1、第四章 流水地貌与堆积物,河流地貌与沉积物 暂时性流水地貌与沉积物,概述 1、河流地貌由河流作用形成的地貌。包括：河漫滩、阶地、冲积扇、三角洲等。 2、河流水量主要来自于：A 大气降雨B 冰雪融水C 地下水补给（少量） 因此： 河流分为经常性流水河流、暂时性流水水流。 它们都能够进行侵蚀、搬运和堆积。,常年流水 :具有稳定的水源补给和固定的水道。如长江、珠江等。 暂时性流水 :只有雨季才有水流暂时性流水分为片流和洪流。 河流(river) 片流(sheet flow) 洪流(flood flow),片流、洪流、河流关系图,片流,洪流,河流,一、河流地貌与沉积物,（一）河流作用特征 1河流动能河
2、流地质作用的水力能量。 代表了塑造地形地貌能力的强弱。E=(1/2)mv2 山地河流汇水少、流量小，但河床坡度陡、流速高、推力大，河流搬运的颗粒少而粗。 平原河流汇水多、流量大，但河床坡度小、流速低，河流负载大，搬运的颗粒细而多，易发生曲流，易引发洪灾。,2水流运动状态,(1)水质点运动状态 层流与紊流 层流的水质点有一定的轨迹，与邻近的质点作平行运动，彼此互不混乱。 紊流的水质点是呈不规则的运动。并且互相干扰，在水层与水层之间夹杂了大小不一的旋涡运动。,层流水是否失去稳定性取决于作用于水体的惯性力与粘滞力（viscosity）的对比关系。 雷诺数惯性力/粘滞力,小于500为层流，大于2300
3、为紊流，5002300为过渡状态。 一般沟槽、河道中的水流总是属于紊流性质，只有坡面薄层缓流才是层流。 层流利于沉积，紊流利于侵蚀和搬运。,层流,河水的运动方式,紊流,（2）环流：是河流中的中大尺度的水流运动。分为横向环流和旋涡流。,横向环流弯曲河道中，从凸岸由水面流向凹岸，和从凹岸由河底流向凸岸的水流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流称为。主要是由于弯道离心力及地球偏转力所致。一般，径向河流北半球侵蚀右岸，南半球侵蚀左岸。 又可分为单向环流和双向环流。旋涡流环流轴轴向垂直水面的环流。即通常的漩涡。主要是由于河流绕过障碍物、遇到凸角、河床粗糙变化时产生的。,3、河流作用（1）侵蚀作用河流破坏地
4、表（河床）并掀起地表物质的作用。包括：冲蚀作用、磨蚀作用、溶蚀作用。下切侵蚀：垂直地面向下侵蚀加深河床。受气候变化、构造运动、侵蚀基准面控制。当下切侵蚀自源头和河口开始向上游侵蚀或通过瀑布的后退来实现时，称为溯源侵蚀（向源侵蚀）侧蚀（旁蚀）：河流侧向侵蚀的一种现象河岸后退，沟谷展宽，形成曲流。,（2）搬运作用河流水流在流动过程中携带大量泥沙和推动河底砾石向下游移动的作用。包括：推移、跃移、悬移。推移：使泥沙、砾石沿河底面滚动或滑动。跃移：床底泥沙呈跳跃向前搬运。（流水中上下流速造成的压力差造成）悬移：较细小颗粒在流水中呈悬浮状态搬运。,（3）堆积作用河流携带物质，由于条件改变，引起搬运能力减弱
