4.1流水地貌及其冲积物

地表流水是最主要的地貌外力作用之一。它在流动过程中, 不仅能侵蚀地面,形成各种形态的侵蚀沟谷,同时又将被侵 蚀的物质沿途堆积,形成各种各样的堆积地貌。凡由地表流 水作用(包括侵蚀、搬运和堆积)塑造的各种地貌,统称流水 地貌。 流水包括河流和暂时性沟谷水流。在湿润地区,河床中终年 保持一定的水量,称经常性流水。常年性流水具有稳定的水源 补给和固定的水道。如长江、珠江等。 沟谷及侵蚀沟中的水流,在一些降水量小于蒸发量或汇水面 积较小的沟谷中,水流往往也是暂时性的,特别是在干旱和半 干旱地区的沟谷中,仅在暴雨或大量融冰化雪的季节才有水 流,其他时间几乎无水,这种短时期出现的流水,称暂时性 流水。暂时性流水分为片流和洪流。

面状水流(坡面径流)

地表流水

暂时性水流 : 半干旱、干旱地区 线状水流 经常性水流:湿润气候区

第四章 流水地貌和沉积物

第一节 河流地貌和沉积物 第二节 暂时性流水地貌与沉积物

思考题

• 名词

– 河谷;隘谷;障谷;峡谷;河流阶地;洪积 物;洪积扇;泥石流;洪流

• 简答题

– 流水侵蚀作用形成哪些主要地貌形态? – 坡积物、洪积物、冲积物的地貌标志、沉积特 征有何区别? – 河流阶地的主要类型、特征与图示

第一节 河流地貌和沉积物

(一) (二) (三) (四) (五) (六) 河流作用特征 河谷 河床 河漫滩 冲积物 河流阶地

(七) 水系

从整个流域看,上游河谷狭窄,多瀑布,中游河谷较宽,发育河 漫滩和阶地,下游河床坡度较小,河谷宽浅,多形成曲流和汊 河,河口段形成三角洲和三角湾

(一)水流作用-侵蚀、搬运和堆积

河流动能 : E=(mv2)/2

• 上游与下游水动力条件的差异:势能不同

利用水流动能发电

桃 花 峪

利用水流动能发电

水流运动状态 1.层流与紊流 流。

河流中水质点运动状态有层流和紊

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 (图4-1a)。这种流动仅在水库及高含沙量的浑水中或坡面薄层缓流中可 能存在。而在沟槽中很少发生。由于层流没有垂直于水量方向的向上分力 作用,所以一般不能卷起泥沙。 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(图4-1b)。旋涡的产生,是由于上下各水层流速 不同,分界面上形成相对运动,这种分界面极不稳定,很容易造成微弱的 波动;这种波动逐渐发展,最后在交界面上形成一系列的旋涡。

图4-1 河流中水质点的运动状态示意图 (a)层流,上为平面;下为纵剖面 (b)紊流,上为平

面;下为纵剖面

2.环流-形成侧向侵蚀和堆积 环流是河流中的中-大尺度的水流运动。 水流的运动受到河槽边界的限制,因此,水流的平均方向, 决定于槽线的方向。槽线的曲折和断面形态的改变,会使水 流内部形成一种规模较大的旋转运动。在弯曲河道中,从凸 岸由水面流向凹岸的表层流和从凹岸由河底流向凸岸的底 流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流,称为横向环 流。横向环流的形成主要是由弯道离心力和地球偏转力的 影响所产生的,其环流轴平行于水流方向。

C

D

横向环流可分为单向、双向和复合型环流

B C D

A C D

A

B

底部汇合型横向环流

主流线 顶流

底流 底部辐散型横向环流

不同的水流状态形成的不同河流地貌

2.环流 漩涡流:当水流绕过障碍物,如沙波的脊部、河床基岩岩槛 以及各种人工建筑物时,都会产生漩涡流,其环流轴轴向 垂直水面。

河流水位变化

河流水位随季节变化。冬季(或旱季)水位下降,其常年低水 位高度称河流平(枯)水位;夏季(或雨季、冰雪消融季 节)水位迅速上涨,其常年洪水位高度称河流洪水位;几十 年或百年一遇的洪水位或低水位称超洪水位或超低水位。

(二)河谷

河谷形态 河谷是河流挟带着砂砾在地表侵蚀塑造的线型洼地,是 一种形态组合。 1.河谷横剖面形态

河谷横剖面形态河谷由谷底,谷坡和谷缘形态组成 谷底包括河水占据的河床和洪水能淹没的河漫滩 谷坡是由河流侵蚀形成的岸坡 谷缘是谷坡上的转折点(或带),它是计算河谷宽度、深度和河谷制 图的标志。

2.河谷纵剖面 从河源到河口沿主流线的河床最低点连线称为河谷纵剖面

河流纵剖面示意图

2000

吉连卡

黄 草 坪 宜 宾

黄海海平面

1500

1000

500

重 庆

宜 昌

监 利

0

汉 口

九 江

南 京

吴 淞 口

长江纵剖面图

河流侵蚀基准面与河流均衡剖面

1.河流侵蚀基准面 河流下切到接近某一水平面以后,逐渐失去侵蚀能力,不能侵蚀 到该面以下,这种水平面称为河流侵蚀基准面。侵蚀基准面又可 分为终极侵蚀基准面和局部(地方)侵蚀基准面。控制河流下切 侵蚀的最低基面称为终极侵蚀基准面。局部侵蚀基准面是指河流 流经一些坚硬岩坎、湖泊洼地及主支流汇口处等,他们往往控制着 上游河段或支流的下切作用, 在河流的发育过程中起着重要的作 用。 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。河流平衡是指河床的 侵蚀与堆积达到了平衡状态,水流动力正好消耗在搬运水中泥沙 和克服水流内外摩擦方面,这时河谷纵剖面呈现一条圆滑的曲 线。

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。河床在特定时间、空间和物质平衡条 件下的平衡,如果随着流域因素的变化(构造、气候、水量、含沙量、侵 蚀基准面变化),河床形态必然发生相应调整,取得新的平衡。 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。

