片流面流洪流的地質(zhì)作用

1、地面流水的地質(zhì)作用 第一節(jié) 地面流水的分類和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 一、地面流水的來(lái)源和種類 地面流水分為面流、洪流和河流三大類，面流和洪流是在降雨或降雨后的一段時(shí)間內(nèi)才有的暫時(shí)性流水。河流是常年流水。 面流是雨水、冰雪融水在地表斜坡形成的薄層片狀細(xì)流，因此又叫片流。 斜坡表面是不平坦的，當(dāng)面流增大到一定程度在就會(huì)自動(dòng)在斜坡低洼處匯集成線狀的較強(qiáng)的洪流。洪流往往是間歇性的，在雨水集中的季節(jié)易形成洪流。 河流是大氣降水、融雪匯集在地面低洼處，在重力的作用下沿流水自身侵蝕形成的溝槽中流動(dòng)，并進(jìn)一步得到地下水的補(bǔ)給而成的。河流具有相對(duì)固定的河道、并有經(jīng)常性流水。它的水源往往是多方面的，雨水、冰雪融水和地下水甚至湖

2、水都可以成為水源。二、流水的動(dòng)能 地面流水在重力作用下，沿斜坡或溝谷，從高處向低處流動(dòng)，從而不斷將勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，流水具有的動(dòng)能稱為流水的活力(a)，流水的活力(a)與流水的流量(m)和流速(V)有關(guān)。其中流量的大小主要受氣候影響，區(qū)域的降雨量和蒸發(fā)量決定了該區(qū)地面流水的水量的大??；地面流水的流速則受流量和地形坡度的影響。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)，可以改變地面的起伏坡度和海拔高程，從而影響地面流水的活力。 地面流水的活力必須克服其流動(dòng)過(guò)程中水流內(nèi)部的粘滯阻力和水流與地面、空氣等之間的摩擦阻力的消耗；那么地面流水的活力與其負(fù)載(L)的關(guān)系可能存在以下三種情況： a>L：地面流水除克服負(fù)載以外，

3、尚有余力對(duì)地面進(jìn)行破壞，因此表現(xiàn)為侵蝕作用； a=L：地面流水與負(fù)載相平銜，流水無(wú)力破壞地面，也不因負(fù)載過(guò)大而發(fā)生堆積，因此表現(xiàn)為搬運(yùn)作用； a<L：地面流水的負(fù)載超過(guò)其活力，為了保持其流動(dòng)，流水不得不將多余的搬運(yùn)物卸載，表現(xiàn)為沉積作用。 三、流水運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 根據(jù)牽引流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，流體內(nèi)部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可分為層流、紊流等水動(dòng)力結(jié)構(gòu)。它們直接影響地面流水地質(zhì)作用特征。 （一）層流 水流流動(dòng)時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)作流束狀或?qū)訝钸\(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的跡線不相交錯(cuò)的一種流動(dòng)狀態(tài).。水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度和方向是恒定的，水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡流線在無(wú)障礙時(shí)是彼此平行的，當(dāng)存在圓柱狀或球狀的障礙物時(shí)則流線隨邊界彎曲。根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室

4、的玻璃管內(nèi)水流狀態(tài)的觀察，水流只在很低的速度時(shí)，保持相互平行的層狀，均勻地向前移動(dòng)，水質(zhì)點(diǎn)的位置不發(fā)生相互調(diào)換，因而水層之間似此不相混合(圖8-4a、b)（二）紊流 水流高速流動(dòng)時(shí)，流線波狀起伏，各運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的跡線具有復(fù)雜的形態(tài)，并且相互交錯(cuò)的一種流態(tài)。水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度和方向隨時(shí)發(fā)生任意的改變，其運(yùn)動(dòng)軌跡是不規(guī)則的(圖8-4c)這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流或稱湍流、渦流。實(shí)驗(yàn)證明，只要水流速度增大，或者界面略有粗造不平，水流就會(huì)呈現(xiàn)紊流狀態(tài)。紊流中存在旋渦產(chǎn)生的水流紊動(dòng)作用，由于旋渦的大小、方向和轉(zhuǎn)速不同，因此紊流的任一質(zhì)點(diǎn)的流速的方向是隨時(shí)間變化的稱紊流運(yùn)動(dòng)的脈動(dòng)現(xiàn)象。 第二節(jié) 地面暫時(shí)流水的地質(zhì)作用

