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1、1,普通地质学IntroductionofPhysicalGeology,刘顺喜办公室：资环楼225电话：15978781962邮箱：lsx,河南理工大学资源环境学院InstituteofResources&Environment,HPU,2,第十一章-习题,1.湖泊及其分类？2.湖泊碎屑沉积物特征？3.湖泊的消亡？4.干旱地区湖泊的化学沉积作用？5.煤形成的阶段？1.冰川的刨蚀作用。2.冰川的刨蚀地形。,3,地面流水的地质作用,普通地质学,1地面流水的分类和运动特点2地面暂时流水的地质作用3河流的侵蚀作用4河流的搬运作用5河流的沉积作用6影响河流地质作用的因素,4,地面流水的地质作用,古巴比
2、伦：幼发拉底河、底格里斯河古埃及：尼罗河古中国：黄河、长江古希腊：爱琴海古印度：印度河、恒河,1万年前，随着覆盖大地的冰层向两极的撤退，地球进入全新世。,5,河流养育了人类，人类的生存与发展离不开水；河流又威胁着人类的生存，在全球自然灾害中，水灾排行第一位,1963-1992年全球自然灾害破坏程度统计,地面流水的地质作用,6,1地面流水的分类和运动特点,地面流水是指陆地表面流动着的液态水。它们在重力作用下，沿地表从高处向低处流动。地面流水主要来自大气降水，其次来自冰雪融水和地下水。,地面流水,暂时性地面流水,长期性地面流水,面流（片流）,洪流,河流,雨水、冰雪融水在地表斜坡形成的薄片状细流,面
3、流增大到一定程度会自动在斜坡低洼处汇集成线状的较强洪流,大气降水、融雪汇集在地面低洼处，在重力的作用下沿流水自身侵蚀形成的沟槽中流动，并进一步得到地下水的补给而成,7,河流的动能E=QV2/2（Q流量，V流速）影响流速三因素：坡度、河床宽度（宽则流速小，因水体与河床的接触面大）、滚石负荷状况（克服内部摩擦要消耗能量）影响流量三因素：W(Width)、d(depth)、V(Velocity)同一条河流，上游坡度动能大；下游虽水量大，但流速小，动能可能反而小动能大，搬运力就大：搬运力搬运量，则河流侵蚀；搬运力搬运量，则河流搬运；搬运力搬运量，则河流沉积,1地面流水的分类和运动特点,8,1地面流水的
4、分类和运动特点,根据牵引流的运动状态，流体内部水质点的运动轨迹，可分为层流、紊流等水动力结构。层流：水流流动时，水质点作流束状或层状运动，各质点的迹线不相交错的一种流动状态特点：水质点的运动速度和方向是恒定的；水质点运动轨迹在无障碍时是平行的；水层间不混合紊流：水流高速流动时，流线波状起伏，各运动质点的迹线具有复杂的形态，并且相互交错的一种流态特点：水质点的运动速度和方向随时任意的改变；运动轨迹不规则；任一质点的流速方向是随时间变化的（脉动现象）,9,2地面暂时流水的地质作用,（1）面流的地质作用面流的洗刷作用：面流对斜坡的均匀破坏作用，受坡度、水流速度、降水量、地表组成物质和植被发育情况有关
5、,斜坡上的冲刷作用强度带,10,2地面暂时流水的地质作用,（1）面流的地质作用面流的堆积作用和堆积物坡积物：面流携带的碎屑物质在斜坡下部平缓部位和坡麓堆积的沉积物，呈裙状分布的称为坡积裙特征：岩石成分和斜坡基岩成分一致大小粒径取决于基岩特征、坡度和面流的流速流量磨圆度、分选性差常呈透镜状粒度顺坡向外由粗变细,11,2地面暂时流水的地质作用,（2）洪流的地质作用洪流的冲蚀作用和冲沟的形成洪流的冲蚀作用：下蚀、旁蚀与溯源侵蚀冲沟：随着洪流的冲蚀作用的进行，聚集的雨水越来越多，侵蚀作用越来越强，沟谷具有明显的沟缘，形态呈勺状洪流的沉积作用,雨季当沟谷水流携带大量碎屑物质冲出山口时，流速骤然降低，大量
6、碎屑物堆积下来，形成洪积扇（冲出锥），是由间歇性洪流携带的物质不断堆积而成,特点：分选较差，磨圆度不好，有不规则的层理。干旱或半干旱地区分布较广,12,2地面暂时流水的地质作用,（2）洪流的地质作用,13,2地面暂时流水的地质作用,（2）洪流的地质作用洪积扇,自山口向外呈同心圆带状分布扇根（冲出锥上带）：洪流沿地表呈散流放射形散发，主要沉积大漂砾、砾石、砂砾和粗砂扇中（冲出锥中带）：沉积物由砂砾、泥组成，垂向粗细相间扇端（冲出锥边缘带）：主要由洪泛作用的沉积物亚黏土质、亚砂土组成。,影响洪流地质作用的因素：气候、地形、植被、岩石、地质构造、人类的经济活动等,14,2地面暂时流水的地质作用,（2