河流均衡剖面

河谷的形成发展

河谷的发展过程在基岩山地河谷的横剖面发展过程中最为清楚,经 历了“V”型谷、河漫滩河谷和成型河谷阶段,每个阶段纵剖面也相应变 化。

巫峡“V”形谷

“V”形谷

1.“V”型谷 以垂直侵蚀作用为主,发育在河流上游地区

“V”型谷发育的三个阶段 隘谷:谷坡陡峭或近于直立,谷宽与谷底几近一致,河谷极窄,谷底 全部为河床占据。 障谷:是隘谷进一步发展而成 ,两壁仍很陡峭,但谷底比隘谷宽, 常有基岩或砾石滩露出水面以上,可以通行。 峡谷:隘谷和障谷进一步发展形成峡谷。峡谷横剖面呈明显的“V”字 形,有时呈谷中谷现象,谷坡陡峭,坡上有阶状陡坎。

2.河漫滩河谷 河流形成发展中期(或河流下游、沉降区和软岩区等),河流纵 剖面通过溯源侵蚀、瀑布后退和岩坎蚀低等过程已变得较为平 缓,曲流的形成和演变成为河流作用重要的方式,河流以侧方侵 蚀为主,塑造出宽广的河漫滩(如图)。

3.成型河谷 在河漫滩形成后,由于种种原因使河流垂直侵蚀作用加强,河流下切,于 是河漫滩转化为不受洪水淹没影响的河流阶地,发育有河流阶地的河谷即 为成型河谷。 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,溯源侵蚀所达 到的那一段河床纵向陡坎称为裂点。 一系列裂点对应一系列河流阶 地。 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。

河流裂点与阶地示意图 Q1、Q2不同时期的裂点; T1、T2为河流阶地

壶口是黄河的著名裂 点,它最先位于下游约 65km的韩城断裂处, 自新第三纪以来韩城断 裂多次活动,形成裂点 并不断向源侵蚀。据史 料记载,自公元前770 年以来的2700余年间黄 河壶口瀑布从下游3km 处后退至现今位置。按 此计算,壶口裂点向上 游传播的速度为每年约 1.07m,壶口裂点是韩 城断裂在晚更新世中早 期最新的一次活动形成 的。

对于同一条河流的不同河 段,其河谷是不一样的。 上游河谷:窄、比降和流速 大、水量小、侵蚀强烈、横 断面呈V字型并多急滩和瀑 布的河段。 中游河谷:比降已经和缓, 河床位置比较稳定,侵蚀和 堆积作用大致保持平衡,横 断面往往成平滑下凹曲线 下游河谷:宽广、河道弯 曲,

河水流速小而流量大, 淤积作用显著,到处可见沙 滩和沙洲。

河流不同河段河谷示意图

河谷类型 1.侵蚀谷:河流沿岩层倾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所塑造的河谷。 3. 多成因谷:有些地区谷地受冰川、河流影响有冰前期河谷、冰 川和冰后期河谷历晚,有些受湖泊影响有河湖转化历 史,这些都属于多成因谷地。

(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 根据河床平面形态,可以将冲积性河流的河床划分为顺直、弯曲、分汊河 床,弯曲的河床称为曲流,分汊的河床称为辫流。

(三)河床

1.顺直型河床

平水期,深槽、浅滩交替出现,两侧边滩犬牙交错。洪水期, 水流淹没交错分布的边滩,河流顺直奔流,并推动交错的边滩 缓慢向下游移动。

(三)河床

2.弯曲型河床

曲流的形成原因很多,归纳起来大致有以下几种: (1)环流作用使河流一岸受冲刷,另一岸堆积,形成曲流; (2)河床底部泥沙堆积形成障碍,使水流向一岸偏转 (3)由于河床两岸岩性不一致或构造运动造成两岸差异侵蚀而 形成曲流。

曲流形成后,不断侧蚀,同时还不断向下游迁移,在其迂回 范围内,形成曲流带。当河床弯曲愈来愈大时,这条河流的 上下河段愈来愈接近,形成狭窄的曲流颈。洪水时,曲流颈 可能被冲开,河道取直称为截弯取直(neck cutoff)。截弯 取直后,弯曲河道被废弃,形成牛轭湖(oxbow lake)。

湖北黄冈附近的牛轭湖

请大家讨论-哪些地方是牛轭湖,哪些地方可能会被截弯取直

根据地质条件和曲流发育状况,将曲流 划分为自由曲流和深切曲流。 自由曲流又称迂回曲流,常形成在地壳 下沉的宽广的冲积平原地区,河谷宽 阔,河床不受河谷的约束,能较自由地 迂回摆动。 曲流形成后,由于地壳抬升,曲流深切 到基岩中,称为深切曲流。 嵌入曲流是在地壳急剧抬升时,曲流保 持原形切入基岩中形成的。内生曲流是 当构造上升速度较慢,曲流在下切过程 中,并继续进行侧蚀而成。内生曲流发 育过程中,曲流更加弯曲,曲流颈也愈 来愈窄,洪水期水流漫溢而截弯取直, 原来的弯曲河道被废弃。被废弃的曲流 所环绕的孤立小丘,称为离堆山。如果 地壳继续抬升,取直后的河床则继续加 深,使被废弃的曲流位置相对抬高,形 成高位废弃曲流。

自由曲流

深切曲流

3.分汊型(江心洲型)河床 有些河流的河床分成许多汊,宽窄相间,形似发辫,称为辫流

分汊型河床

河床地貌 1.河床侵蚀地貌 河床基岩经流水侵蚀形成的地貌,有岩槛、壶穴、深槽 岩槛:横卧

于河床上的坚硬岩石被侵蚀形成的陡坎。岩槛高度大于水深时 形成瀑布,其下的冲蚀坑称为潭。与下游河床形成一个不连续的陡坡,常 形成瀑布或跌水,并构成上游河段的地方性侵蚀基准面。