5、 一、雨蝕作用 酸雨對(duì)可溶性巖石的化學(xué)侵蝕作用是眾所周知的。同時(shí)雨水對(duì)巖土層，特別是對(duì)裸露的表土層的敲擊不僅可以造成表土的流失，而且可以增加地表薄層水流的紊動(dòng)性，從而加強(qiáng)水流的侵蝕強(qiáng)度，破壞土壤結(jié)構(gòu)，使表土分散，為面流的沖刷創(chuàng)造更為有利的條件。 二、面流的地質(zhì)作用 面流是雨水或冰雪融水直接在地表形成的薄層片流和細(xì)流，出現(xiàn)的時(shí)間很短。雨水在坡地上聚成薄薄的水層，以后由于受地表微小起伏的影響，使水流分離，形成許多細(xì)流。細(xì)流在流動(dòng)過(guò)程中時(shí)分時(shí)合，沒(méi)有固定流路，因而坡面侵蝕是坡面流水對(duì)地表進(jìn)行面狀的、均勻的沖刷。能比較均勻地沖刷地表松散物質(zhì)，被沖刷下來(lái)的物質(zhì)，成為江河泥沙的主要來(lái)源。面流的侵蝕強(qiáng)度主要

6、受降雨量、降雨強(qiáng)度、地形坡度、坡面組成物質(zhì)和植被等的影響。在一定的地形條件下，如果地表物質(zhì)疏松，植被稀疏、降水量多且強(qiáng)度大，面流的侵蝕就強(qiáng)烈。地形坡度的陡緩直接影響到面流的速度，坡度變陡流速加快，洗刷作用加強(qiáng)；但是如果坡度過(guò)陡，受水面積減小，使水量減少，反而使洗刷作用減弱。據(jù)實(shí)地觀察，當(dāng)坡度達(dá)到40度左右，面流的洗刷作用最為強(qiáng)烈。 面流的洗刷作用：面流對(duì)斜坡的均勻破壞作用稱為洗刷作用。它受坡度、水流速度和水量的制約。當(dāng)雨量大時(shí)洗刷作用強(qiáng)度就大，坡度陡，水流速度大洗刷作用強(qiáng)度也大，反之強(qiáng)度就小。 通常在斜坡頂部，坡度較小，水流速度小，匯集的水量也小，洗刷作用的強(qiáng)度也小。因而，在坡頂，只有被雨水沖

7、擊而濺起或分離的細(xì)小砂泥在水流中呈懸浮狀態(tài)，緩慢地沿斜坡向下運(yùn)動(dòng)。 斜坡中上部，坡度逐漸變陡，匯集的水量逐漸增加，流速加快，面流的洗刷強(qiáng)度逐漸加大，可以洗刷斜坡上大量風(fēng)化的松散物質(zhì)，將斜坡切割成深淺不等的溝槽，甚至使基巖裸露。面流從斜坡上部洗刷下來(lái)的碎屑物在斜坡下部和坡麓堆積（圖8-5）。 面流對(duì)斜坡的改造作用：隨著面流洗刷作用的反復(fù)進(jìn)行，斜坡上部不斷遭受破壞而削低，下部和坡麓不斷堆積而加高，從而使斜坡地形趨于平緩。當(dāng)面流的活力因斜坡變平而降低，最后其活力與負(fù)戴達(dá)到平衡，面流的侵蝕作用和堆積作用終止。 面流的堆積作用和堆積物：斜坡下部和坡腳，坡度逐漸變緩，面流的強(qiáng)度和活力逐漸降低，而負(fù)戴卻逐漸

8、增加，最后，面流的負(fù)戴超過(guò)其活力，洗刷作用消失，面流攜帶的大量碎屑物質(zhì)在斜坡下部和坡腳下堆積。面流攜帶的碎屑物質(zhì)在在斜坡下部平緩部位和坡麓堆積的沉積物稱為坡積物。坡積物沿坡麓分布如裙?fàn)?，故將這種坡積物組成的地貌稱為坡積裙。 坡積物的特征：坡積物的巖石成分與組成斜坡的基巖成分一致。其大小粒徑取決于基巖特征、坡度和面流的流速流量，通常為細(xì)砂、粉沙和粘土。當(dāng)坡度陡、流速流量大、基巖節(jié)理發(fā)育或易破碎時(shí)可以?shī)A雜石塊。坡積物通常未經(jīng)長(zhǎng)距離搬運(yùn)，因此其磨圓度、分選性差。三、洪流的地質(zhì)作用 面流在斜坡的洼處匯集成侵蝕能力更強(qiáng)的水流，沖刷斜坡洼地，使之形成溝槽，這種溝槽中的線狀水流稱為洪流。洪流夾雜著砂泥、石塊

