新疆大學地勘學院木合塔爾買買提第十一章河流及其地質(zhì)作用人類文明的搖籃

縱橫交錯地分布于世界各地的大小河流，自古以來就是人類生息繁衍的主要活動場所。尼羅河、黃河、幼發(fā)拉底河、恒河等大河，曾經(jīng)孕育了燦爛的古代文明，產(chǎn)生了埃及、中國、巴比倫和印度等文明古國。河流，被人們看作是生命的源泉，人類文明的搖籃。萬物生機昂然

由介于大氣層和巖石圈之間的海洋、湖泊、江河、沼澤、地下水和冰川等液態(tài)水和固態(tài)水組成的地球水圈，在太陽的照射下處于不間斷的循環(huán)運動之中。正是由于這種永不停息的大規(guī)模水循環(huán)，才使得地球表面滄桑巨變，萬物生機昂然。第一節(jié)河流概述

一、河流形成過程:片流→洪流→大河

1.片流:大氣降水沿地表自然斜坡均勻流動,無固定流向的地表流水。片流通過洗刷作用將山坡上細小的、松散的殘積物搬運至山坡的凹入部位，形成坡積物；山麓地帶的坡積物連成一種覆蓋斜坡的裙狀地形，稱為坡積裙。

2.洪流沿地表斜坡上的溝槽或溝谷定向流動的線狀流水體。

●溝的發(fā)展：溝槽→溝谷→大溝谷（稱為沖溝）；溝分為溝頭、溝口、溝壁、溝叉。從源頭→下方侵蝕，使溝加深、拓寬、伸長。無雨則干涸。

●形成季節(jié)性洪積物（分選性差、磨圓度差）→洪積扇、洪積錐（溝口粗、開闊帶細）→若干洪積扇在山前連成片則為洪積平原(如大青山前的包頭)。河流:地表上具經(jīng)常性流水的線形凹地。河流由河水和河谷兩部分組成。其水源可以是地下水、冰雪融水、湖水等。流水的種類：1.層流與紊流；2.環(huán)流(單向，雙向)河谷要素：谷底--河谷底部平坦的部分，其中經(jīng)常為河水占據(jù)的部分稱為河床。谷坡--高出河谷谷底的兩側(cè)的斜坡部分；谷坡與谷底的交接處稱為坡麓；谷坡上部的轉(zhuǎn)折處稱為谷緣。河谷是地面流水沿巖石軟弱帶或破碎帶發(fā)育而成。谷坡--高出河谷谷底的兩側(cè)的斜坡部分；谷坡與谷底的交接處稱為坡麓；谷坡上部的轉(zhuǎn)折處稱為谷緣。河谷是地面流水沿巖石軟弱帶或破碎帶發(fā)育而成。

河谷按橫剖面形態(tài)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；（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，谷坡緩，無明顯坡麓。河流地質(zhì)作用

河流對地表的改造過程稱為河流地質(zhì)作用。河流地質(zhì)作用以機械作用為主，化學作用較弱。河流的動能決定了河流機械作用的強度?！瘛癡”形谷為幼年期河流標志

我國第一大峽谷（Gorge）長江上游云南金沙江虎跳峽；第二大峽谷為長江三峽(ThreeGorges)=瞿塘峽（川）+巫峽（川鄂神女峰）+西陵峽（鄂）●“U”形谷只與冰川作用有關；“碟”形谷則形成于平原地區(qū)(湖北城陵磯)

二．河流的動能

動能E=1/2QV2（Q流量，V流速）1.流速：流速取決于以下三因素：（1）河床的坡度：坡度陡流速快、坡度緩則流速慢；（2）河床橫坡面形狀和大?。海▽拕t流速小，因水體與河床的接觸面大）；（3）滾石負荷狀況（克服內(nèi)部摩擦要消耗能量）