壶穴:河底漩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。壶穴分布在山区石质河床基岩节理充分发育或 构造破碎带。山区河床坡降大,水流急,能冲击岩石节理面或破 碎带,掏蚀河床,形成深潭里的水流漩涡挟着砾石对河床进行磨 蚀。能形成数米或更深的壶穴。

深槽:河床中发育深达几十米深的槽形坑。 2.河床堆积地貌 河床堆积地貌有心滩、沙洲、边滩和沙嘴等。 边滩:又称点坝或滨河床浅滩,发育于河流凸岸,在河流侧移过程中, 横向环流的底流侵蚀凹岸的同时,将砂砾横向搬运到凸岸堆积而成

滨河床浅滩 1.洪水位;2.枯水位;3.表流;4.底流

2.河床堆积地貌 河床侧方移动常常是多 次进行的,在每次侧方 移动中都能形成大致平 行的滨河床沙坝,它们 组合成扇形,称为迂回 扇。

2.河床堆积地貌 心滩与沙洲:心滩是河床中水流受阻形成的水下不稳定沙质堆积体,平 水期也不露出水面,洪水期可缓慢向下游移动;稳定下来并露出水面的 心滩便转化为沙洲。

(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。河流中下游的河漫滩宽度 往往比河床大十几倍到几十倍,极宽广的河漫滩也称为泛滥平原或冲积平原。

• 河漫滩的形成与发展

河漫滩的形成分为雏形河漫滩、原始河漫滩、河漫滩三个阶段。 河谷的发育是从年轻的V形谷开始的,谷底几乎全为河床所占据,只有在河 弯凸岸形成雏形边滩。随着侧向侵蚀的发展,河谷不断展宽,凸岸边滩不断展 宽、加高、增长,面积也越来越大,于是便形成了雏形河漫滩。 河漫滩的形成与发展

1.~3.河床冲积物(1.砾 石,2.砂和小砾,3.淤泥夹 层); 4.早期河漫滩沉积细砂;5. 晚期河漫滩沉积细砂;6.牛 扼湖淤泥沉积;7.河床移动 方向;8.环流;9.枯水位; 10.河水位

(四)河漫滩

雏形河漫滩形成以后,洪水时由于河漫滩水深比河床处浅,使河漫滩上流速 减小,平水期和枯水期植物在滩面上生长,更加降低了洪水时滩面上的流 速,引起悬移质在河漫滩上沉积下来,使河漫滩上覆盖了一层粘性土,称河 漫滩相沉积物,即原始河漫滩。 河漫滩的形成与 发展

1.~3.河床冲积物 (1.砾石,2.砂和 小砾,3.淤泥夹 层); 4.早期河漫滩沉积 细砂;5.晚期河漫 滩沉积细砂;6.牛 扼湖淤泥沉积;7. 河床移动方向;8. 环流;9.枯水位; 10.河水位

(四)河漫滩

当曲流

侧移,使河谷展宽若干倍于早期河谷。洪水期主河槽内与原始河漫 滩砂砾堆积体上的水层厚度与流速差异很大,洪水仅把细粒悬移质带到展宽 的砂砾体上沉积下来,形成具有下部为河床相砂砾、上部为河漫滩相细粒亚 粘土冲积层的二元结构,河漫滩形成。 河漫滩的形成必须具备两个条件:河床侧向移动和洪枯水位变化。 河漫滩的形成与 发展 1.~3.河床冲积 物(1.砾石,2. 砂和小砾,3.淤 泥夹层); 4.早期河漫滩沉 积细砂;5.晚期 河漫滩沉积细 砂;6.牛扼湖淤 泥沉积;7.河床 移动方向;8.环 流;9.枯水位; 10.河水位

冲积物的二元结构

河漫滩相细粒亚粘土

河床相砂砾

冲积物中砾石扁平面定向排列

(五)冲积物

冲积物在河床中的运动 河流的沉积物统称为冲积物。水流的侵蚀作用有三种形式;冲蚀 作用、磨蚀作用、融蚀作用,总称为河流的侵蚀作用。

1.砂砾的运动方式 河道水流携带泥沙及溶解质,并推移床底沙砾的作用称为河流的搬 运作用。河流水流搬运的方式有三种:推移、跃移、悬移。

a.推移:泥沙颗粒沿河床底滚动、滑动称为推移。 b.跃移:河床底泥沙呈跳跃式向前搬运。 泥沙起动以后,在水流上举力作用下,可以跳离床面,与速度较高的水流 相遇,被水流携带前进。但泥沙颗粒比重比水大,它又会逐渐回落到床面 上,并对床面上泥沙产生一定冲击作用,作用的大小取决于颗粒的跳跃高 度和水流流速。如跳跃较低,由于水流临底面处流速较小,泥沙从水流中 取得的动量也较小,在落回床面以后就不再继续跳动。如沙粒跳跃较高, 从水流中取得的动量较大,则落回后还可以重新跳动。当流速足够大的时 候,泥沙颗粒自床面跳起以后不再落回,而是随着水流以相同的速度前 进,这样的泥沙称为悬移质。 c.悬移:水流中携带细小的泥沙以悬浮状态进行搬运,称为悬移。 河流除以推移及悬移形式搬运泥沙外,还带走溶解于水中的溶解质。在石 灰岩等可溶性岩石地区,溶解质的数量相当可观。

冲积物在河流中的沉积 当河流能量降低,不再有足够的能力来搬运其原来所搬运的泥沙 时,就要发生泥沙的沉积。首先停止运动沉积下来的是推移质中的 大颗粒,随着能量进一步减小,推移质将按体积和重量大小依次停 积。而悬移质将渐次转化为推移质,继而在河床上停积。 引起河流搬运能力降低的因素很多,主要有河床坡度降低,河流流 量减少,以及人工筑坝拦水等。 河流的侵蚀搬运和沉积作用是同时进行的。但在不同河段作用性 质和强度是有差别的,一般情况下在河流上游以侵蚀作用为主,下 游以堆积作用为主,曲流河