5、而发生堆积。 条件改变包括：河床坡度下降流速减慢水量变小泥沙含量增多通常，上游以侵蚀作用为主，下游以堆积为主，当海平面下降 时，下游也可发生侵蚀。,（二）河谷,1河谷形态 （1）河谷横剖面形态 谷坡：常有阶地发育 谷底：由河床和河漫滩组成,（2）河谷纵剖面,河谷纵剖面是从河源到河口沿主流线所作剖面。 凹形 凹凸形 不规则形,长江河谷纵剖面图,2.河谷的基本形态,河谷发展历史,初期：河流坡降较大，多为深狭 的峡谷地形，谷底常有急 流、瀑布和壶穴 中期：河床纵剖面坡度变小，侧 蚀作用加强，发育曲流和河 漫滩，河谷横剖面呈宽浅的 U字形 后期：在宽广的河漫滩或冲积平原 两侧，仅残留缓斜坡地或丘陵,五
6、. 河流地貌,（1）V形谷 以垂直侵蚀作用为主，发育在河流上游地区 剖面的发展的三个阶段,黄河野狐峡,龙羊峡以上河谷段,“V”形谷的发展,V形谷,五. 河流地貌,“V”形谷,巫峡“V”形谷,“V”形谷,（2）河漫滩河谷,以侧方侵蚀为主，塑造河漫滩,曲流侵蚀与堆积,五. 河流地貌,（3）成型河谷,发育有河流阶地的河谷称为成型河谷。既有侧方侵蚀、又有垂直侵蚀；既发育河漫滩又发育河流阶地 ，为河谷发育的晚期,河谷纵剖面的发展,凹形、凹凸形、不规则形。 受三重要素影响, 侵蚀基准面、向源侵蚀、岩性。 裂点（knick point）与岩槛。 裂点：成型河谷中，每一次侵蚀基准面下降都会引起河流溯源侵蚀，溯
7、源侵蚀所达到的那一段河床纵向陡坎称为裂点 岩槛（坎）：由于河床上岩性的差异而形成的陡坎称为岩槛,3河流侵蚀基准面与河流均衡剖面,（1）河流侵蚀基准面 侵蚀基准面(base level of erosion):每条河流的下切侵蚀不是无限的，往往受某一基面控制，河流下切到接近这一平面就失去侵蚀能力，这一平面叫河流侵蚀基准面。 终极侵蚀基准面：每条河流最低的下切侵蚀基准面地方性侵蚀基准面：控制河流局部下切侵蚀的基准面,究竟哪一个面是河流侵蚀的基准面呢？ 1、海平面各条河流最终入海，海平面是最终侵蚀基准面（鲍威尔，1857） 2、海底因为发现河口地段河流可下切到海面以下（彭克，1924） 3、河流作用
8、停息，并为海浪或湖浪作用所代替的那一点的海底高度为侵蚀基准面。因此，侵蚀基准面不是一个很固定的面。但确实存在。侵蚀基准面受各种因素影响会发生变化： 地方性侵蚀基准面：人工库坝、坚硬岩坎、支流入口。 终极侵蚀基准面：海平面升降、地壳升降等基准面变化引起河流纵剖面变化和冲淤变化。,（2）河流均衡剖面,均衡剖面指河流处于平衡条件下的纵剖面。河流平衡是指河床侵蚀与堆积之间的平衡。 冲淤平衡河流仅能搬运通过河床面的水沙而无力侵蚀河床 平衡是相对的、有条件的，只能在一定时间和空间条件下的相对平衡。 河流平衡的另一含义是自动调整。 经典的理论认为，处于均衡状态下的河流纵剖面是一条圆滑的凹形曲线。,河流均衡剖
9、面,河流溯源过程与河流纵剖面的变化,河流发展过程中纵剖面变化及其景观,4河谷类型,（1）侵蚀谷 河流沿岩层倾斜线方向凭藉其侵蚀能力开拓的河谷。 （2）构造谷 河流经构造洼地或顺应构造软弱带、断层等所塑造的河谷。 （3）多成因谷,（三）河床：河谷中枯水期水流所占据的谷底部分称为河床。,河床类型 （1）顺直河床：平水期，深槽、浅滩交替出现，两侧边滩犬牙交错。 （2）弯曲型河床：弯曲型河床的演变主要表现在横向变形上，特点是凹岸不断后退，凸岸不断淤长，从而产生河曲蠕移。 弯曲型河床多分布于河谷宽广、坡降平缓、河岸较低，并由二元结构组成的谷底，这里曲流摆荡有足够回旋余地。,顺直微弯型,曲折率（弯道长度/