2.流量：是在單位時間內(nèi)通過一定過水面積的水量。影響流量三因素：流域面積和降水量，并隨季節(jié)而有變化。洪水期增加的流量除用于加強河流的侵蝕和搬運能力從而加深、加寬其河床外，必然會提高流速以便使其水體更加排泄。其原理如下列關系式：Q（流量）=W(Width)（寬度）×d(depth)（平均深度）×V(Velocity)（平均流速）同一條河流,上游坡度動能大;下游雖水量大,但流速小,動能可能反而小。動能大，搬運力就大；搬運力>搬運量，則河流侵蝕；搬運力<搬運量，則河流沉積。

雅魯藏布大峽谷

經(jīng)科學論證認定，雅魯藏布大峽谷實際長度為504.6公里。其最深處于南迦巴瓦峰和里勒峰與雅魯藏布江交匯處--宗容村，谷深6009米，峽谷最深處，谷深7057米，大峽谷平均深度為2268米，核心地段平均深度為2673米。雅魯藏布江大峽谷世界之最

測繪數(shù)據(jù)還顯示，大峽谷江面寬度從入口處的660米，逐漸收斂至最窄處的35米，江面最大坡降度(河段高程差與距離之比)為千分之75.35。據(jù)水資源專家分析，這也是世界之最。從上述各項定量特征數(shù)據(jù)看，雅魯藏布大峽谷無疑是世界之最，是世界其他大峽谷，如美國的長370公里、深2133米的科羅拉多大峽谷，秘魯?shù)拈L90公里、深3200米的科爾卡大峽谷所無法比擬的。大峽谷長度、深度、坡降度均為世界之最

第二節(jié)河流的侵蝕作用河流的侵蝕作用即河水在流動過程中，對地表的破壞作用。一.侵蝕作用三方式：(溶解礦物巖石)、水力沖蝕、磨蝕（帶巖塊的水體）1、溶蝕作用：河水將易溶礦物和巖石溶解，促使河床破壞。2、水力沖蝕：河水的機械沖擊力引起河床破壞。3、磨蝕作用：流水以其攜帶的沙泥和礫石作為工具，磨蝕河床，使其加寬與變深，盡管是石質(zhì)河床也難免不受其破壞。

二.侵蝕作用三方向:下蝕、旁蝕、溯源侵蝕1、下蝕作用（底蝕）侵蝕河床下部，使河床高度不斷降低的作用。河流自身力量下蝕(流速)，溶蝕，河水攜帶沙石撞擊河床(含沙量，河床巖石的軟硬，河床松散物的粘度)（1）發(fā)生在河流發(fā)育的初期和上游地段，V形峽谷，流速大，長江三峽。（2）河床巖石軟硬不一(或抗溶蝕能力不同)，易于下蝕形成急流地段.

急流、瀑布，貴州黃果樹瀑布(我國最大)，瀑布后退。

（3）河流向源侵蝕，河流源頭，地形較陡，也是一個跌水區(qū)，類似瀑布后退一樣.源頭后退，河谷向上游伸長、推進。（4）下蝕作用使河谷不斷加深，但有一定限度，即如果一條河流流向湖泊，當河谷加深到河水面與湖水面一樣高時，河流流速為0，下蝕作用停止。河流一般最終要入海，故海平面是河流的下飾基準面。5.河流的襲奪：侵蝕速度快的河流，將侵蝕速度慢的河流切斷，使其歸入自己上游河段。襲奪河，斷頭河。a.原因:河流垂直向下的運動分量造成下蝕;流水中因沙礫的跳躍搬運撞擊而下蝕;旋渦的渦穴下蝕。

b.侵蝕基準面:即海平面。入海河流的下蝕作用絕對不會低于海平面。

c.局部侵蝕基準面:即湖面。為入湖河流的侵蝕基準面。

d.河流的縱剖面:從源頭到河口,河流剖面呈線狀;其曲線總體下凹,起伏受巖性構造控制。長江的重慶-武漢-南京-南通段，武漢以上為侵蝕區(qū),以下為沉積區(qū)。e.均夷化:削去突出部位、填平凹坑的河流作用。發(fā)育在長時間無地殼運動、海平面和氣候變化不大的河流區(qū)段。