段内凹岸侵蚀,凸岸堆积。

冲积物的主要鉴别标志是: ①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。 ②碎屑物质的分选性较好。 ③碎屑颗粒的磨圆度较高。 ④冲积物层理发育,类型丰富,层理一般倾向河流 下游 ⑤冲积物常呈透镜状或豆荚状,少数呈板片 状。 ⑥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

(六)河流阶地

概念:由于河流下切侵蚀,河床不断加深,原先的河漫滩地面超出一般 洪水期水面,呈阶梯状分布于河谷两侧的地貌,称为河流阶地。

长江右岸红花套一级基座阶地

河流阶地形态要素与结构 河流阶地由阶面、阶坡、前缘、后缘等要素组成 河流阶地的级序:自下而上称Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地。 河流阶地的高度表示:前、后、中平均海拔高度

阶地形态要素示意图 ①阶地面;②阶坡;③前缘;④后缘; ⑤坡脚 h1前缘高度;h2后缘高度;h阶地平均高度;d坡积裙;

河流阶地形态类型

根据河流阶地的物质组成,将河流阶地分为:侵蚀阶地、堆积阶 地、基座阶地、埋藏阶地。

1.侵蚀阶地: 由基岩构成,其上很少有河流冲积物覆盖。也叫基岩阶地。多发育在 山区河谷中, 这类阶地面是河流侵蚀削平的基岩面,故称侵蚀阶地。

2.基座阶地: 阶地面由两种物质组成,上部为河流的冲积物,下部是基岩或其他类 型的沉积物。主要是由于地壳抬升、河流下切侵蚀形成的,在形成过 程中河流下切侵蚀深度超过了原来冲积物的厚度,切至基岩内部而 成。如果基座阶地形成以后,由于气候或构造的原因,在新一轮的河 流侵蚀——堆积过程中,河谷中堆积较厚的冲积物,超过阶地基座高 度并把基座覆盖起来,称为覆盖基座阶地。

3.堆积阶地: 阶地全由河流冲积物组成,上层深厚,阶地 面不见基岩。在河流中下游最为常见。 上叠阶地是指新阶地的冲积物完全叠置在较 老的阶地冲积物之上。河流后期下切侵蚀都 未达到基岩,说明后期下切侵蚀与堆积的规 模都逐渐减小 内叠阶地是指新的阶地套叠在老的阶地之 内,后一次的河流冲积物分布的范围和厚度 都比前一次的小。 嵌入阶地的阶地面和陡坎都不露出基岩,但 它不同于上叠和内叠阶地。因为嵌入阶地的 生成,后期河床比前一期下切要深,而使后 期的冲积物嵌入到前期的冲积物中。这说明 每一次地壳上升幅度一次比一次剧烈。

4.埋藏阶地: 若阶地形成以后,由于地壳下降 或侵蚀基准面上升,引起河流大 量堆积,使阶地被堆积物所覆 盖,埋藏于地下,形成埋藏阶 地。埋藏阶地分为两种类型: 早期地壳上升,或

侵蚀基准面下 降,形成多级阶地,而后地壳下 降或侵蚀基准面上升,发生堆 积,把早期形成的阶地全部埋 没,形成埋藏阶地。 地壳长期下降,不同时期的冲积 物一层一层叠加起来,形成一种 假埋藏阶地。

侵蚀阶地

上叠阶地

基座阶地

掩埋阶地

嵌入阶地

坡下阶地

内叠阶地

另外,由于岩层产状和岩性影响,以及由于河流及块体运动本身作用,可以 形成一些非旋回性阶地。

·构造阶地:在水平构造的地区,因岩性不同,抵抗风化与剥蚀的强度不同,由于差 别风化与剥蚀而形成的阶梯状地形,称为构造阶地。它的高度并不反映河流间歇性下 切侵蚀的次数和强度。 ·河曲阶地:由于河流的摆动作用造成,并不代表基面变化。河曲阶地在两岸不对称分 布,高度参差不一,形状不规则,分布零散。同一级阶地沿河延伸不远。 ·河流袭夺阶地:由于发生河流袭夺现象,袭夺河因水量增大,下切能力加大,河流 下切侵蚀原来谷底,形成袭夺阶地。 ·冲积锥、洪积扇阶地:支流注入主谷处,堆积冲积锥或洪积扇,当受到主流的侧 蚀,常形成河曲陡壁,高于河漫滩之上,形状类似河流阶地。由于支流侵蚀基准面的 相对下降,支流的切割河床,切入冲积锥或洪积扇之中,并在其前端再沉积形成新的 冲积锥或洪积扇。 ·滑坡、泥流阶地:滑坡可形成台阶状地形——滑坡阶地。泥流阶地的寒冻风化强烈 作用地区,由泥流在谷坡上堆积的假阶地,特点是级数多,面积小。

阶地的成因 形成河流阶地必须具备两个条件:较宽阔的谷底和河流下切侵蚀。宽广 的河谷底,大部分为河漫滩所占,而河床只占一部分。由于流域内气候 变化、地壳运动或河口海平面(基面)的变化等原因,引起河流下切侵 蚀,河床大幅度的降低,谷底河漫滩部分超出一般洪水期水面以上,成 为阶地。 由于河流进一步下切侵蚀的原因不同,形成的阶地在形态上和结构上也 不一致。阶地的形成条件如下:

(1)间歇性新构造运动 (2)气候变化 (3)其它原因(基准面变化、河流袭夺等)

(七)水系

水系及级序 水系是指一条干流及其所属各级支流共同组成的河流系统。

水系图

水系格式 水系的形式就是这种组合的形式,受一定地质构造和自然环境的控 制,在平面上表现为有规律的排列。水系格局又反映了一定的地质构 造和地壳运动性质。因此,通过水系排列形式的分析,能够推测地质 构造和地壳运动。