10、直线长度）一般小于1.5 河床中浅滩与深槽交替分布,山区河流受构造控制 平原河流两岸抗冲强度大于河底,弯曲型河流,自由曲流：形成在宽广的冲积平原或河漫滩上，河床不 受河谷的约束，可以比较自由地迂回摆动。 迂回扇、牛轭湖、废弃河道 深切曲流：山区河流由于受基岩河岸的约束，不能自 摆动，而形成的深深切入地面以下的一种河曲。 曲流深切同时侧蚀。,弯曲型,（三）冲积河床的平面形态,侧蚀作用的结果使谷地扩宽,蛇曲河（Meandering Stream）,五. 河流地貌,深切曲流,深切曲流,深切曲流（科罗拉多高原）,（3）分汊型（江心洲型）河床 河床宽窄相间，窄段为单一河床，宽段由一个或几个江心洲间隔成两
11、股或多股汊道。 （4）散乱型（游荡型）河床 河床宽浅，水流散乱，无固定主槽，沙滩众多，河汊密布。 如黄河下游就是这类河床。,分汊型河床,分汊型河流,5河床侵蚀地貌,（1）河床侵蚀地貌 岩槛：横亘于河床中的坚硬岩石，凸起地形，当岩槛的高度大于深度时形成跌水，更大则成瀑布。岩槛的形成一般与岩性有关。 壶穴：河底旋涡流携带着砂砾旋转磨蚀河床基岩，久之在河床基岩中形成的圆坑。 深槽：河床中发育深达几十米深的槽形坑。一般发生在凹岸，主要与水流冲刷、构造软弱带有关。,（二）河床地貌,黄 果 树 瀑 布,（2）河床堆积地貌,浅滩：河床分布的一些不同规模的冲积物堆积体 边滩：分布在河流边缘 心滩：分布在河中心
12、 边滩：又称点坝或滨河床浅滩，发育于河床凸岸。 心滩：是河床中水流受阻形成的不稳定沙质堆积体。 心滩淤积高度超出水面，便成为江心洲。 心滩和边滩在一定条件下可以相互转化,心滩的形成复式环流作用下在江心堆积而成的,弯 曲 河 床 的 横 向 环 流与边滩的形成,（四）河漫滩,河流洪水期淹没河床以外的谷底部分，称为河漫滩。,1河漫滩的形成,雏形河漫滩 早期，洪水占据整个谷底，只有少量砂砾能在河床微凸处堆积下来，为雏形河漫滩。 原始河漫滩由于横向环流作用，侧蚀展宽河床，使一部分被侵蚀的物质堆积在河床底部（蚀余堆积），一些较细的被带到凸岸堆积，这个过程不断发展，以至枯水期有大片露出水面，形成。,河漫滩
13、 随着侧蚀作用的发展，河谷不断展宽，河水沿河床底部携带的粗粒物质不可能被带到原始河漫滩上，只能将细沙或粘土物质搬运到这里堆积，也就是在原来较粗粒物质上覆盖一层薄薄的细粒物质，此时称为河漫滩。,当河流弯曲发展到一定阶段，上、下两个反方向河弯按某个固定点，呈S形向两侧扩张，河曲颈部越来越窄，形成狭窄的曲流颈，洪水时，水流冲溃河曲颈部后引起自然裁弯取直，河弯裁直后，废弃的旧曲流逐渐淤塞衰亡，形成牛轭湖。新河由于流程缩短，比降增大，往往迅速拓宽，发展成为主槽。,河漫滩上的曲流牛轭湖,裁弯取直与牛轭湖,密西西比河中下游流域地貌,凹岸侵蚀,边滩沉积,2河漫滩形态,（1）平坦河漫滩 河漫滩表面平坦或微向河床
