地形；冰碛物的特点了解：潜水面的概念；河谷要素；片流和洪流的地质作用；洪积物的特点；地下水的沉积作用和沉积地形；冰川的沉积作用及沉积地形；冰期和间冰期的概念。,陆地水的分类和运动特点,陆地水分为：地面流水、地下水和冰川三大类。地面流水是指沿陆地表面流动的液态水体。常年性流水 地面流水 片流 暂时性流水 洪流,第一节：地面暂时性流水的地质作用,了解：片流的地质作用洪流的地质作用冲沟和洪积扇,英文术语,Sheet flow，flood flow，sheetwashProluvial fan，slope wash,片流，洪流，片流洗刷作用洪积扇，坡积物,一、片流和洪流的概念,地面流水分为常年和暂时性流水。常年性流水具有稳定的水源补给和固定的水道。暂时性流水分为片流和洪流。sheet flow是指沿斜坡无固定水道的面状水流，水层薄，速度慢，网状分布。flood flow是指沿沟谷流动的水流，由片流汇集到沟谷中形成的，流速快，流量大，有固定水道。,片流、洪流、河流关系图,.,片流,洪流,河流,二、片流的地质作用,片流的地质作用：对风化壳表层的面状机械侵蚀作用sheetwash片流也可冲蚀坡面，形成线状沟槽。片流可将冲刷、冲蚀产物搬运到坡角沉积形成沉积物，称作坡积物slope wash。冲刷作用的影响因素：降雨量、降雨强度、坡角、斜坡岩性，植被。,斜坡上的洗刷作用分带,洪流：片流汇聚而成。洪流的侵蚀作用：洪流以自身的动力及携带的泥沙、石块对沟谷的冲蚀和磨蚀作用。发育冲沟，多为“V”字型。洪流的搬运作用：洪流以自身的动力将堆积物及侵蚀产物搬离原地的作用。机械搬运作用为主、沉积物大小混杂，分选差。,三、洪流的地质作用,洪积扇proluvial fan：当洪水出沟口后，因地形开阔，水流分散，流速迅速下降，洪流的活力急剧降低，所挟带的碎屑物迅速堆积下来组成扇状的沉积地形，称为洪积扇。其沉积物称为洪积物proluvium 相似的词eluvium,三、洪流的沉积作用,洪积扇,三、洪流的沉积作用,洪积物特点：扇顶部位，沉积物厚度大，颗粒粗，通常由砾和沙组成。在扇边缘处，沉积物厚度小，颗粒细，多由泥、沙组成。分选性较差，具有一定的磨圆度。,洪积物,这就是洪积物。,洪积物,第二节 河流的地质作用,第二节 河流的地质作用,掌握：河流侵蚀作用、侵蚀基准面的概念；下蚀作用及其演化趋势；侧蚀作用及其演化趋势；河流的搬运作用；河流发生沉积作用的原因及沉积物和沉积地形了解河水的运动特点,英文术语,Laminar flow,turbulent flow,circular currentRiver valley,drainage systemVertical erosion,lateral erosionBase level of erosion,River captureMeander,cut-off,ox-bow lake,Alluvium,valley flat,flood plain,delta,（一）、地面流水的活力与负载（二）、地面流水的运动特征（三）、河流的分区（四）、河谷形态要素,一、河流的一般知识,河流是在重力作用下，集中于地表凹槽内的经常性或周期性的天然水道的通称。河流沿途接纳很多支流，形成复杂的干支流网络系统，这就是水系。多数河流以海洋为最后归宿，另一些河流注入内陆湖泊或沼泽，或消失于荒漠中，于是分别形成外流河和内陆河。,1 河流的基本知识,水系与流域,分水岭,干流河谷,Geode,每一条河流都有它的河源和河口。河源是河流的发源地，指最初具有地表水流形态的地方。河源以上可能是冰川、湖泊、沼泽或泉眼。河口是指河流与海洋、湖泊、沼泽或另一条河流的交汇处，经常有泥沙堆积，有时分汊现象显著，在入海、湖处形成三角洲。