地質(zhì)學(xué)原理河流地質(zhì)作用與河谷地貌

地質(zhì)學(xué)原理河流地質(zhì)作用與河谷地貌第1頁/共54頁河流地質(zhì)作用河流地表具有明顯河谷的常年或季節(jié)性流水稱為河流。河流地質(zhì)作用河流的侵蝕、搬運(yùn)、沉積的過程統(tǒng)稱為河流地質(zhì)作用，屬于一種外動(dòng)力地質(zhì)作用，影響因素主要有河流流域的地形地貌、地層結(jié)構(gòu)與組成、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、植被、風(fēng)化作用、河流流量與流速、河谷坡度與寬度、氣候與降水、地下水與河流補(bǔ)給關(guān)系、人類活動(dòng)等。第2頁/共53頁第2頁/共54頁動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)換是產(chǎn)生河流剝蝕、搬運(yùn)、沉積作用的根本原因。河流地質(zhì)作用成因第3頁/共53頁第3頁/共54頁河流侵蝕作用河水流動(dòng)過程，以自身的化學(xué)動(dòng)力【溶解力】和機(jī)械動(dòng)力【水力】，并以攜帶的泥沙和礫石作為工具，不斷破壞、改造、加深、拓寬河道【河床，河谷】的過程稱為河流地質(zhì)作用。按照侵蝕作用的方向，可以將河流地質(zhì)作用分為下切作用和側(cè)蝕作用兩種類型。河流下切作用－河水對(duì)河床底部地層的切割、沖刷、破壞而加深河谷的過程。河流側(cè)蝕作用－河水對(duì)河床兩側(cè)地層的切割、沖刷、破壞而拓寬河谷的過程。第4頁/共53頁第4頁/共54頁河流下切作用過程河流下切作用結(jié)果——峽谷地貌虎跳峽三峽第5頁/共53頁第5頁/共54頁河流下切作用結(jié)果——形成深切蛇曲第6頁/共53頁第6頁/共54頁河流側(cè)蝕作用過程河流側(cè)蝕作用結(jié)果——蛇曲地貌第7頁/共53頁第7頁/共54頁1965年1月的河岸1965年3月的河岸由于河流側(cè)蝕作用，而使河岸坍塌。第8頁/共53頁第8頁/共54頁凸岸沉積凹岸侵蝕由于河流側(cè)蝕作用，導(dǎo)致河流凸岸沉積前推、凹岸剝蝕后退，使得河曲加大。第9頁/共53頁第9頁/共54頁在河流側(cè)蝕過程中，流水因慣性離心力作用沖向凹岸而造成凹岸不斷侵蝕，凸岸因水流減緩而連續(xù)沉積攜帶的泥沙，導(dǎo)致河床逐步加寬、河曲日益變大，從而形成蛇曲河，蛇曲河最終因裁彎取直而廢棄彎曲河道。這種被廢棄的彎曲河道稱為牛軛湖。蛇曲河與牛軛湖形成過程河流側(cè)蝕作用結(jié)果——形成牛軛湖第10頁/共53頁第10頁/共54頁蛇曲河與牛軛湖航空照片第11頁/共53頁第11頁/共54頁河流向源侵蝕作用而加長(zhǎng)河谷第12頁/共53頁第12頁/共54頁河流下切作用與側(cè)蝕作用之間關(guān)系時(shí)間上，河流發(fā)育早期以下切作用為主，隨著河床坡度減小，逐漸轉(zhuǎn)為以側(cè)蝕作用為主?？臻g上，河流上游以下切作用為主，河流下游以側(cè)蝕作用為主。第13頁/共53頁第13頁/共54頁尼亞加拉大瀑布尼亞加拉大瀑布－河流向源侵蝕與下切作用結(jié)果第14頁/共53頁第14頁/共54頁河流侵蝕基準(zhǔn)面河流侵蝕基準(zhǔn)面－河流侵蝕作用消失的水平面。流入主流的支流，以主流的水面為侵蝕基準(zhǔn)面。流入湖泊、海洋的河流，以湖面、海平面為侵蝕基準(zhǔn)面。