14、倾斜。 （2）凸形河漫滩 发育在平原区负载大、推力小的地上悬河地带，上游来沙特别多，河床不断淤高，两岸形成天然堤。,（五）冲积物,河流的沉积物统称为冲积物。冲积物的主要鉴别标志是： 砾石成分复杂, 往往具叠瓦状排列。砂和粉砂的矿物成分中不稳定组分较多。 碎屑物质的分选性较好。 碎屑颗粒的磨圆度较高。 冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游 冲积物常呈透镜状。 冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积,大石河河口砾滩,冲积物中砾石扁平面定向排列,冲积物的二元结构,（六）河流阶地,概念：过去不同时期的河谷底部（河床及河漫滩部分），由于河流下切作用的加强被抬升超出一般洪水面以
15、上，呈阶梯状分布于河谷谷坡上，这种地貌称为河流阶地。,1河流阶地形态要素与结构,1河流阶地形态要素与结构 阶面 阶坡 前缘 后缘 河流阶地的级序：自下而上称级、级、级阶地。 河流阶地的高度表示：前、后、中平均河拔高度,2河流阶地的形态类型,按 阶面、阶坡的物质组成，不同冲积物的接触关系，新构造运动特征及发育地段 可分为 : （1）侵蚀阶地 （2）基座阶地 （3）嵌入阶地 （4）内叠阶地 （5）上叠阶地 （6）掩埋阶地,长江右岸红花套一级基座阶地,3河流阶地成因,（1）间歇性新构造运动 （2）气候变化 -干淤湿冲，气候阶地。 （3）其它原因（基准面变化、河流袭夺等）,两个条件： 1、较宽阔的谷底
16、 2、河流下切侵蚀,（七）水系,1水系及级序 水系（河系）是指具有同一归宿的水体所构成的水网系统。组成水系的水体有河流、湖泊、水库、沼泽等。,2水系的变化,1水系发育的初期：河网密度小，地面切割深度不大，支流短小而且数量少，一般分为一、二级支流。 2水系发育的中期：随着河流下切侵蚀和溯源侵蚀，流域的集水面积扩大，地面切割深度增加，河道延长，发育新的支流，河网密度增大。为水系的繁盛时期。 3水系发育的晚期：河流的下切侵蚀与侧蚀不断加强，由于流域各河流发育不平衡，大河袭夺或兼并侵蚀能力较小的河流，使水系改观。由于河流长期侵蚀，河谷地面高度降低，冲积层加厚，水系密度逐渐减小，为水系的合并阶段。,3水
17、系格式,1树枝状水系水系特征是支流多而不规则，主、支流之间呈锐角相交，排列形式为树枝状。在岩性均一、地形比较平坦的地区最为常见。 2格状水系主流与支流呈直角或近似直角的格状。这种水系在很大程度上是受构造控制而发育的，常出现在褶曲构造区域，如主流发育在向斜轴部，则支流来自向斜两翼，一般与主流成直角相交。 3平行状水系各条支流平行排列，平行的岭谷往往受较大的构造控制。如在单斜岩层的地区，主流的流向与岩层的走向一致，在主流的一侧形成很多平行的支流。,4羽状水系近直角交汇，支流短而密。褶皱山地多发育此类水系。 5放射状水系构造隆升区。 6向心状水系新构造沉降区。 7.辩状水系水系交错成网，多发育在三角