几种典型的水系格式

主要水系如下几种: 1.树枝状水系(Dendritic drainage):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(Trellis drainage):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(Parallel drainage):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.放射状和环状水系(Radial drainage and annular drainage):在穹隆构造山区或火山锥上,各河流顺坡向四周呈 放射状水系。如果穹隆构造山的地层软硬相间,河流逐步破坏穹 隆山,其支流沿剥蚀出来的软岩层走向发育成圆环形。 5.辐合状水系:在盆地地区,河流由四周山岭向盆地中心集中, 构成向心的辐合水系,如塔里木河、四川盆地等。 6.网状水系:河口三角洲地区及滨海平原地区,河道纵横交错, 在平面上呈网状排列。

水系的变化 水系的发展大体分为三个阶段: 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。 水系变化的原因主要是分水岭的迁移和河流袭夺:

a.分水岭的迁移 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。

多数情况下,分水岭是不对称的,这是因为: 构造条件的控制:在山区,岩层构造常控制着山坡的坡度。尤其是年轻的褶 皱山地,后期的剥蚀作用还没有完全改变原始的山地形态,不对称的褶皱两 翼必然引起分水岭的不对称现象。某些构造被剥蚀后,基岩岩性和构造性质 还决定着分水岭的形态,例如,背斜谷两侧的不对称的分水岭。在单斜构造 地区,经过长期剥蚀以后形成的单面山,一坡缓,一坡陡,形成分水岭的不 对称。 侵蚀基准面的控制:分水岭两侧的侵蚀基准面的高低和侵蚀基准面与分水岭 的距离影响山坡剥蚀后退的速度,从而产生分水岭的不对称现象。 如果分 水岭与两侧的侵蚀基准面的距离相等,而侵蚀基准面位置的高度不同,则具 有较低侵蚀基准面的山坡坡度大;而分

水岭另一侧坡度缓。如果分水岭两侧 的侵蚀基准面高度相等,而分水岭到两侧侵蚀基准面的距离不同,则侵蚀基 准面距离分水岭近的一侧坡度大,另一侧坡度小。 由于分水岭两侧的不对称,必然影响到两坡河流溯源侵蚀的速度。溯源侵蚀速 度快的一坡,其河源源头便较快地向分水岭伸展,使分水岭不断地降低,并不 断地向坡度较缓的一坡移动.

b.河流袭夺 分水岭迁移的结果,侵蚀能力 强的河流夺取了侵蚀能力弱的 河流上游河段,这种水系的演 变现象称为河流袭夺。 河流袭夺的原因除了分水岭迁 移以外,还有新构造运动等。 如在流域范围内,当新构造运 动发生局部隆起时,河流不能 保持原来的流路,于是,隆起 地区的上游河段被迫改道、汇 流于另外一条河流中。

河流袭夺(根据戴维斯)

河流发生袭夺后,抢水的河流叫袭夺河,被袭夺的河流上段称为被夺 河,发生袭夺的地方,河流流向极不自然,往往有明显的转折,称为袭夺 弯。被夺河在袭夺弯以下的河段,称为断头河。在袭夺弯和断头河之间的 局部河段,因断绝了水源,成为新的分水高地,但仍保持着原来的河谷形 态,称为风口。在这里可以找到河流冲积物,它的成分与被夺河的物质成 分相同。

地表流水是最主要的地貌外力作用之一。它在流动过程中, 不仅能侵蚀地面,形成各种形态的侵蚀沟谷,同时又将被侵 蚀的物质沿途堆积,形成各种各样的堆积地貌。凡由地表流 水作用(包括侵蚀、搬运和堆积)塑造的各种地貌,统称流水 地貌。 流水包括河流和暂时性沟谷水流。在湿润地区,河床中终年 保持一定的水量,称经常性流水。常年性流水具有稳定的水源 补给和固定的水道。如长江、珠江等。 沟谷及侵蚀沟中的水流,在一些降水量小于蒸发量或汇水面 积较小的沟谷中,水流往往也是暂时性的,特别是在干旱和半 干旱地区的沟谷中,仅在暴雨或大量融冰化雪的季节才有水 流,其他时间几乎无水,这种短时期出现的流水,称暂时性 流水。暂时性流水分为片流和洪流。

面状水流(坡面径流)

地表流水

暂时性水流 : 半干旱、干旱地区 线状水流 经常性水流:湿润气候区

第四章 流水地貌和沉积物

第一节 河流地貌和沉积物 第二节 暂时性流水地貌与沉积物

思考题

• 名词

– 河谷;隘谷;障谷;峡谷;河流阶地;洪积 物;洪积扇;泥石流;洪流

• 简答题

– 流水侵蚀作用形成哪些主要地貌形态? – 坡积物、洪积物、冲积物的地貌标志、沉积特 征有何区别? – 河流阶地的主要类型、特征与图示

第一节 河流地貌和沉积物

(一) (二) (三) (四) (五) (六) 河流作用特征 河谷 河床 河漫滩 冲积物 河流阶地

(七) 水系

从整个流域看,上游河谷狭窄,多瀑布,中游河谷较宽,发育河 漫滩和阶地,下游河床坡度较小,河谷宽浅,多形成曲流和汊 河,河口段形成三角洲和三角湾

(一)水流作用-侵蚀、搬运和堆积

河流动能 : E=(mv2)/2

• 上游与下游水动力条件的差异:势能不同

利用水流动能发电

桃 花 峪

利用水流动能发电

水流运动状态 1.层流与紊流 流。

河流中水质点运动状态有层流和紊

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 (图4-1a)。这种流动仅在水库及高含沙量的浑水中或坡面薄层缓流中可 能存在。而在沟槽中很少发生。由于层流没有垂直于水量方向的向上分力 作用,所以一般不能卷起泥沙。 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(图4-1b)。旋涡的产生,是由于上下各水层流速 不同,分界面上形成相对运动,这种分界面极不稳定,很容易造成微弱的 波动;这种波动逐渐发展,最后在交界面上形成一系列的旋涡。

