第十一章河流的地质作用 51概述 河流是陆地上永久性有固定水流,它与人类的生活生产有着极其密切的 关系。人类文明的发展与河流分不开的“母亲河”同时从自然界的角度,河 流是陆地上最活跃的地质动力。河流的地质作用是陆地上最强烈的外动力地 质作用,流水的作用,是河水运动过程中对地表各种改造 、片流、洪流和河流 1.片流与坡积裙 大气降水3/1为地表水,最初覆盖地面沿斜坡均匀活动网状流—片流。 2.洪流与洪积扇 片流进一步发展水量增大,在一些沟槽中汇集、浊流一但浊流便以自身 冲刷使沟槽扩大,成沟谷。沟谷中的浊水能量大〔雨季)携带大量冲刷碎屑 在沟口(山角处)堆积扇水,称浊积扇,浊积平原。浊流反在雨季有水(发 生 3.河流 大型切割源沟各称冲沟,当部沟有充足的外给水源即成为永久性水, 称河流 地表上有固定水道(河道)的经常性水流 河水的运动形式
1 第十一章河流的地质作用 §1.概述 河流是陆地上永久性有固定水流，它与人类的生活生产有着极其密切的 关系。人类文明的发展与河流分不开的“母亲河”同时从自然界的角度，河 流是陆地上最活跃的地质动力。河流的地质作用是陆地上最强烈的外动力地 质作用，流水的作用，是河水运动过程中对地表各种改造。 一、片流、洪流 和 河流 1．片流与坡积裙 大气降水 3/1 为地表水，最初覆盖地面沿斜坡均匀活动网状流——片流。 2． 洪流与洪积扇 片流进一步发展水量增大，在一些沟槽中汇集、浊流一但浊流便以自身 冲刷使沟槽扩大，成沟谷。沟谷中的浊水能量大（雨季）携带大量冲刷碎屑 在沟口（山角处）堆积扇水，称浊积扇，浊积平原。浊流反在雨季有水（发 生）。 3． 河流 大型切割源沟各称冲沟，当部沟有充足的外给水源即成为永久性水， 称河流。 地表上有固定水道（河道）的经常性水流。 二、河水的运动形式
(一)层流:水质点运动轴迹(线)平行仅在平坦河底附近运动弱。 (二)紊流:水质点运动浅无规律紊乱紊流是河水中最常见的运动形式 (三)环流:水质点作螺旋状运动,运动迹线在横剖面上投影为环形 具有较强能量动力。 (三)涡流∶水质绕轴旋转运动,轴与河底近垂直,出现在水流急,河 谷凹凸不平,涡流对河床破坏作用强,虽不是河水主要运动 形式,但动力强。 三、河流的动能 E=1/2×QV Q=流量 —流 速 能与流量、流速有着直接关系 流量指单位时间内通过水断面的水量。 流速指单位时间内流通过的距离。 §2.河流的侵蚀作用 河水在运动过程中对河床岩石的剥蚀、破坏作用称侵蚀作用
2 (一) 层流：水质点运动轨迹（线）平行仅在平坦河底附近运动弱。 (二) 紊流：水质点运动浅无规律紊乱紊流是河水中最常见的运动形式。 (三) 环流：水质点作螺旋状运动，运动迹线在横剖面上投影为环形， 具有较强能量动力。 （三）涡流：水质绕轴旋转运动，轴与河底近垂直，出现在水流急，河 谷凹凸不平，涡流对河床破坏作用强，虽不是河水主要运动 形式，但动力强。 三、河流的动能 E = 1/2 ×QV2 Q=流量 V——流 速 动能与流量、流速有着直接关系 流量指单位时间内通过水断面的水量。 流速指单位时间内流通过的距离。 §2．河流的侵蚀作用 河水在运动过程中对河床岩石的剥蚀、破坏作用称侵蚀作用