由于河流絕大多數(shù)最終均流入海洋，因而以海平面為基本侵蝕基準(zhǔn)面。河流侵蝕基準(zhǔn)面并非固定不變、而是隨新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)變化而改變。由于河流侵蝕基準(zhǔn)面一經(jīng)變動(dòng)將引起相關(guān)水系侵蝕和堆積過程的重大變化，因而據(jù)河谷堆積、侵蝕地貌的組合形態(tài)可以判別新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的變化狀況。第15頁/共53頁第15頁/共54頁河流侵蝕基準(zhǔn)面及其變化第16頁/共53頁第16頁/共54頁水庫對(duì)河流上游沉積的影響第17頁/共53頁第17頁/共54頁河流搬運(yùn)作用河水流動(dòng)攜帶沿途沖刷、侵蝕的泥沙、石塊等物質(zhì)向下游移動(dòng)的過程稱為河流搬運(yùn)作用，分為浮運(yùn)、推運(yùn)、溶運(yùn)三種形式。河流搬運(yùn)能力取決于河水的流速、流量，其中流速是主要影響因素，搬運(yùn)顆粒的粒徑D與水流的速度V平方成正比，即D∝V2。此外，河流搬運(yùn)能力還與搬運(yùn)物的粒徑、水溶性、重度等有關(guān)。在上游，河道的寬度較窄、坡降較大，河水的流量較集中、流速較大，搬運(yùn)能力較大。在下游，河道的寬度較大、坡降較小，河水的水面較寬、流量較分散、流速較小，搬運(yùn)能力較小。第18頁/共53頁第18頁/共54頁河流沉積作用河水流動(dòng)中因搬運(yùn)能力不斷損失而使搬運(yùn)物質(zhì)在自重力作用下逐漸沉積的過程稱為河流沉積作用，又叫作沖積作用，沉積的物質(zhì)特稱為沖積物。沖積物具有明顯的磨圓、分選、成層等結(jié)構(gòu)性，宏觀表現(xiàn)為層理構(gòu)造。根據(jù)沖積物的沉積環(huán)境，可以將沖積物分為河床相沖積物、河漫灘相沖積物、牛扼湖相沖積物、蝕余堆積相沖積物、河口三角洲相沖積物五種類型。河流沖積物層理構(gòu)造第19頁/共53頁第19頁/共54頁河床相沖積物主要為推移沖積物，由沙、礫石、卵石等組成，粒徑較大或很大，一般具有明顯的斜層理。河床相沖積物河床相沖積物中斜層理第20頁/共53頁第20頁/共54頁河漫灘相沖積物主要為浮運(yùn)沖積物，由各種懸浮物組成，多數(shù)為亞砂土、亞粘土，少量細(xì)砂土，可見斜層理、水平層理、波痕等，包括心灘沖積物、邊灘沖積物。心灘沖積物邊灘沖積物漫灘沖積物漫灘相沖積物表面波痕第21頁/共53頁第21頁/共54頁牛扼湖相沖積物主要為靜水沖積物，一般多由富含有機(jī)質(zhì)的淤泥、泥炭組成，天然含水量很大、抗壓與抗剪強(qiáng)度很小，容易發(fā)生壓縮變形，可見水平文層理。牛扼湖相沖積物牛扼湖相沖積物牛扼湖相沖積物第22頁/共53頁第22頁/共54頁蝕余堆積相沖積物常見于山區(qū)河流中，多由巨礫和大塊石組成，可能來自于山坡崩塌巖塊和河底殘余巖塊，一般無層理等構(gòu)造。蝕余堆積相沖積物蝕余堆積相沖積物蝕余堆積相沖積物第23頁/共53頁第23頁/共54頁河口三角洲相沖積物形成于河流入?！竞础靠冢炙?、水下兩部分沉積，水上部分主要由河床相和河漫灘相沖積物組成，以粘土和細(xì)砂土為主，一般呈層狀和透鏡狀，含水量高、結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差；水下部分主要由河流沖積物和海相【湖泊相】淤積物混合組成，產(chǎn)狀傾斜。