图4-1 河流中水质点的运动状态示意图 (a)层流,上为平面;下为纵剖面 (b)紊流,上为平

面;下为纵剖面

2.环流-形成侧向侵蚀和堆积 环流是河流中的中-大尺度的水流运动。 水流的运动受到河槽边界的限制,因此,水流的平均方向, 决定于槽线的方向。槽线的曲折和断面形态的改变,会使水 流内部形成一种规模较大的旋转运动。在弯曲河道中,从凸 岸由水面流向凹岸的表层流和从凹岸由河底流向凸岸的底 流构成一个连续的螺旋形向前移动的水流,称为横向环 流。横向环流的形成主要是由弯道离心力和地球偏转力的 影响所产生的,其环流轴平行于水流方向。

C

D

横向环流可分为单向、双向和复合型环流

B C D

A C D

A

B

底部汇合型横向环流

主流线 顶流

底流 底部辐散型横向环流

不同的水流状态形成的不同河流地貌

2.环流 漩涡流:当水流绕过障碍物,如沙波的脊部、河床基岩岩槛 以及各种人工建筑物时,都会产生漩涡流,其环流轴轴向 垂直水面。

河流水位变化

河流水位随季节变化。冬季(或旱季)水位下降,其常年低水 位高度称河流平(枯)水位;夏季(或雨季、冰雪消融季 节)水位迅速上涨,其常年洪水位高度称河流洪水位;几十 年或百年一遇的洪水位或低水位称超洪水位或超低水位。

(二)河谷

河谷形态 河谷是河流挟带着砂砾在地表侵蚀塑造的线型洼地,是 一种形态组合。 1.河谷横剖面形态

河谷横剖面形态河谷由谷底,谷坡和谷缘形态组成 谷底包括河水占据的河床和洪水能淹没的河漫滩 谷坡是由河流侵蚀形成的岸坡 谷缘是谷坡上的转折点(或带),它是计算河谷宽度、深度和河谷制 图的标志。

2.河谷纵剖面 从河源到河口沿主流线的河床最低点连线称为河谷纵剖面

河流纵剖面示意图

2000

吉连卡

黄 草 坪 宜 宾

黄海海平面

1500

1000

500

重 庆

宜 昌

监 利

0

汉 口

九 江

南 京

吴 淞 口

长江纵剖面图

河流侵蚀基准面与河流均衡剖面

1.河流侵蚀基准面 河流下切到接近某一水平面以后,逐渐失去侵蚀能力,不能侵蚀 到该面以下,这种水平面称为河流侵蚀基准面。侵蚀基准面又可 分为终极侵蚀基准面和局部(地方)侵蚀基准面。控制河流下切 侵蚀的最低基面称为终极侵蚀基准面。局部侵蚀基准面是指河流 流经一些坚硬岩坎、湖泊洼地及主支流汇口处等,他们往往控制着 上游河段或支流的下切作用, 在河流的发育过程中起着重要的作 用。 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。河流平衡是指河床的 侵蚀与堆积达到了平衡状态,水流动力正好消耗在搬运水中泥沙 和克服水流内外摩擦方面,这时河谷纵剖面呈现一条圆滑的曲 线。

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。河床在特定时间、空间和物质平衡条 件下的平衡,如果随着流域因素的变化(构造、气候、水量、含沙量、侵 蚀基准面变化),河床形态必然发生相应调整,取得新的平衡。 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。

河流均衡剖面

河谷的形成发展

河谷的发展过程在基岩山地河谷的横剖面发展过程中最为清楚,经 历了“V”型谷、河漫滩河谷和成型河谷阶段,每个阶段纵剖面也相应变 化。

巫峡“V”形谷

“V”形谷

1.“V”型谷 以垂直侵蚀作用为主,发育在河流上游地区

“V”型谷发育的三个阶段 隘谷:谷坡陡峭或近于直立,谷宽与谷底几近一致,河谷极窄,谷底 全部为河床占据。 障谷:是隘谷进一步发展而成 ,两壁仍很陡峭,但谷底比隘谷宽, 常有基岩或砾石滩露出水面以上,可以通行。 峡谷:隘谷和障谷进一步发展形成峡谷。峡谷横剖面呈明显的“V”字 形,有时呈谷中谷现象,谷坡陡峭,坡上有阶状陡坎。

2.河漫滩河谷 河流形成发展中期(或河流下游、沉降区和软岩区等),河流纵 剖面通过溯源侵蚀、瀑布后退和岩坎蚀低等过程已变得较为平 缓,曲流的形成和演变成为河流作用重要的方式,河流以侧方侵 蚀为主,塑造出宽广的河漫滩(如图)。

3.成型河谷 在河漫滩形成后,由于种种原因使河流垂直侵蚀作用加强,河流下切,于 是河漫滩转化为不受洪水淹没影响的河流阶地,发育有河流阶地的河谷即 为成型河谷。 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,溯源侵蚀所达 到的那一段河床纵向陡坎称为裂点。 一系列裂点对应一系列河流阶 地。 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。

河流裂点与阶地示意图 Q1、Q2不同时期的裂点; T1、T2为河流阶地

壶口是黄河的著名裂 点,它最先位于下游约 65km的韩城断裂处, 自新第三纪以来韩城断 裂多次活动,形成裂点 并不断向源侵蚀。据史 料记载,自公元前770 年以来的2700余年间黄 河壶口瀑布从下游3km 处后退至现今位置。按 此计算,壶口裂点向上 游传播的速度为每年约 1.07m,壶口裂点是韩 城断裂在晚更新世中早 期最新的一次活动形成 的。

对于同一条河流的不同河 段,其河谷是不一样的。 上游河谷:窄、比降和流速 大、水量小、侵蚀强烈、横 断面呈V字型并多急滩和瀑 布的河段。 中游河谷:比降已经和缓, 河床位置比较稳定,侵蚀和 堆积作用大致保持平衡,横 断面往往成平滑下凹曲线 下游河谷:宽广、河道弯 曲,

河水流速小而流量大, 淤积作用显著,到处可见沙 滩和沙洲。

河流不同河段河谷示意图

河谷类型 1.侵蚀谷:河流沿岩层倾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所塑造的河谷。 3. 多成因谷:有些地区谷地受冰川、河流影响有冰前期河谷、冰 川和冰后期河谷历晚,有些受湖泊影响有河湖转化历 史,这些都属于多成因谷地。