侵蚀作用的方式 1.冲蚀——流水以本身的动能将河床的泥、砂、砾冲走。 2.磨蚀——流中携带的砂、砾对河床岩石的磨损同时流水 中的砾、砾本身变被磨损 3.溶蚀——流水溶解了一些酸、碱、盐类,成为溶剂, 溶解河床的岩石。 这三种锓蚀方式通常是同时发生,而不同的条件下,表现的主次、强弱 程度不同 泥质、砂质、河床,冲蚀作用为主, 上游冲、磨为坚硬岩石河床,磨蚀作用明显,下游溶蚀明显 可溶性岩石河床,溶蚀作用强烈 侵蚀作用的类型 按侵蚀作用方向分为 (一)下蚀作用(底蚀)——流水对河底岩石的锓蚀(磨、冲刷、溶) 结果使河床降低。 1.下蚀的原因 黄果树瀑布 落差75米 1°流水顺坡而下, 掏空 向下的运动分量冲刷河 底。最重要的下蚀坡度逾陆,下蚀作用越强烈,下蚀最强烈的是瀑布地 区。下蚀作用使瀑布不断后退
3 一、侵蚀作用的方式 1. 冲蚀——流水以本身的动能将河床的泥、砂、砾冲走。 2．磨蚀——流中携带的砂、砾对河床岩石的磨损同时流水 中的砾、砾本身变被磨损。 3．溶蚀——流水溶解了一些酸、碱、盐类，成为溶剂， 溶解河床的岩石。 这三种锓蚀方式通常是同时发生，而不同的条件下，表现的主次、强弱 程度不同： 泥质、砂质、河床，冲蚀作用为主， 上游冲、磨为坚硬岩石河床，磨蚀作用明显，下游溶蚀明显 可溶性岩石河床，溶蚀作用强烈。 二、侵蚀作用的类型 按侵蚀作用方向分为： （一）下蚀作用（底蚀）——流水对河底岩石的锓蚀（磨、冲刷、溶） 结果使河床降低。 1．下蚀的原因 １°流水顺坡而下， 向下的运动分量冲刷河 底。最重要的下蚀坡度逾陆，下蚀作用越强烈，下蚀最强烈的是瀑布地 区。下蚀作用使瀑布不断后退。 黄果树瀑布 落差 75 米 掏空
我国黄河壶口瀑布5cm/年(退)北美尼亚加拉瀑布0.3m/年=30m/年。 2°流水携带的砾、砂在河底滚动,跳跃,不断磨蚀河底基岩,洪 水期,搬运量大,下蚀作用强烈。 3°涡流作用 涡流使携带的砾石像钻具一样作用于河底,形成凹坑 4°双向环流 河水涌入峡谷进,河床峡谷中的流水为双向环流使峡谷加深。 2.向源侵蚀(溯源侵蚀) 由于下蚀作用使河流向源头方向伸长(加长 两条近乎垂直的河流在溯源侵蚀作用下,发生河流袭夺。 河流袭夺——当两条条河流向同一分水岭溯源侵蚀时,当某一向源侵蚀较快 的河流向上伸长并中途切断另一条河流时于是就把另一河流上 游的河水夺过来,此为河流袭夺。 3.侵蚀基准面——河流下蚀作用的极限 当河床趋于注入水体的水面时,河水失去了势能差,不再流动。这时 一蚀作用也就停止了,因此,注入水体的水面就是河流的侵蚀基准面。 所谓干条江河归大海,河水桌子终是要注入海洋的,所以河流的最终 侵蚀基准面—海平面 有些内陆河流,河口通向湖泊,因此湖面可以说是地方暂时性的侵蚀
4 我国黄河壶口瀑布５cm/年（退）北美尼亚加拉瀑布 0.3m/年=30m/年。 2 ° 流水携带的砾、砂在河底滚动，跳跃，不断磨蚀河底基岩，洪 水期，搬运量大，下蚀作用强烈。 ３°涡流作用 涡流使携带的砾石像钻具一样作用于河底，形成凹坑。 ４°双向环流 河水涌入峡谷进，河床峡谷中的流水为双向环流使峡谷加深。 2．向源侵蚀（溯源侵蚀） 由于下蚀作用使河流向源头方向伸长（加长）。 两条近乎垂直的河流在溯源侵蚀作用下，发生河流袭夺。 河流袭夺——当两条条河流向同一分水岭溯源侵蚀时，当某一向源侵蚀较快 的河流向上伸长并中途切断另一条河流时，于是就把另一河流上 游的河水夺过来，此为河流袭夺。 3． 侵蚀基准面——河流下蚀作用的极限。 当河床趋于注入水体的水面时，河水失去了势能差，不再流动。这时 一蚀作用也就停止了，因此，注入水体的水面就是河流的侵蚀基准面。 所谓千条江河归大海，河水桌子终是要注入海洋的，所以河流的最终 侵蚀基准面——海平面。 有些内陆河流，河口通向湖泊，因此湖面可以说是地方暂时性的侵蚀