7、）洪流的地质作用,15,泥石流是一种由水充分浸润饱和的大量泥、沙、石块等固体物质沿着冲沟向下流动的特殊洪流。这种洪流突然爆发，历时短暂，来势凶猛，具强大破坏力,2地面暂时流水的地质作用,（2）洪流的地质作用,16,2地面暂时流水的地质作用,（2）洪流的地质作用,17,3河流的侵蚀作用,河流是由降水或由地下涌出地表的水，汇集在地面低洼处，在重力作用下经常地或周期性地沿流水本身造成的沟谷流动水系是河流沿途接纳很多支流，并形成复杂的干支流网络系统外流河指流入海洋的河流内陆河指注入内陆湖泊或沼泽，或因渗漏、蒸发而消失于荒漠中的河流流域指河流和水系获得补给的陆地面积,18,3河流的侵蚀作用,被河水开凿和
8、改造的线状谷底称河谷。河谷两侧的斜坡为谷坡，谷坡之间的平坦部分为谷底。谷底经常被流水占据的部位为河床，平水期露出水面的部位为河漫滩。,19,3河流的侵蚀作用,支流汇集区及上游河段：多为山区，地形陡峭，以垂直下蚀为主，形成“V”字形河谷,干流区：丘陵和平原为主，水流平稳，侧蚀作用显著，成不对称展宽河谷，“U”字形河谷,河口区：流速骤减，水流分散，两种水体作用，成三角洲或河口湾,20,3河流的侵蚀作用,（1）河流的垂直侵蚀作用（下蚀作用）由于重力作用，河水及其携带的碎屑物质不停地从高处向低处运动，并对河底产生破坏从而降低河床，加深河谷。河流在水流作用下垂直向下切割岩石，使河道不断加深的过程称为河流
9、的下蚀作用。,21,黄果树瀑布,3河流的侵蚀作用,22,壶口瀑布,3河流的侵蚀作用,23,庐山瀑布,3河流的侵蚀作用,24,3河流的侵蚀作用,河流的侵蚀基准面：河流下切降低到一个高程基准面时，河流就失去继续下切的能力，河底不再降低。海平面为终极侵蚀基准面或总侵蚀基准面,河流的平衡剖面：当河流垂直侵蚀作用进行到某一阶段后，河流的动能仅能克服负载，整条河流从源头到河口，水流只在惯性力推动下，把源头携带的物质搬运到河口，河流地质作用达到动态平衡,（1）河流的垂直侵蚀作用（下蚀作用）,25,3河流的侵蚀作用,（1）河流的垂直侵蚀作用（下蚀作用）,26,（2）河流的向源侵蚀作用（溯源作用）,3河流的侵蚀
10、作用,溯源作用使河谷不断向源头发展，加长河谷，直到分水岭。,分水岭一侧水系的侵蚀基准面较另一侧水系低坡度较另一侧缓流域内岩性较另一侧易于侵蚀,侵蚀能力强的水系将侵蚀能力弱的水系的上游支流劫夺过来，称为河流袭夺,27,3河流的侵蚀作用,（2）河流的向源侵蚀作用（溯源作用）,袭夺河：发生袭夺的地方，河道突然转弯处称为袭夺弯，袭夺点形成裂点、急流被夺河（断头河）：过去被夺河的河谷部分，河流劫夺后成为分水地带，称为风口，风口以下即为断头河。,28,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,河流侧蚀作用不断掏挖河床两侧的谷坡，其结果引起河床左右迁移，使谷坡后退，谷底加宽。,侧蚀作用的动力学
11、原因：科里奥利力弯道离心力,科里奥利力：南北流向的河流，北半球侧蚀偏右岸，南半球偏左岸。,29,弯道离心力流水在河流弯曲部位因惯性作用而产生离心力。离心力作用于河流的凹岸使河流的主流线（流速最大的点的连线）偏向凹岸使凹岸的水面提高，凸岸的水面降低，产生横向比降（水面水平距离内垂直尺度的变化）产生从凹岸向凸岸的横向力，该力作用方向是凸岸。,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,30,弯道离心力和横向力的联合作用，造成河流凸岸堆积、凹岸侵蚀（物质搬运至凸岸，能量减弱而沉积，形成点沙坝）,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,31,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧
12、向侵蚀作用（侧蚀作用）,在河流凹岸遭受侵蚀不断崩塌、后退的同时，水流从上游搬运来的泥沙和凹岸崩塌垮落的碎屑物，被带到凸岸，进行沉积，结果凸岸不断向前伸长，使弯曲河段的曲率半径不断减小，而弯道离心力作用却因此不断增加，使河湾更加弯曲，这种连续弯曲的河谷称为河曲。河谷越来越宽，河床在宽阔的谷底上迂回曲折摆动，水流一般已经达不到河谷谷坡，河床形态变得极度弯曲，称为蛇曲,32,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,33,武夷山九曲溪,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,34,3河流的侵蚀作用,（3）河流的侧向侵蚀作用（侧蚀作用）,在极为弯曲蜿蜒的河段，凹岸区顶及其
13、下方会迅速崩塌后退，使河湾的弯曲度更大，相邻河湾会愈加靠近，上一个河湾的下游部分与下一个河湾的上游部分非常逼近，形成狭窄的曲颈，洪水期，由于洪水突然爆发，不断冲击曲流颈，当水流冲溃曲流颈，切过曲岸边滩，便会撇下河弯而径直流入下一河弯，这种现象叫河流的裁弯取直,撇下的河弯形成相对平衡的水域，新河道带来的悬浮物质将原来河湾两端不断壅塞，使河谷中出现形如牛轭的湖泊，称为牛轭湖,河槽,颈部,35,大兴安岭牛轭湖,3河流的侵蚀作用,36,3河流的侵蚀作用,37,3河流的侵蚀作用,38,4河流的搬运作用,机械搬运：和流速及碎屑颗粒大小、形状、相对密度有关化学搬运：和区域气候条件及可溶性物质的溶解度和在河水
14、中的存在状态有关,39,推移式：流水对碎屑物产生推力并使其沿床底滑动或滚动称推移。当水流对颗粒的推力大于颗粒的重力在水流方向的分力，碎屑颗粒才会在河底发生移动跃移式：河流中的碎屑颗粒，受紊动涡流和不同深度水层流速差所产生的上举力的作用，当这种上举力超过碎屑颗粒重力时，碎屑颗粒便离开床底，跃入水中，当上举力小于碎屑颗粒的重力时，则碎屑颗粒重新沉落到床底悬移式：当碎屑颗粒重力小于水流产生的上举力时，颗粒便可在河水中呈悬浮状态。颗粒大小，形状、比重和水流速度决定碎屑颗粒是否呈悬浮状态,（1）机械搬运,4河流的搬运作用,40,（1）机械搬运,4河流的搬运作用,41,机械分异作用：指碎屑物质在搬运和沉积
15、过程中，当牵引流的流动速度和运载能力沿着一定方向发生有规律变化时，碎屑颗粒相应地按颗粒大小、形状、相对密度和矿物成分发生分异并依次沉积。,颗粒的球度和磨圆度：指示颗粒在搬运过程中变化的特征接近球形和磨蚀棱角的程度。通常，随搬运距离越远，颗粒的球度和磨圆度越高。,（1）机械搬运,4河流的搬运作用,42,（2）化学搬运,4河流的搬运作用,真溶液形式的搬运矿物和岩石经过化学风化作用，一些元素和化合物首先迁移出来，并以离子形式溶于流水及地下水中，汇集到河水中，呈真溶液状态被搬运。主要有Cl、S、Na、Mg、K等化学风化过程中第I、II迁移序列的元素和化合物。搬运与沉淀的条件取决于物质本身的溶度积大小、
16、流水的物理化学条件（流水的温度、压力、Eh值和Ph值以及CO2的含量等因素）,43,（2）化学搬运,4河流的搬运作用,胶体搬运由于胶体质点或称胶粒是介于粗分散系和真溶液之间的细分散系，其粒径极小，在流水中受重力作用甚微，可以长距离、长时间搬运。胶体质点带电荷，淡水中负胶体比正胶体搬运要远些。,44,5河流的沉积作用,沉积的原因：流速降低、流量减小、搬运物增多（搬运力小于搬运量）河流的沉积物（称为冲积物）的五大特征分选性好（长时间稳定的河流水动力，可使各种粒级的物质充分分开）磨圆度好（长距离搬运，使岩块变圆滑）成层性好（二个周期变化因素：洪水期，粗，枯水期，细；夏季，颜色淡，冬季，颜色深）韵律性
17、好，形成递变层理（河流的一次侧向摆动，由下到上可形成：河床沉积（粗）、河漫滩沉积（中）、牛轭湖沉积（细）具流水成因的原生构造（冲刷痕，波痕，砂丘，交错层，前积层等）,45,5河流的沉积作用,侵蚀作用强烈，沉积作用不强，河谷内粗大的砂砾暂时沉积,河流流出山地，冲积扇,河漫滩和心滩,三角洲沉积,46,5河流的沉积作用,（1）河漫滩及其冲积物特征,曲流沙坝：曲流河道凸岸河床堆积物所构成的地形，由具有槽状交错层理中细粒砂构成侧向加积：粗碎屑滞留在河道底部，细碎屑物质被螺旋状环流带向下游凸岸的曲流沙坝堆积下来，曲流沙坝这种垂直河流流向的堆积方式称侧向加积天然堤：洪水漫出河槽，越过曲流沙坝顶部淹没了整个宽