f.河流的平衡剖面均夷化后的河流縱剖面就是一平滑的曲線，稱河流的平衡剖面。

●急流

torrent：河床突然變窄變陡的地方。

●瀑布

Water-fall：發(fā)生在斷崖、懸谷、巖層軟硬相間處的急降水流。

●瀑布的后退,是由于水位差大、動能大,使下部巖石掏空,上部巖石崩塌。

軟硬巖層相間形成的瀑布和急流

●噴泉:人造流水現(xiàn)象,如著名的巴黎Fontainebleue實例：貴州黃果樹瀑布落差75米；云南漓江玉龍關瀑布；黑龍江鏡泊湖吊水樓瀑布；黃河壺口瀑布；廬山瀑布；黃山瀑布;紐約州西Niagara瀑布,寬900米,落差48米；它在3萬年中后退了10.4公里,每年0.3米;黃河壺口每年后退5cm。

二、側(cè)蝕作用（旁蝕）河流沿水平方向?qū)恿鲀蓚?cè)和谷坡的破壞作用.1.河流中、下游，河床坡度變緩，下蝕不顯著，以側(cè)蝕為主.2.橫向環(huán)流，橫剖面上看，河流表層水從凸岸流向凹岸，底層水則反向，形成一種環(huán)形流動。但實際上不是簡單環(huán)流，同時又向前運動，螺旋狀前進。3.凹岸處破壞下來的碎屑物搬運到凸岸，沉積下來，這樣凹岸不斷后退，凸岸不斷前伸，河流越來越彎，河谷越來越寬.曲流--->蛇曲4.河床裁彎取直.牛軛湖；長江下游十五世紀到二十世紀河流變遷。旁蝕的動力學原因是彎道離心力與科里奧利力

1）彎道離心力：河流開始是直的。變彎的原因是由于河流中心的障礙物增大了摩擦力與粘滯力；流水在河流彎曲部位因慣性作用而產(chǎn)生離心力?！裨摿ψ饔糜诤恿鞯陌及丁购恿鞯闹髁骶€（流速最大的點的連線）偏向凹岸→使凹岸的水面提高，凸岸的水面降低,產(chǎn)生橫向比降→產(chǎn)生從凹岸向凸岸的橫向力，該力作用方向是凸岸。

●彎道離心力和橫向力的聯(lián)合作用，造成河流凸岸堆積、凹岸侵蝕（物質(zhì)搬運至凸岸，能量減弱而沉積，形成點沙壩。

●鎮(zhèn)江碼頭建在凸岸為錯舉

●南京長江大橋的北岸為凹岸）2）科里奧利力：北半球，河流由南向北流，科氏力作用于右岸（東岸）；南半球，河流由北向南流，科氏力作用于左岸（西岸）。

●離心力、科氏力與旁蝕作用的關系(圖11-14)

3)河床的變化:凹岸的垂直下蝕、橫向旁蝕，使河流彎道向下游遷移，成蛇形河。

●自由河曲平原上彎道可以自由發(fā)展的河流；其結果是使河流長度增加、坡度降低、流速降低。

●截彎取直洪水期間，截彎取直，廢棄的原河道變成牛軛湖（OxbowLake）。

●我國曲流最發(fā)育的地方：湖北石首-湖南岳陽。河長240公里，直線僅87公里；經(jīng)常發(fā)生截彎取直。如1910年，形成尺八口牛軛湖；1970年形成六合垸(yuan)牛軛湖，20公里截彎成1公里。

●小的截彎取直形成了許多詩情畫意的“新月湖”（NewMoonLake），如安慶大龍山。3溯源侵蝕又稱為向源侵蝕（upstreamerosion）:使河流朝源頭加長的侵蝕。