河口三角洲相沖積物第24頁/共53頁第24頁/共54頁河口三角洲相沖積物河口三角洲相沖積物六千年以來MISSIPPI三角洲形成示意圖河口三角洲相沖積發(fā)展示意圖第25頁/共53頁第25頁/共54頁河漫灘相沖積二元結(jié)構(gòu)河漫灘相沖積下部為河床相推移沖積物、上部為河漫灘相浮運(yùn)沖積物，屬于河床側(cè)向移動(dòng)的結(jié)果。坡積裙河漫灘相沖積層河床相沖積層河漫灘相沖積二元結(jié)構(gòu)第26頁/共53頁第26頁/共54頁河流相沖積物總特征以機(jī)械碎屑物為主。礫石磨圓好。發(fā)育二元結(jié)構(gòu)。常見層理和層面構(gòu)造。沖積物分選性好。自上游至下游，沖積物逐漸變細(xì)。上游下游第27頁/共53頁第27頁/共54頁河谷地貌地貌由于內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用的長(zhǎng)期作用，在地表形成各種不同成因、不同類型、不同規(guī)模、不同幾何形態(tài)的起伏，統(tǒng)稱為地貌。地貌學(xué)研究地表各種起伏形態(tài)的成因、形成、演化、發(fā)展、空間分布規(guī)律等。第28頁/共53頁第28頁/共54頁地貌與地形區(qū)別地形專指地表起伏的幾何形態(tài)和規(guī)模外觀特征，一般采用地形圖來宏觀描述。地貌不僅涉及地表起伏的外觀特征，而且更重要的是關(guān)心這些地表起伏之間聯(lián)系，并基于地質(zhì)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)研究各種起伏形態(tài)的成因、形成、演化、發(fā)展、空間分布規(guī)律等采用地貌圖來宏觀描述。河谷地貌在流域地層組成與結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌基礎(chǔ)上，經(jīng)過河流長(zhǎng)期侵蝕、搬運(yùn)、沖積等作用，逐步形成與發(fā)展起來的一種線性溝谷地貌。由于路線沿河谷布設(shè)于階地上具有展線舒順、縱坡平緩、施工簡(jiǎn)便且工程量小等優(yōu)點(diǎn)，因而河谷通常是山區(qū)公路、鐵路爭(zhēng)取利用的一種良好地貌類型。第29頁/共53頁第29頁/共54頁河谷地貌要素谷緣谷坡→階地坡麓谷底→河床、河漫灘、河心灘河谷地貌衛(wèi)星照片第30頁/共53頁第30頁/共54頁谷緣－河谷與周圍地貌的過渡帶。谷坡－河谷兩側(cè)的坡地且高于谷底，包含階地。坡麓－谷坡與谷底的過渡帶，也稱為坡腳。谷底－河谷地貌最低部分，比較平坦，分布有河床、河漫灘、河心灘。河床－位于谷底且有常年流水，豐水期和枯水期均被河水占據(jù)。河漫灘－位于谷底，豐水期被水淹沒、枯水期露出水面的平坦地帶。其中，每年豐水期均被河水淹沒的為低河漫灘，無永久性建筑物；而僅被多年一遇的洪水淹沒的為高河漫灘，開始向階地演化，偶見少數(shù)永久性建筑物；周圍被河床環(huán)繞的河漫灘稱為河心灘。階地－位于谷坡且沿河谷延伸方向呈條帶狀分布的階梯狀平坦臺(tái)地，有永久性建筑物，可能同時(shí)出現(xiàn)多級(jí)階地，自河漫灘向上依次為一級(jí)階地、二級(jí)階地、三級(jí)階地等，第31頁/共53頁第31頁/共54頁平水期，河水位于河床內(nèi)。洪水期，河水漫過河床，淹沒河漫灘。洪水過后，形成天河漫灘沉積。