基准面。 4.河流平衡剖面 河流纵剖面:河源头至河口,沿中线的剖面向河丘作表现为源头至河 品、河底的连线。 由于下蚀作用的结果使河床高度降低,坡度变缓,河床趋于平滑,水动能 减少。当流水即不发生侵蚀,也不发生较大的沉积作用,这时纵使剖面河底成 为光滑平缓的曲线,此剖面为河流平衡剖面。 平衡剖面是个达不至的理想剖面,由于人为及自然的作用总是打破平衡 形成的条件,但平衡剖面预示了河床的坡度与河流的流连、水量搬起石头砸 自己的脚物等因素之间有建立平衡的普遍趋势。指导水利工程。 (二)侧蚀作用(旁蚀 河水对河床两岸的岩石进行侵蚀,使河谷加宽或使河道左右迁移的作用 称侧蚀作用。 1.侧蚀的原因 1°河流弯道处的离心力 河道中只要有一个哪怕是微小的弯曲存在,流水就会在慢性和离心力的作用 下涌向凹岸,从而在道弯处形成单向环流。 单向环流使岸不断侵蚀,同时凸岸沉积,结果加大了河流的弯面程度
5 基准面。 4． 河流平衡剖面 河流纵剖面：河源头至河口，沿中线的剖面向河丘作表现为源头至河 品、河底的连线。 由于下蚀作用的结果使河床高度降低，坡度变缓，河床趋于平滑，水动能 减少。当流水即不发生侵蚀，也不发生较大的沉积作用，这时纵使剖面河底成 为光滑平缓的曲线，此剖面为河流平衡剖面。 平衡剖面是个达不至的理想剖面，由于人为及自然的作用总是打破平衡 形成的条件，但平衡剖面预示了河床的坡度与河流的流连、水量搬起石头砸 自己的脚物等因素之间有建立平衡的普遍趋势。指导水利工程。 （二）侧蚀作用（旁蚀） 河水对河床两岸的岩石进行侵蚀，使河谷加宽或使河道左右迁移的作用 称侧蚀作用。 １． 侧蚀的原因 １°河流弯道处的离心力 河道中只要有一个哪怕是微小的弯曲存在，流水就会在慢性和离心力的作用 下涌向凹岸，从而在道弯处形成单向环流。 单向环流使岸不断侵蚀，同时凸岸沉积，结果加大了河流的弯面程度
2°科里奥利力的作用 科里奥利力( Coriolis force)—地球自转偏向力,由于地球 自转作用带来的力作用于地表一切运动的物体;北半球向右偏,南半球向左 偏的作用少。 由于科氏的作用,即使是很平的河道也将有一侧受到侧方侵蚀,北半球 河流的左转弯处,离心力与科氏力同时作用凹岸,侧蚀强烈;右转弯处,离 心力与科氏力相反 2.侧蚀的结果 1°河床弯道处曲率增大 2°河谷加宽,不对称,凹岸陡,凸岸缓 3°自由河曲及牛轭湖的形成。 自由河曲——河流在平坦宽阔的冲击平原上流动时,侧蚀作用强烈弯道自 由发展,弯曲加大,河床在平面上蜿蜒回环。弯曲很多时,称蛇 曲 湖北一湖南岳阳之间直线87公里,河道240公里。湖中、下游自由 河曲较发育。河道截弯取直使原几十公里的河道缩短为几公里。 牛轭湖—自由河曲的某一段上,两对的弯道沟通,弃废的部分河道 形成了牛轭湖