●發(fā)生在溝頭處：片流在此集中，流量、流速增加，侵蝕力加強，發(fā)生溯源侵蝕。

●若河口處侵蝕面下降,也會發(fā)生溯源侵蝕。

●溯蝕、下蝕總是相伴而生，下蝕必導致溯蝕。

●溯源侵蝕使河流變大、變長，并且把許多支流連成一片。

●主流+支流=水系，分布區(qū)稱流域(如長江流域)

●分水嶺：流域與流域之間的高地.秦嶺山脈-巴顏喀拉山脈是長江、黃河的分水嶺。

二側(cè)河流的溯源侵蝕會降低分水嶺高度。如果二側(cè)溯源侵蝕能力相同，分水嶺僅降低高度，位置不變；如果溯源侵蝕能力不同，分水嶺向著侵蝕能力弱的一側(cè)遷移（圖11-18）。

●河流襲奪：由于溯源侵蝕，一條河流將另一條河流上游的水截奪過來。在二條流向垂直的河流之間最易發(fā)生。第三節(jié)河流的搬運作用

河流把所攜帶的物質(zhì)從某處搬至另一個地方的過程即河流的搬運作用。一．流水質(zhì)點的兩種運動方式

1.層流：流體流動時，質(zhì)點不互相混合，流動的層與層之間不交錯。在水淺、流速慢、河床平滑的河段,可成層流（圖a）。

2.紊流：流動層交錯，質(zhì)點互相混合。河流主體表現(xiàn)為紊流運動（圖b）。

二．物質(zhì)的三種搬運方式1.拖運(底運)又稱牽引搬運:物質(zhì)粗大者多以滾動、滑動和跳動方式在河床底搬運。當流速變小時很容易發(fā)生沉積。

2.懸運:物質(zhì)較細者,則呈懸浮狀態(tài)搬運。如粘土。

3.溶運:物質(zhì)極細者，便呈溶液狀態(tài)搬運，溶運物主要有Ca、Mg的碳酸鹽等。三、河流的搬運能力河流能夠搬運多大粒徑碎屑的能力稱為河流的搬運能力，它決定于流速。河流能夠搬運碎屑物質(zhì)的最大量稱為搬運量。它決定于流速和流量，更重要的是流量。其單位是m3/s。第四節(jié)河流沉積作用河流的沉積作用：是指當河流的動能減小(流速，流量減小)或化學條件改變，降低了河流搬運力，致使搬運物沉積下來，或在河口處化學條件改變使得呈溶解狀態(tài)搬運的物質(zhì)發(fā)生沉淀。但主要的是河速降低，使機械搬運物發(fā)生沉積，一般在河流凸岸，或河流入湖、海處。一、沉積作用發(fā)生的原因（1）河流的不同部位流速降低；（2）流量隨氣候或季節(jié)而減??；（3）搬運物增多，負荷過重（搬運力小于搬運量），在加積作用下形成辮狀河（圖11-22)；（4）局部地段河底變平坦，渦流減弱等。二、河流沉積物（稱為沖積物）的五大特征