18、阔的河谷谷底，由于水面突然加宽、变浅，使随流分散，流速大减，于是河流携带的大量碎屑物中较粗的颗粒首先在近河床两侧的边缘堆积下来，形成大致平行河床的垄岗地形,47,5河流的沉积作用,（1）河漫滩及其冲积物特征,河漫滩：在广阔的浅滩上，混浊的河水中，大量的细粒物质，经过长时间悬浮，由于水层薄、流速小，而慢慢沉积下来，形成水平的薄层理或小波痕交错层理的沉积物，覆盖在原来河道沉积物之上所构成的堆积地形决口扇：当特大洪水到来时，洪水可能冲决天然堤，在近岸的泛滥平原上沉积的扇形堆积体,粗,细,二元结构,48,5河流的沉积作用,（1）河漫滩及其冲积物特征,曲流沙坝沉积,49,5河流的沉积作用,（2）心滩及其
19、冲积物特征,由于河床横剖面形态多不规则，水流往往被河床地貌分离成两股或数股主流线，水流呈对称双向环流，在河底受两股相向的底流作用的地段，被流水推移的泥沙就在那里堆积下来，逐渐形成心滩。,下部为河床冲积物，由叠瓦状排列的砾石或颗粒粗大碎屑组成，顶部为洪水期细粒堆积物,50,5河流的沉积作用,（2）心滩及其冲积物特征,51,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,杭州湾,长江三角洲,河流入海的地段是河流和海洋相互作用的地区，可以形成三角洲或河口湾，这取决于河流与海盆水动力能量的对比和河流输沙量、砂泥比的特征,52,三角洲的形成条件：有充足的沉积物来源河口处坡度较小，易于沉积水动力较小，沉积物
20、易于保存,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,水下浅滩,河口坝,陆上沙洲,三角洲,三角洲的形成过程,53,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分带,三角洲平原带水面以上至分流河口，为三角洲的陆上部分。沉积类型：分流河道、天然堤、决口扇、沼泽三角洲平原沉积特征：砂质沉积与泥炭、褐煤共生分支河道和沼泽较为发育是三角洲平原带与一般河流的重要区别。,54,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分带,三角洲前缘带海（湖）平面以下，浪基面以上为分选好、成分纯净的砂质沉积物集中带分流河口沙坝河流带来的砂质物质在河口处因流速降低堆积成河口沙坝三角洲前缘席状砂河口沙坝
21、受海水作用重新分布的结果,55,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分带,前三角洲带浪击面以下，静水与正常海（湖）带沉积过渡，是正常浅海沉积与洪水期河流带入的粉砂和泥的加厚带沉积物富含有机质的泥质物质，呈暗色，具细纹理由河流搬运来的黏土悬浮物质和胶体溶液在海（湖）底沉积而成,56,三角洲的形态主要是由河流、波浪、潮汐作用控制，根据河流与盆地水动力特征可将三角洲分为高建设性三角洲和高破坏性三角洲高建设性三角洲是以河流作用为主的三角洲（河控三角洲），可以分为朵状三角洲和鸟足状三角洲高破坏性三角洲可以分为波浪作用为主的三角洲（浪控三角洲）和潮汐作用为主的三角洲（潮控三角洲）,5河流
22、的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,57,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,河控三角洲鸟足状三角洲：弱潮河口，河流作用占主导地位，河流分为若干分流入海，各分流河口泥沙迅速堆积，形成较长的向海伸出的堆积体（指状沙坝），形态如鸟足朵状三角洲：指状河道沙向滨外过渡为长条状潮流脊状沙，河流作用仍居相对优势，但海洋作用也较强。岸线较为平直，沿岸发育有较大的沙嘴，形态如朵叶状,58,密西西比河三角洲,黄河三角洲,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,59,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,浪控三角洲波浪作用大于河流作用或大致相等