在河源与河口之间是河流的干流，一般可划分为上、中、下游三段。各段在水情和河谷地貌上各有特色。,河流动力系统,河流动力系统,上、中、下游,河源,河口,细沟 切沟 冲沟 坳谷 水 系 格 式树枝状 羽毛状 同心或放射状 洪积物透镜体汇集 搬运 散流,沟 谷 类 型,水 系 格 式,水位是指河流中某一绝对基准面或测站基准面上的水面高程，受到气候变化、海平面升降、人类活动和新构造运动的影响。基准面是量算高程的起点（零点）。绝对基准面是以某一河口的平均海平面为零点的基准面。中国规定统一采用青岛平均海平面为绝对基准面。,河流水位及其变化,河流的水位达到某一高度，使沿岸城市、村庄、建筑物、农田等受到威胁的水位称为洪水位。洪水则是指短时间大量降水在河槽内形成的特大径流。,河流水位及其变化,根据一年内河流水位和水情的变化，还可以划分出不同的水情特征期：河流处于高水位时期称为汛期：河流处于低水位的时期称为枯水期；河流处于中常水位的时期称为平水期；河流封冻的时期称冰冻期。,河流水位及其变化,（一）地面流水的活力与负载,流水的活力：a=1/2mv2流水的负载：流水所克服的阻力（l）活力与负载间的关系al,流水除克服阻力外，还有剩余的动能，流水表现出以侵蚀破坏地表为主；a=l,流水的活力基本全部克服负载，流水表现出以搬运携带物为主，侵蚀和沉积作用处于平衡状态；al，流水的活力小于负载，流水表现出以沉积作用为主,（二）地面流水运动特点,地面流水的运动状态：根据水质点的运动轨迹分 为层流、紊流、环流。层流：当水流平缓、河底无障碍物时，水质点的 运动方向与流水一致。紊流：水质点的运动方向任意改变。环流：水质点绕流水方向作螺旋状有规律的运动。可分为单向环流和双向环流。,层流,河水的运动方式,紊流,环流,河流横向环流示意图,（三）河流的分区,上游区：紧接河源、河谷窄、纵坡降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈阶梯状并多急滩瀑布的河段。河谷为“V”字型中游区：水量逐渐增加，但纵坡降降已经缓和，流水下切力减小，河床位置比较稳定，侵蚀和堆积作用大致平衡，纵断面往往呈下凹平滑曲线。以侧蚀作用为主。下游区：河谷宽广，地形平坦，河道弯曲，河水流速小而流量大，沉积作用显著，沙滩、沙洲到处可见。以沉积作用为主。河口区：河流与海洋、湖泊、沼泽或另一条河流的交汇处。,长江上游的虎跳峡上游：格拉丹东宜宾,长江中游：巫峡中游：宜宾宜昌,长江下游武汉,长江口,（四）河谷形态要素,河谷：被河水开凿和改造的线状谷地谷坡：河谷两侧的斜坡谷底：由谷坡所限定的平坦部分河床：谷底中常年有水流的地方谷底、谷坡和河床称为河谷的三要素。,河谷形态要素图,河 谷,谷 底,河 床,阶地,河漫滩,谷坡,河流地质作用的分类,河流的侵蚀作用：河水及所携带的碎屑物在运动过程中对河谷的破坏作用。可分为机械侵蚀和溶蚀两大类。机械侵蚀按侵蚀作用的方向又分为下蚀作用和侧蚀作用。河流的搬运作用河流的沉积作用,下蚀作用定义：河流以自身的动力及挟带的泥沙对河床底部产生破坏、使河谷加深、加长的作用。影响因素：纵坡降、水量、含沙量、河床岩性等。形成的地形：.在上游区或山区因下蚀作用河谷多为“V”字型。.谷底在纵向上呈阶梯状。瀑布发育。,二、河流的下蚀作用,Niagara Falls,尼亚加拉瀑布素描图,黄河壶口瀑布,黄果树瀑布,二、河流的下蚀作用,3.向源侵蚀:河流下蚀作用使河谷向源头方向伸长的过程。4.河流袭夺现象：河流向源侵蚀的速度不同，先期到达分水岭的河流常夺取另一条河流的河水现象。