(1)分選性好長時間穩(wěn)定的河流水動力，可使各種粒級的物質(zhì)充分分開,特定條件下顆粒大小均勻；

⑵磨圓度好長距離搬運，使巖塊變圓滑；

⑶成層性好二個周期變化因素：洪水期，粗，枯水期，細；夏季，顏色淡，冬季，顏色深。

⑷韻律性好形成遞變層理。河流的一次側(cè)向擺動，由下到上可形成：河床沉積（粗）、河漫灘沉積（中）、牛軛湖沉積（細）。

⑸具流水成因的原生構造沖刷痕，波痕，砂丘（Dune，大的波痕），交錯層，前積層等三、沉積的主要類型（一）河谷內(nèi)的沉積作用較粗，多為粗砂、礫石，常具斜層理。地形上分心灘，邊灘，河漫灘.1.心灘：河流變寬，河心障礙物，河流速降低，河心沉積。長幾十---幾千米，寬幾--幾百米，表面平坦，干水期出露水面，洪水期淹沒。上游受侵蝕，下游接受沉積，故心灘向下游移動。2.邊灘即點沙壩：它是單向環(huán)流把凹岸侵蝕物攜帶到凸岸堆積成新月形邊灘.3.河漫灘：洪水期，河水上漲，淹沒了邊灘，并在原地邊灘沉積物上沉積了較細的物質(zhì)，這就是河漫灘沉積，具有不明顯的水平層理。河流沖積層的二元結構：由下部邊灘的粗粒沉積物和上部河漫灘的細粒沉積物兩部分組成的沉積剖面結構?！褡匀坏蹋汉樗绯龊影?，流速驟降，大量泥沙沉積，形成自然堤。如長江蕪湖與安慶之間的自然堤；多為一般年份阻擋洪水的天然屏障。

●沖積平原：河床連續(xù)擺動，河漫灘連片擴大，形成沖積平原；主要由河流沖積物組成.

區(qū)別：洪積平原。

（二）河口的沉積作用

1.河口處流速變緩，水域擴大，絕大部分碎屑物沉積下來。另一方面，河水中呈膠體狀態(tài)的搬運物(粘土；Si，Al等氧化物、氫氧化物)與海、湖水中的溶解質(zhì)相遇，也可沉淀下來。

2.這些沉積物在河口處形成類似三角形的地形，稱為三角洲。三角洲頂端指向河流方向，表面比較平坦向湖、海方向傾斜，其上常有沼澤分布。

3.河口處因河流帶來大量有機食物，生物繁殖，沉積物中有機質(zhì)豐富，常形成石油和天然氣等有機礦產(chǎn)，美麗富饒地區(qū).

4.三角洲是河流與海洋或湖泊共同作用形成的，但沉積物來源于河流。三角州形成條件：(1)河流搬運來的物質(zhì)數(shù)量要大；(2)河口處的海岸或湖岸坡度平緩，同時無強大的波浪或潮汐。錢塘江口，潮汐強大，河口堆積物全部搬走，不能形成三角洲?！袢侵薜男螒B(tài)：1．鳥嘴狀（一條河流入海者，如長江）；2．鳥足狀（若干條河流入海者，如密西西比河）；3．扇形（許多條河流入海者，如黃河）。

三、沖積砂礦

沖積物中有用礦物含量達到具有開采價值。金沙江、黑龍江的沙金礦，湖南**廣西沙錫礦、金、金剛石、鋯石、獨居石.錢塘江大潮

每逢農(nóng)歷8月18日，來浙江海寧一帶觀潮的人，成群結隊，絡繹不絕。這時的岸邊，人山人海，萬頭躦動，人們焦急地等待那激動人心時刻的到來。不一會兒，忽見人群騷動，只見遠處出現(xiàn)一條白線，由遠而近；剎那間，壁立的潮頭，像一堵高大的水墻，呼嘯席卷而來，發(fā)出雷鳴般的吼聲，震耳欲聾。這真是：“滔天濁浪排空來，翻江倒海山為摧?！边@就是天下聞名的錢塘江大潮。洶涌壯觀的錢塘潮，歷來被譽為“天下奇觀”。錢塘江入海的杭州灣第五節(jié)河流的去均夷化作用

1.均夷化：河流削去突起河底、填平凹地，達到平衡的過程稱之。

2.去均夷化：當侵蝕基準面下降,陸地上升時,或氣候變暖冰雪融化、海平面上升,流量增加時,平衡被破壞，河流重新下蝕，此過程稱之。引起河流發(fā)生去均異化作用的因素主要有兩個：（1）陸地上升或海平面下降，使河床抬高或侵蝕基準面降低，下蝕復蘇；（2）氣候變化，如干燥轉(zhuǎn)變?yōu)槌睗?，結果流量增加，河流得以重新進行下蝕。

3.可以形成：(1)深切河曲:切入基巖的河流。

(2)河流階地:其特征有五點a.原谷地殘留在新的谷坡之上;b.形態(tài)上具平坦的表面和陡坎,陡坎向河；c