(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 根据河床平面形态,可以将冲积性河流的河床划分为顺直、弯曲、分汊河 床,弯曲的河床称为曲流,分汊的河床称为辫流。

(三)河床

1.顺直型河床

平水期,深槽、浅滩交替出现,两侧边滩犬牙交错。洪水期, 水流淹没交错分布的边滩,河流顺直奔流,并推动交错的边滩 缓慢向下游移动。

(三)河床

2.弯曲型河床

曲流的形成原因很多,归纳起来大致有以下几种: (1)环流作用使河流一岸受冲刷,另一岸堆积,形成曲流; (2)河床底部泥沙堆积形成障碍,使水流向一岸偏转 (3)由于河床两岸岩性不一致或构造运动造成两岸差异侵蚀而 形成曲流。

曲流形成后,不断侧蚀,同时还不断向下游迁移,在其迂回 范围内,形成曲流带。当河床弯曲愈来愈大时,这条河流的 上下河段愈来愈接近,形成狭窄的曲流颈。洪水时,曲流颈 可能被冲开,河道取直称为截弯取直(neck cutoff)。截弯 取直后,弯曲河道被废弃,形成牛轭湖(oxbow lake)。

湖北黄冈附近的牛轭湖

请大家讨论-哪些地方是牛轭湖,哪些地方可能会被截弯取直

根据地质条件和曲流发育状况,将曲流 划分为自由曲流和深切曲流。 自由曲流又称迂回曲流,常形成在地壳 下沉的宽广的冲积平原地区,河谷宽 阔,河床不受河谷的约束,能较自由地 迂回摆动。 曲流形成后,由于地壳抬升,曲流深切 到基岩中,称为深切曲流。 嵌入曲流是在地壳急剧抬升时,曲流保 持原形切入基岩中形成的。内生曲流是 当构造上升速度较慢,曲流在下切过程 中,并继续进行侧蚀而成。内生曲流发 育过程中,曲流更加弯曲,曲流颈也愈 来愈窄,洪水期水流漫溢而截弯取直, 原来的弯曲河道被废弃。被废弃的曲流 所环绕的孤立小丘,称为离堆山。如果 地壳继续抬升,取直后的河床则继续加 深,使被废弃的曲流位置相对抬高,形 成高位废弃曲流。

自由曲流

深切曲流

3.分汊型(江心洲型)河床 有些河流的河床分成许多汊,宽窄相间,形似发辫,称为辫流

分汊型河床

河床地貌 1.河床侵蚀地貌 河床基岩经流水侵蚀形成的地貌,有岩槛、壶穴、深槽 岩槛:横卧

于河床上的坚硬岩石被侵蚀形成的陡坎。岩槛高度大于水深时 形成瀑布,其下的冲蚀坑称为潭。与下游河床形成一个不连续的陡坡,常 形成瀑布或跌水,并构成上游河段的地方性侵蚀基准面。

壶穴:河底漩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。壶穴分布在山区石质河床基岩节理充分发育或 构造破碎带。山区河床坡降大,水流急,能冲击岩石节理面或破 碎带,掏蚀河床,形成深潭里的水流漩涡挟着砾石对河床进行磨 蚀。能形成数米或更深的壶穴。

深槽:河床中发育深达几十米深的槽形坑。 2.河床堆积地貌 河床堆积地貌有心滩、沙洲、边滩和沙嘴等。 边滩:又称点坝或滨河床浅滩,发育于河流凸岸,在河流侧移过程中, 横向环流的底流侵蚀凹岸的同时,将砂砾横向搬运到凸岸堆积而成

滨河床浅滩 1.洪水位;2.枯水位;3.表流;4.底流

2.河床堆积地貌 河床侧方移动常常是多 次进行的,在每次侧方 移动中都能形成大致平 行的滨河床沙坝,它们 组合成扇形,称为迂回 扇。

2.河床堆积地貌 心滩与沙洲:心滩是河床中水流受阻形成的水下不稳定沙质堆积体,平 水期也不露出水面,洪水期可缓慢向下游移动;稳定下来并露出水面的 心滩便转化为沙洲。

(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。河流中下游的河漫滩宽度 往往比河床大十几倍到几十倍,极宽广的河漫滩也称为泛滥平原或冲积平原。

• 河漫滩的形成与发展

河漫滩的形成分为雏形河漫滩、原始河漫滩、河漫滩三个阶段。 河谷的发育是从年轻的V形谷开始的,谷底几乎全为河床所占据,只有在河 弯凸岸形成雏形边滩。随着侧向侵蚀的发展,河谷不断展宽,凸岸边滩不断展 宽、加高、增长,面积也越来越大,于是便形成了雏形河漫滩。 河漫滩的形成与发展

1.~3.河床冲积物(1.砾 石,2.砂和小砾,3.淤泥夹 层); 4.早期河漫滩沉积细砂;5. 晚期河漫滩沉积细砂;6.牛 扼湖淤泥沉积;7.河床移动 方向;8.环流;9.枯水位; 10.河水位

(四)河漫滩

雏形河漫滩形成以后,洪水时由于河漫滩水深比河床处浅,使河漫滩上流速 减小,平水期和枯水期植物在滩面上生长,更加降低了洪水时滩面上的流 速,引起悬移质在河漫滩上沉积下来,使河漫滩上覆盖了一层粘性土,称河 漫滩相沉积物,即原始河漫滩。 河漫滩的形成与 发展

1.~3.河床冲积物 (1.砾石,2.砂和 小砾,3.淤泥夹 层); 4.早期河漫滩沉积 细砂;5.晚期河漫 滩沉积细砂;6.牛 扼湖淤泥沉积;7. 河床移动方向;8. 环流;9.枯水位; 10.河水位