,向源侵蚀与河流袭夺,侵蚀基准面,河流注入的水体水面是河流下蚀作用的极限面，称为侵蚀基准面。局部侵蚀基准面：,侵蚀基准面与局部侵蚀基准面的关系,河流的平衡剖面,河流侵蚀基准面位置稳定不变，河流长期下蚀作用，使河床的纵坡降减小，陡坎阶梯消失，下蚀作用与沉积作用达到动态平衡此时的河流纵剖面称河流的平衡剖面。该剖面为以下凹的平圆滑曲线，上游陡，下游平缓趋向河流的侵蚀基准面。,大坝建造前后河流的剖面变化,2,1,2,2,1,1,河谷加积,三峡大坝,侧蚀作用：河水及其携带的碎屑物对河床两侧和河谷谷坡产生的破坏作用。结果：河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽。,三、河流的侧蚀作用,河流的凸岸和凹岸,侧蚀作用地形及演化趋势,1.侧蚀作用使两岸后退谷底变宽。2.因凹岸后退、凸岸沉积前伸，河流不断弯曲形成河曲。3.河床两岸突出地形不断被削平，河谷越来越宽和平直，而河床越来越弯曲，形成蛇曲。4.洪水期冲垮曲颈会发生截弯取直。5.截弯取直后废弃的河道演变为牛轭湖,侧蚀作用的过程及河曲、蛇曲的形成,水流方向,侧蚀作用的发育过程,裁弯取直与牛轭湖,密西西比河中下游流域地貌,武汉1998年洪水,长江荆江段的蛇曲,石首,监利,牛轭湖,刚刚截弯取直的河曲,牛轭湖,二、河流的搬运作用,1、河流搬运作用的三种方式2、河流的搬运力和搬运量3、河流搬运过程中的分选和磨圆4、河流的化学搬运作用,1、机械搬运作用的三种方式,推移式、跳跃式、悬移式 推移式：河水对碎屑物产生推力，使其沿河床底部滚动或滑动。跃移式：沙粒在河水的推动力和紊流产生的上举力的共同作用下，沿河底跳跃向下游迁移。悬移式：颗粒的重力小于水流产生的上举力，颗粒在水中呈悬浮状态搬运。,冲积物的机械分选与磨圆,分选从粒度，比重和形态三方面进行：（粒度大小）：巨砾砾石（鹅卵石）砂粉砂粘土（矿物比重）：金黄铁矿铬铁矿石英石墨琥珀（搬运物形态）：等轴粒状条状板状磨圆（普遍适用）：圆 次圆次棱 棱角状,河流机械搬运物的运动方式 与磨圆示意图,推移式,跳跃式,悬移式,椭圆状,棱角状,2、河流的搬运力和搬运量,河流机械搬运的能力：搬运最大碎屑颗粒的能力。与流速，流量有关河流的搬运量：河流搬运的泥沙的多少。除了与搬运力有关，还与地表岩性、片流洪流的发育程度、碎屑物的供给量有关。,3、河流搬运的分选和磨圆,分选：河流流速的变化，造成搬运物按粒径大小、密度不同彼此分离的现象，称分选或机械分异作用。磨圆：搬运物在搬运过程中发生碰撞，棱角状的颗粒趋于圆化的作用，称磨圆作用。,4、河流化学搬运作用的特点,河水对可溶性物质和胶体物质的搬运称化学搬运或溶运作用。河水溶运能力主要取决于河水的性质及流经地的岩石性质。,沉积作用：被各种介质搬运的物质在介质的动能减小或物理化学条件发生变化时,在新的环境中堆积下来的过程。,三、河流的沉积作用,1、河流的沉积作用的特点：,1.以机械沉积为主,一般不发生化学沉积。2.机械沉积服从于机械沉积分异规律:一般情况下,河流的流速从上游到下游呈规律性递减,其搬运能力逐渐减弱,因而出现从上游到下游从大颗粒、比重大的颗粒逐渐发展到小颗粒、轻颗粒依次沉积的规律。,.,2、河流机械沉积分异作用示意图,砾,粗沙,中沙,细沙,粉沙,琥珀1,石墨2,石英3,磁铁矿5,金18,按大小,按密度,3、河流沉积物特点,河流沉积物称为冲积物（alluvium）:具有一定的分选性和磨圆度,一般上游分选磨圆较差,下游较好；砂砾层多具斜层理,粉砂和泥质多具水平层理。,顺直河流沉积：a 沉积作用及沉积地形：受横向环流状况控制。平水期，表流向中央集中，底流向两侧散射，使侵蚀作用主要发生于河床中央，在河床两侧发生堆积，形成滨河沙坝（或浅滩）。