河漫灘形成過程第32頁/共53頁第32頁/共54頁階地要素階地后緣階地面階地前緣階地斜坡階地坡麓階地后緣階地面階地前緣階地斜坡階地坡麓第33頁/共53頁第33頁/共54頁階地成因階地是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與河流侵蝕、沖積聯(lián)合作用的結(jié)果。第34頁/共53頁第34頁/共54頁河流階地形成過程第35頁/共53頁第35頁/共54頁階地類型侵蝕階地－主要由河流侵蝕作用形成，多數(shù)由基巖組成，因而又稱為基巖階地。堆積階地－由河流沖積作用形成，全部由沖積物組成，因而又稱為沖積階地或沉積階地。上迭階地－下切深度較小而未完全切過原有沖積物的厚度。內(nèi)迭階地－下切深度較大而完全切過原有沖積物的厚度。侵蝕階地第36頁/共53頁第36頁/共54頁上迭階地內(nèi)迭階地第37頁/共53頁第37頁/共54頁侵蝕－堆積階地－由河流侵蝕、沖積聯(lián)合作用形成，下部為基巖、上部為沖積層，但是整個(gè)階地主要由下部基巖組成、上部沖積層厚度很薄，因而又稱為基座階地。沖積物侵蝕－堆積階地第38頁/共53頁第38頁/共54頁河谷地貌類型未成形河谷－也稱V字形河谷，山區(qū)河谷發(fā)育初期，以垂直下切作用為主，特點(diǎn)是谷坡陡峻甚至壁立、基巖裸露、下切很深、谷底較窄、無沖積物、常為河水充滿。河漫灘河谷－也稱U字形河谷，河谷發(fā)育中晚期或丘陵－平原區(qū)河谷，側(cè)蝕－沖積作用較強(qiáng)烈，特點(diǎn)是谷坡較緩、谷底較寬、河漫灘發(fā)育、河床僅占谷底最低部位。成形河谷－經(jīng)歷較長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期后而具有復(fù)雜幾何形態(tài)的河谷，顯著特點(diǎn)是存在階地，還發(fā)育河漫灘、河心灘等。按照河谷發(fā)育階段劃分第39頁/共53頁第39頁/共54頁未成形河谷未成形河谷未成形河谷第40頁/共53頁第40頁/共54頁河漫灘河谷河漫灘河谷河漫灘河谷第41頁/共53頁第41頁/共54頁成形河谷成形河谷成形河谷成形河谷第42頁/共53頁第42頁/共54頁河流發(fā)展過程第43頁/共53頁第43頁/共54頁河流縱向特征第44頁/共53頁第44頁/共54頁河流演化階段及其對(duì)周圍地形影響第45頁/共53頁第45頁/共54頁伊通河谷橫剖面圖1.全新統(tǒng)2.早更新統(tǒng)3.白堊系4.侏羅系5.花崗巖6.地質(zhì)界線7.斷層第46頁/共53頁第46頁/共54頁伊通河西側(cè)階地和臺(tái)地臺(tái)地一級(jí)階地第47頁/共53頁第47頁/共54頁伊通河西側(cè)階地和臺(tái)地臺(tái)地一級(jí)階地第48頁/共53頁第48頁/共54頁紅嘴子伊通河臺(tái)地、階地河漫灘、河曲、護(hù)堤護(hù)堤階地臺(tái)地河漫灘第49頁/共53頁第49頁/共54頁美麗的松花湖第50頁/共53頁第50頁/共54頁復(fù)習(xí)思考題河流？河流的地質(zhì)作用及其成因？河流的侵蝕作用、下切作用、側(cè)蝕作用、向源侵蝕作用？河流的下切作用與側(cè)蝕作用之間關(guān)系？河流的深切蛇曲及其成因？牛軛湖及其成因？河流的侵蝕基準(zhǔn)面？河流的搬運(yùn)作用？河流搬運(yùn)能力的影響因素？河流的沉積作用？河床相沖積物、河漫灘相沖積物、牛扼湖相沖積物、蝕余堆積相沖積物、河口三角洲相沖積物？河漫灘相沖積二元結(jié)構(gòu)？河流相沖積物總