9、沖向溝口，具有更強(qiáng)的沖蝕力。 洪流的沖蝕作用和沖溝的形成：當(dāng)面流在斜坡的洼處匯集成股流動(dòng)時(shí)，其侵蝕能力大大提高，形成細(xì)溝。細(xì)溝的出現(xiàn)匯集的水流越來(lái)越多，使侵蝕作用更為強(qiáng)烈，水流集中沖擊溝底，細(xì)溝越來(lái)越深，并出現(xiàn)陡坎。洪流的侵蝕是一種線狀侵蝕，表現(xiàn)為下蝕(下切)，旁蝕(側(cè)蝕)與溯源(向源)侵蝕三種。下蝕是指流水及其挾帶的砂礫等對(duì)谷底的侵蝕，其結(jié)果使谷底加深。旁蝕是對(duì)谷地兩側(cè)的侵蝕，溝壁也可以發(fā)生崩塌，其結(jié)果都是使谷坡后退，谷地展寬。溯源侵蝕系指向源頭的侵蝕，其結(jié)果使谷地向上伸長(zhǎng)。下蝕，旁蝕與溯源侵蝕是相互聯(lián)系、同時(shí)進(jìn)行的。隨著這種作用的進(jìn)行，聚集的雨水越來(lái)越多，侵蝕作用也越來(lái)越強(qiáng)，最后溝谷具有明

10、顯的溝緣，形態(tài)呈勺狀，這種溝谷稱為沖溝。沖溝形成后，上述三種沖蝕作用依然繼續(xù)進(jìn)行。沖溝向源頭的侵蝕常常出現(xiàn)較大的落差，即頂部跌水。這時(shí)整個(gè)沖溝的橫剖面呈V字形，縱剖面很陡，溝底不平坦，出口呈懸掛狀，下蝕作用依然十分強(qiáng)烈。若下切到含水層，溝內(nèi)由地下水補(bǔ)給，則可形成河流。隨著下蝕作用的進(jìn)行，沖溝縱剖面逐漸變得平緩，其橫剖面從呈V字形漸變?yōu)閁字形。隨著沖溝逐漸變緩變寬，洪流的垂向侵蝕減弱，其頂部峭壁變緩，兩側(cè)岸壁塌落，最后達(dá)到穩(wěn)定的自然坡度角（邊坡穩(wěn)定角），侵蝕作用停止，成為死沖溝。 洪流的沉積作用：洪流在溝谷中一般不發(fā)生沉積作用，只有從兩側(cè)岸壁塌落的巨大石塊，洪流不能帶動(dòng)，才有可能留置在溝谷內(nèi)。其

11、余侵蝕的碎屑物質(zhì)在洪流的攜帶下被帶出山口。雨季當(dāng)溝谷水流攜帶大量碎屑物質(zhì)沖出山口時(shí)，流速驟然降低，大量碎屑物堆積下來(lái)，形成洪積物。洪積物構(gòu)成的地貌叫沖出錐（圖8-6），亦稱洪積扇。沖出錐是由間歇性洪流攜帶的物質(zhì)不斷地堆積而成的。其特點(diǎn)是分選較差，磨圓度不好，有不規(guī)則的層理。沖出錐在干旱或半干旱地區(qū)分布很廣，其它地區(qū)也有發(fā)育。 沖出錐自山口向外呈同心圓帶狀分布，可有一定程度的分選和磨圓，按其特征可以分為三個(gè)帶： 洪積扇上帶 洪流沿地表呈散流狀放射形散發(fā)，主要沉積大漂礫、礫石、砂礫和粗砂。從山口向外粒度逐漸變小，磨圓度逐漸變好。 洪積扇中帶 由于洪流隨雨量大小周期性變化，因而沖出錐在這一帶上下往復(fù)移動(dòng)，沉積物由砂礫、泥組成，垂向上粗細(xì)相間。當(dāng)洪流漫過(guò)溝槽時(shí)，沖出錐表面常被洪泛作用帶來(lái)的亞砂質(zhì)和亞粘土質(zhì)沉積物覆蓋。 洪積扇邊緣帶 主要由洪泛作用的沉積物亞