洪水期,表流从中央向两侧流动，底流从两岸向中央汇聚,碎屑物堆积在河床中央,形成心滩。心滩不断增长,其露出水面时称为江心洲。,4、河谷中的沉积作用,顺直河道平水期和洪水期的横向环流,平水期 洪水期,顺直河道的沉积物特征,b 沉积物特点：底部一般颗粒较粗，具有一定的分选性，其长轴多呈与河流流向垂直的方向分布，最大扁平面向上游倾斜，呈叠瓦状排列。上部往往较细，以细砂、粉砂和粘土为主。,曲流河沉积:a 沉积作用过程：弯曲河流中较粗的砂砾在靠凸岸一侧的河床中沉积,并随凸岸的迁移而扩展,称为边滩沉积,其高度与平水期水位相当,在洪水期溢出河床的浑浊河水进入河漫滩,沉积较细粒物质,称为河漫滩沉积。,4、河谷区的沉积作用,冲积物的二元结构,b 河流冲积物的二元结构:河漫滩的冲积物,下部为边滩沉积,以砂砾等粗碎屑为主,常具斜层理,上部为河漫滩沉积,以粉砂泥质为主,常具水平层理。,河漫滩的二元结构示意图,冲积物的二元结构,河床,心滩,三级,一级,二级,漫滩,浅滩,（2）大石河中游河谷地貌,（三）、河口区的沉积作用,三角洲：河流入湖或入海处称河口区，河水进入静止的水体，因顶托作用，流速迅速降低，在水流两侧形成侧向堤岸，并伸向静止水体中，河道反复移动形成一扇状地形，称三角洲。,三角洲的形成,河口地 貌,三角湾（三角港）,Gia-mov-154674,三角洲,尼罗河三角洲,密西西比三角洲,三角洲沉积物分为：,顶积层：分水上与水下两部分，以网叉状河流形成的边滩、漫滩、心滩等沉积。以夹透镜状沙体为特征，细、粉沙为主。前积层：三角洲的主体，为水下斜坡堆积，以粉沙为主，不夹透镜状沙体，含海洋生物。因孔隙高是良好的储油层。底积层：为波浪带入较深海区的细小近水平的粉沙、粘土质沉积，富含大量有机质。是良好的生油层。因三角洲不断向海推进，沉积物的粒度由下至上，由细变粗，呈反韵律。,三角洲的结构,黄河三角洲的变化,密西西比河的三角洲平原,冲积物中砾石扁平面定向排列,六、河流地质作用的一般趋势,1、稳定时期2、区域性的地壳抬升时期,地壳稳定期,早期下蚀作用晚期侧蚀作用河谷展宽削高填低：地表高差较大的形态，经过风化、剥蚀作用被削低；同时又将破坏下来的物质搬运到地表低洼处沉积。准平原peneplane：由于外地质营力作用，使广大地区只存在零星分布的高度不大的剥蚀残丘，整个地区变得比较平坦，近似平原的地形。,准平原特点,分水岭支离破碎，极少数高度不大的孤立残丘；蛇曲河、牛轭湖和泛滥平原；河流地质作用到达晚期阶段。,区域性地壳抬升,地壳区域性上升：侵蚀基准面下降下蚀作用再次加强可以形成：(1)河流阶地river terrace：原有的河漫滩相对抬升，形成分布在谷坡上，洪水不能淹没、顶面较平坦的台阶状地形;,区域性地壳抬升可以形成：,(2)深切河曲（回春河）：河床下切至基岩，横剖面V形河谷，平面上还是呈蛇曲形态的河流(3)夷平面：抬升后的准平原面，经过流水侵蚀改造，形成了在大范围内许多高度大体相同的山峰组成的平缓的平面。,深切河曲（回春河）,英文术语,Laminar flow,turbulent flow,circular currentRiver valley,drainage systemVertical erosion,lateral erosionBase level of erosion,River captureMeander,cut-off,ox-bow lake,Alluvium,valley flat,flood plain,delta,河流的地质作用,河流的一般知识河流的下蚀作用河流的侧蚀作用河流的搬运作用河流的沉积作用河流的地质作用趋势,