18、洲地带。 8.星状水系河流断续分布，流程短，多注入湖或从湖流出，发育在岩溶区。 9.串珠状水系河流与葫芦状的湖泊、盆地相连。山岳冰川谷多发育。往往受断层控制。 10.倒钩状水系在支流注入主流附近，或在支流上游呈多次90度大转弯形成倒钩状。多受构造控制。,水 系 格 式,4. 分水岭,分水岭是指河流之间、把相邻流域分隔开来的高地。在自然界，分水岭可以是山地、丘陵、高地等。,流域与分水岭,5. 河流袭夺,河流通过溯源侵蚀将分水岭切穿，从而使分水岭另一侧的河流成为自己河道的一部分，这一地质过程或作用叫河流袭夺。,二暂时性流水沉积物与地貌,（一）洪流性质与类型 沟谷中流动的水位暴涨暴落的暂时性沟谷水流
19、统称洪流。根据洪流的流态及固体径流量：,洪流的侵蚀作用：洪流以自身的动力及携带的泥沙、石块对沟谷进行冲蚀和磨蚀。 洪流的搬运作用：洪流以自身的动力将堆积物及侵蚀产物搬离原地的作用。其特点为：以机械搬运作用为主、大小混杂，但略具层理。,洪流的地质作用,1暂时性洪流堆积物和地貌,洪积扇洪流在出山口处堆积的扇形堆积体,洪积扇,洪积平原,定义：山前若干洪积扇（或冲积扇）相连形成的中大型组合形态。 规模：可达几十甚至上千平方公里。 形态：纵向上往平原倾斜，平面上波状起伏。上凸处为洪积扇轴部，下凹处为扇间洼地。,槽洪沉积与漫洪沉积1.槽洪沉积洪积扇的表面有许多由暂时性洪流冲蚀而成的沟槽，它是洪水期的主要排
20、泄通道，当洪水消退时，这些沟槽中沉积了一些砾石，称为槽洪沉积。2.漫洪沉积当洪水量较大时，沟槽中的水流漫溢到洪积扇面上形成大片漫流，漫流的深度和流速都相对减少，只能将砂和粘土带到扇面上沉积下来，形成一层水平层理和斜交层理的砂粘沉积物。称为漫洪沉积。,洪积物的岩相,沉积物的沉积环境和表明沉积环境的岩性特征和生物特征的总合,就叫做岩相(沉积相)。 具有扇形分相特点 扇顶相主要以巨砾、砾石等粗粒沉积物为主 （多次槽洪沉积物组成） 扇形相主要以漫洪相砂土夹槽洪相砂砾组成。 滞水相主要由漫洪相亚砂土、亚粘土组成，透水性差，有时夹薄层有机质沉积。往往有泉水出露。,以上各岩性带在平面和剖面上都呈过渡关系。洪
21、积物岩相界限离山口的距离取决于气候和新构造运动对洪流作用的影响。 沉积物厚度最大处在中部，山前有活动断裂时近断裂带最厚。,洪积物的结构,具“多元结构”： 槽洪相粗粒沉积物成条状由扇顶伸入，剖面上呈各种透镜状，常与细粒沉积物交互，呈现不连续层状，称“多元结构”。砾石透镜体代表古河道位置。,洪积物,洪积物的特征,洪积物具有明显的分带现象，在洪积扇顶部，堆积有粗大的砾石；在洪积扇边缘，沉积物主要为砂、粘土，并具有层理。在扇顶与扇缘之间，沉积物既有砾石，又有砂及粘土。洪积物这种分带现象是粗略的，各带之间没有截然的界线。 洪积物岩性分布有明显的地域性,其物质成分较单一,不同冲沟中的洪积物岩性差别较大；
22、洪积物分选性差，往往砾石、砂、粘土混积在一起； 洪积物的磨圆度较低,一般介于次圆状和次棱角状之间； 洪积物的层理不发育； 洪积物在剖面上砾石、砂、粘土的透镜体相互交叠，呈现出多元结构。,坡积物与洪积物区别,由于坡积物来自附近山坡，一般比洪积物成分更单纯，另外坡积物中砾石含量少，一般为细碎屑物，如亚砂土、亚粘土等，常见到小的砾石透镜体，而洪积物砾石丰富； 坡积物的分选性比洪积物差； 坡积物比洪积物的磨圆度低，砾石的棱角较明显； 坡积物略显层状,不具洪积物的分带现象； 坡积物多分布于坡麓，分布较广，构成坡积裾地形，但其厚度小。而洪积物分布于沟口形成洪积扇地貌，厚度较大。,2. 冲沟和 冲出锥,冲沟