6 ２°科里奥利力的作用 科里奥利力（Coriolis force）——地球自转偏向力，由于地球 自转作用带来的力作用于地表一切运动的物体；北半球向右偏，南半球向左 偏的作用少。 由于科氏的作用，即使是很平的河道也将有一侧受到侧方侵蚀，北半球 河流的左转弯处，离心力与科氏力同时作用凹岸，侧蚀强烈；右转弯处，离 心力与科氏力相反。 ２． 侧蚀的结果 １°河床弯道处曲率增大 ２°河谷加宽，不对称，凹岸陡，凸岸缓。 ３°自由河曲及牛轭湖的形成。 自由河曲——河流在平坦宽阔的冲击平原上流动时，侧蚀作用强烈弯道自 由发展，弯曲加大，河床在平面上蜿蜒回环。弯曲很多时，称蛇 曲。 湖北—湖南岳阳之间直线 87 公里，河道 240 公里。湖中、下游自由 河曲较发育。河道截弯取直使原几十公里的河道缩短为几公里。 牛轭湖——自由河曲的某一段上，两对的弯道沟通，弃废的部分河道 形成了牛轭湖
牛轭湖 三、下蚀、侧蚀作用的关系 河流在运动过程中通常是下蚀、侧蚀同时进行,仅在不同河段上表现度 不同。 上游:地形起伏大,河床坡度陡,下蚀作用为主。 中、下游:地形相对平缓,侧蚀为主,自由河曲 ()// 纯侧蚀作用 实际不对称河谷 用 纯蚀作
7 三、下蚀、侧蚀作用的关系 河流在运动过程中通常是下蚀、侧蚀同时进行，仅在不同河段上表现度 不同。 上游： 地形起伏大，河床坡度陡，下蚀作用为主。 中、下游： 地形相对平缓，侧蚀为主，自由河曲。 牛轭湖 纯蚀作用 纯侧蚀作用 实际不对称河谷
§3河流的搬运作用 河流将其携带的物质向下游方向搬运的作用 搬运方式 机械搬运 ①悬运:通常是粘土和粉砂粒级的碎屑,由于紊流的向上分力 分力作用使其浮在水体中随水流动。 颗粒的沉降速度<紊流向上分力。 ②推运:河床底部较大的砂、砾在流水的水平冲力作用下,沿 河底滚动力学或滑动。 推运的砾石最大扁平面的倾向一般指向上游,根据此可判断古河流 的流向 ③跃运:细砂+砾石在靠近河底部跳跃式的随流水向前移。 原因:近河底附近上下流速不同,底部受河床磨阻力的影响流速减 少。上部流速较大,下下流速差产生的上举力使砾砂跃起,而后上举力消失 落下,跳跃式向前移动。 ④溶运:溶液及胶体 可溶盐类:cacO3、MgcO3、KCI、Nad 胶体溶液:SiO2、 O 河流以机械搬运为主
8 §3 .河流的搬运作用 河流将其携带的物质向下游方向搬运的作用。 一、搬运方式 机械搬运： ① 悬运：通常是粘土和粉砂粒级的碎屑，由于紊流的向上分力 分力作用使其浮在水体中随水流动。 颗粒的沉降速度<紊流向上分力。 ② 推运：河床底部较大的砂、砾在流水的水平冲力作用下，沿 河底滚动力学或滑动。 推运的砾石最大扁平面的倾向一般指向上游，根据此可判断古河流 的流向。 ③ 跃运： 细砂+砾石在靠近河底部跳跃式的随流水向前移。 原因：近河底附近上下流速不同，底部受河床磨阻力的影响流速减 少。上部流速较大，下下流速差产生的上举力使砾砂跃起，而后上举力消失 落下，跳跃式向前移动。 ④ 溶运：溶液及胶体 可溶盐类： CaCO3、 MgCO3 、KCl、 Nad 胶体溶液： SiO2、 MnO2 河流以机械搬运为主