23、。有一条或二条主河流入海，分支流不太发育，输入的泥砂量少，砂与泥比值高，输入的砂泥很快就被波浪作用改造，在河口两侧形成一系列平行于海岸分布的海滩沙坝，只在河口处才有较多的沙质堆积，形成向海方突出的河口。,60,尼罗河三角洲,尼日尔河三角洲,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,61,5河流的沉积作用,（3）三角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,潮控三角洲三角洲的形态主要受潮流作用控制一些分流河口多呈喇叭状，有弱潮流所带出的泥沙在口门外的海底堆积，成为与落潮流大致平行的长条形沙坝，即潮沙脊，潮沙脊从分流河口呈放射状分布,62,恒河三角洲,珠江三角洲,5河流的沉积作用,（3）三
24、角洲及其冲积物特征,三角洲的分类,63,6影响河流地质作用的因素,（1）气候与地理因素,河流的地理分布受气候的严格控制。各种基本的自然地理要素（流域海波高度、坡度，地表物质，植被等）也对径流发生影响。,气候阶地：气候干旱和湿润交替。当气候变得干旱时，河流水量减少、搬运能力减弱，同时由于植被减少、物理风化增强，易于冲刷，从而增加了河流的流域来沙量，使河流产生大量堆积。当气候转为湿润时，河流水量增大，流域内植物茂盛，含沙量相对降低，河流下蚀，形成阶地，这种由于气候变迁形成的阶地称为气候阶地,64,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,新构造运动和海平面的阶段性变化造成侵蚀基准面的升
25、降，使河流平衡剖面发生变化、启动河流回春作用，形成多级阶地系统,地表上升，河曲或蛇曲将转回到以下蚀作用为主，形成深切河曲（回春河）,65,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,66,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,由于地壳隆起或海面下降，使区域侵蚀基准面降低，以及降水量增大，河水流量增加的因素，引起一个地区侵蚀作用加强，地面切割加深的现象。这种侵蚀作用“复活”的现象称为地形侵蚀回春。,当河流上游山区发生抬升运动或下游发生海平面下降时，河流的平衡剖面或侵蚀基准面就会下移，河流侵蚀作用加强，称河流回春。,67,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变
26、化,地表上升对河流中、上游影响最常见的是形成阶地系统。阶地是高于河漫滩的侵蚀或堆积的平坦地貌，它是古河谷的底部，因地表上升，河流再度下切侵蚀而被抬升到超出洪水期最高水面之上，呈阶梯状沿河道两侧展布,68,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,多级阶地系统,69,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,根据阶地的成因、组成和结构，可分为堆积阶地、基座阶地和侵蚀阶地,堆积阶地：阶地全为河流沉积物组成，河流中下游多见。河流侵蚀展宽谷底，同时发生大量堆积，然后河流下蚀形成阶地，后期切割深度一般不超过冲积层的厚度基座阶地：阶地上部为冲积物，下部为基岩。由于后期河流下蚀深度超
27、过了原冲积层的厚度，切至基岩内部而成侵蚀阶地：多由基岩构成，没有或很少有冲积物覆盖，多发育在山区河谷中，由于当时水流流速大，侵蚀力强，很少沉积,下蚀作用增强,70,6影响河流地质作用的因素,（2）地壳运动及海平面变化,冲积平原与夷平面,在地壳运动处于相对稳定的阶段，河流的发展将趋近于侵蚀搬运沉积的平衡状态。在这一时期中，中下游流域会因为河流的不断摆动和拓宽，逐渐形成地势开阔平缓的冲积平原。,当地壳运动再度活跃后，如地壳整体上升，则冲击平原将被抬升到相应的高程上，经受风化、切割、剥蚀等破坏作用，形成新的夷平面。,71,6影响河流地质作用的因素,（3）人类活动,三峡大坝,改变河流的平衡剖面，生态平衡破坏、诱发地震、环境污染、移民问题等等。,72,TheEnd,人生如棋，我愿为卒，行动虽缓，但可曾见我后退一步！,普通地质学,