23、 又称侵蚀沟，是发育在坡地上的小型流水侵蚀沟谷。 冲沟的发展可以分成： 细沟阶段 （小股水流形成，长几米十几米，深0.10.4m，宽0.5m） 切沟阶段 （深宽约1.0m） 冲沟阶段（沟侧变陡，侵蚀发展最快的阶段） 坳沟阶段（死冲沟，沟头停止发展，呈U形，冲淤平衡）,冲出锥,是暂时性冲沟水流在沟口形成的小型半圆锥形堆积地貌。 成份以砂砾夹砂土为主。 其面积大小仅仅几平方米到几十平方米。 与洪积扇的区别：坡角较陡、分选差、岩相分异不及洪积扇明显。,3泥石流（Debris flow）及其堆积物,定义 形成条件 泥石流的类型 泥石流的地貌作用,定义,泥石流是山地沟谷中含大量松散固体碎屑的洪流。 特点
24、：1常在暴雨或其他条件下突然爆发 2运动速度快，历时短 3破坏性强 灾害：堵江、冲毁铁路、公路、破坏村庄、厂矿、农田等。,形成条件,A、地形地貌：大面积的汇水区、沟谷通道区窄而深，具有一定的比降 B、物源：源区有足够数量的岩屑 C、水源条件： 具有强降雨或其他水源补给。,地形地貌一般比降为10%30%，最小3.8%，最大50%，太大或太小都不利于泥石流的形成。物源条件1 构造破碎带、2 崩塌、滑坡的堆积物、3 岩石风化形成的碎屑物质、4 高山区的厚层冰碛物、5 人工弃渣等。水源条件1 强降雨、2 冰雪融水、3 湖水溃决等。,泥石流的形成条件框图,形成区,流通区,堆积区,泥石流形成的地貌条件,
25、泥石流的类型 物质成份：1.泥流固体多为细小粉砂、粘土及岩屑、碎石。粘度大、比重大，呈稠泥状。2.泥石流大量泥、砂和石块等固体物质和水组成的混合流体。容重一般大于1.3,范围1.32.3T/m3。3. 水石流水和石块混合的一种泥石流。粉砂、粘粒含量很少，无粘性。 诱发因素：1. 降雨型泥石流 2.融雪型泥石流 3.暴雨、融雪混合型泥石流 4.溃决型泥石流 5.地震型泥石流,泥石流流体性质：1.稀性泥石流水含量多于固体颗粒含量（体积），比重一般1.31.8,固体占1040%，有冲有淤，以冲刷为主，不易堵塞，不产生阵流。2.粘性泥石流固体含量高，最高可达80%。含大量粘土、粉砂，容重一般1.82.
26、3T/m3。有明显阵流，侵蚀能力及搬运能力极强。3. 过渡型泥石流介于上述两者之间。, 泥石流的地貌作用总体上，上游侵蚀、中游搬运、下游堆积。上游坡度大，刨蚀、磨蚀，加深、加宽沟谷 中游有冲有淤，在河谷转弯的凸岸常淤积，沟壁常残留泥痕或撞击的条痕。 下游堆积成泥石流堆积扇。,泥石流堆积物特征（粘性泥石流）,A、岩性：为大小分选不良的石块、砂、粘土混杂堆 积，成分与当地岩性一致； B、分选：极差，与冰碛物相似； C、表面形态：冈丘起伏，坎坷不平； D、结构：有层而无理； E：次生构造：泥包砾、泥球、充填构造等； 0.5m以上砾石上有碰击纺锤状碰坑或擦痕 对于稀性泥石流，丘冈状堆积物少见，扇面较平整，倾斜度小。,泥石流携带的大砾石,泥石流对主河河谷的影响：改变主河河流作用过程和河谷形态。若主流两岸发育多条泥石流，可使河流改道弯曲，侧蚀加强，形成曲流或葫芦状。2. 阻塞河道，形成险滩或断流成湖。,