搬运能力——河水能够搬运的碎屑颗料大小。 搬运量——河水中携带的碎屑物总量。 r粒径∝V2G重量∝3粒径G重量aV6 54河流的沉积作用 沉积作用—地表上的风化产物、有机动性物及某些火山物质,在外力 的作用下经搬运作用的媒介从原地搬运到其它地方,当搬运动力减弱或在物 化学作用下而下沉堆积的过程。 河流的沉积作用河水中的携带物(由于水动能减少)沉积下来。 河流沉积的原因 ①水体的阻滞——河水注入其它水体时,运动的水受到相对而言宁 静的水体的阻滞,河流流速减少,发生沉积。 ②地面坡度的影响 坡度大、水流速快,动能力较少发生沉积。当坡度减小,河床平缓时, 流速减慢,搬运能力降低,发生沉积。同一条河来说,上游水流急,搬运动 力强。沉积主要发生在中、下游。 河流沉积物称为冲积物 冲积物的特征
9 搬运能力——河水能够搬运的碎屑颗料大小。 搬运量——河水中携带的碎屑物总量。 r 粒径∝V2 G 重量∝r3 粒径 G 重量∝V6 §4.河流的沉积作用 沉积作用——地表上的风化产物、有机动性物及某些火山物质，在外力 的作用下经搬运作用的媒介从原地搬运到其它地方，当搬运动力减弱或在物 化学作用下而下沉堆积的过程。 河流的沉积作用——河水中的携带物（由于水动能减少）沉积下来。 一、河流沉积的原因 ① 水体的阻滞——河水注入其它水体时，运动的水受到相对而言宁 静的水体的阻滞，河流流速减少，发生沉积。 ② 地面坡度的影响 坡度大、水流速快，动能力较少发生沉积。当坡度减小，河床平缓时， 流速减慢，搬运能力降低，发生沉积。同一条河来说，上游水流急，搬运动 力强。沉积主要发生在中、下游。 河流沉积物称为冲积物 二、 冲积物的特征
冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。 1.分选性好 同一时期或同一定地点沉积物颗粒的均匀程度。当河流流速减少时,携 带的碎屑物,按半径大小或颗粒的比重从大小,重轻,先后沉积 下来。因此在一定的地点或某一时期沉积下来的冲积物粒度较均-,也就具 有较好的分选性 2.磨圆度好: 河水中碎屑物,在搬运过程中,使颗粒与颗粒之间以及颗粒与河床基岩 发生磨擦,使昨梭角磨圆,较好的磨囻度越冋河流的下游碎屑物磨圆度越好。 3.层理清晰 流动的水中沉积的沉积物有较明显的交错层理。 洪水期沉积颗粒粗 由于水动力的季节性变 枯水期沉积颗粒细 冬季颜色深 夏季颜色浅 三、沉积作用的类型 1.河床沉积: 河床是经常性流水占据的部分,沉积颗粒较粗,河床沉积中碎屑物有较 洪水期:粗砾 枯水期:细 好的交错层理,河床沉积随着水位的季节性变化而有规律的进行
10 冲积物主要是机械沉积的碎屑物质。 1．分选性好： 同一时期或同一定地点沉积物颗粒的均匀程度。当河流流速减少时，携 带的碎屑物，按半径大小或颗粒的比重从大 小，重 轻，先后沉积 下来。因此在一定的地点或某一时期沉积下来的冲积物粒度较均一，也就具 有较好的分选性。 2． 磨圆度好： 河水中碎屑物，在搬运过程中，使颗粒与颗粒之间以及颗粒与河床基岩 发生磨擦，使昨梭角磨圆，较好的磨圆度越向河流的下游碎屑物磨圆度越好。 3． 层理清晰 流动的水中沉积的沉积物有较明显的交错层理。 三、 沉积作用的类型 1．河床沉积： 河床是经常性流水占据的部分，沉积颗粒较粗，河床沉积中碎屑物有较 好的交错层理，河床沉积随着水位的季节性变化而有规律的进行。 由于水动力的季节性变 化 洪水期沉积颗粒粗 枯水期沉积颗粒细 冬季颜色深 夏季颜色浅 洪水期：粗砾 枯水期：细