(四)河漫滩

当曲流

侧移,使河谷展宽若干倍于早期河谷。洪水期主河槽内与原始河漫 滩砂砾堆积体上的水层厚度与流速差异很大,洪水仅把细粒悬移质带到展宽 的砂砾体上沉积下来,形成具有下部为河床相砂砾、上部为河漫滩相细粒亚 粘土冲积层的二元结构,河漫滩形成。 河漫滩的形成必须具备两个条件:河床侧向移动和洪枯水位变化。 河漫滩的形成与 发展 1.~3.河床冲积 物(1.砾石,2. 砂和小砾,3.淤 泥夹层); 4.早期河漫滩沉 积细砂;5.晚期 河漫滩沉积细 砂;6.牛扼湖淤 泥沉积;7.河床 移动方向;8.环 流;9.枯水位; 10.河水位

冲积物的二元结构

河漫滩相细粒亚粘土

河床相砂砾

冲积物中砾石扁平面定向排列

(五)冲积物

冲积物在河床中的运动 河流的沉积物统称为冲积物。水流的侵蚀作用有三种形式;冲蚀 作用、磨蚀作用、融蚀作用,总称为河流的侵蚀作用。

1.砂砾的运动方式 河道水流携带泥沙及溶解质,并推移床底沙砾的作用称为河流的搬 运作用。河流水流搬运的方式有三种:推移、跃移、悬移。

a.推移:泥沙颗粒沿河床底滚动、滑动称为推移。 b.跃移:河床底泥沙呈跳跃式向前搬运。 泥沙起动以后,在水流上举力作用下,可以跳离床面,与速度较高的水流 相遇,被水流携带前进。但泥沙颗粒比重比水大,它又会逐渐回落到床面 上,并对床面上泥沙产生一定冲击作用,作用的大小取决于颗粒的跳跃高 度和水流流速。如跳跃较低,由于水流临底面处流速较小,泥沙从水流中 取得的动量也较小,在落回床面以后就不再继续跳动。如沙粒跳跃较高, 从水流中取得的动量较大,则落回后还可以重新跳动。当流速足够大的时 候,泥沙颗粒自床面跳起以后不再落回,而是随着水流以相同的速度前 进,这样的泥沙称为悬移质。 c.悬移:水流中携带细小的泥沙以悬浮状态进行搬运,称为悬移。 河流除以推移及悬移形式搬运泥沙外,还带走溶解于水中的溶解质。在石 灰岩等可溶性岩石地区,溶解质的数量相当可观。

冲积物在河流中的沉积 当河流能量降低,不再有足够的能力来搬运其原来所搬运的泥沙 时,就要发生泥沙的沉积。首先停止运动沉积下来的是推移质中的 大颗粒,随着能量进一步减小,推移质将按体积和重量大小依次停 积。而悬移质将渐次转化为推移质,继而在河床上停积。 引起河流搬运能力降低的因素很多,主要有河床坡度降低,河流流 量减少,以及人工筑坝拦水等。 河流的侵蚀搬运和沉积作用是同时进行的。但在不同河段作用性 质和强度是有差别的,一般情况下在河流上游以侵蚀作用为主,下 游以堆积作用为主,曲流河

段内凹岸侵蚀,凸岸堆积。

冲积物的主要鉴别标志是: ①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。 ②碎屑物质的分选性较好。 ③碎屑颗粒的磨圆度较高。 ④冲积物层理发育,类型丰富,层理一般倾向河流 下游 ⑤冲积物常呈透镜状或豆荚状,少数呈板片 状。 ⑥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

(六)河流阶地

概念:由于河流下切侵蚀,河床不断加深,原先的河漫滩地面超出一般 洪水期水面,呈阶梯状分布于河谷两侧的地貌,称为河流阶地。

长江右岸红花套一级基座阶地

河流阶地形态要素与结构 河流阶地由阶面、阶坡、前缘、后缘等要素组成 河流阶地的级序:自下而上称Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级阶地。 河流阶地的高度表示:前、后、中平均海拔高度

阶地形态要素示意图 ①阶地面;②阶坡;③前缘;④后缘; ⑤坡脚 h1前缘高度;h2后缘高度;h阶地平均高度;d坡积裙;

河流阶地形态类型

根据河流阶地的物质组成,将河流阶地分为:侵蚀阶地、堆积阶 地、基座阶地、埋藏阶地。

1.侵蚀阶地: 由基岩构成,其上很少有河流冲积物覆盖。也叫基岩阶地。多发育在 山区河谷中, 这类阶地面是河流侵蚀削平的基岩面,故称侵蚀阶地。

2.基座阶地: 阶地面由两种物质组成,上部为河流的冲积物,下部是基岩或其他类 型的沉积物。主要是由于地壳抬升、河流下切侵蚀形成的,在形成过 程中河流下切侵蚀深度超过了原来冲积物的厚度,切至基岩内部而 成。如果基座阶地形成以后,由于气候或构造的原因,在新一轮的河 流侵蚀——堆积过程中,河谷中堆积较厚的冲积物,超过阶地基座高 度并把基座覆盖起来,称为覆盖基座阶地。

3.堆积阶地: 阶地全由河流冲积物组成,上层深厚,阶地 面不见基岩。在河流中下游最为常见。 上叠阶地是指新阶地的冲积物完全叠置在较 老的阶地冲积物之上。河流后期下切侵蚀都 未达到基岩,说明后期下切侵蚀与堆积的规 模都逐渐减小 内叠阶地是指新的阶地套叠在老的阶地之 内,后一次的河流冲积物分布的范围和厚度 都比前一次的小。 嵌入阶地的阶地面和陡坎都不露出基岩,但 它不同于上叠和内叠阶地。因为嵌入阶地的 生成,后期河床比前一期下切要深,而使后 期的冲积物嵌入到前期的冲积物中。这说明 每一次地壳上升幅度一次比一次剧烈。

4.埋藏阶地: 若阶地形成以后,由于地壳下降 或侵蚀基准面上升,引起河流大 量堆积,使阶地被堆积物所覆 盖,埋藏于地下,形成埋藏阶 地。埋藏阶地分为两种类型: 早期地壳上升,或

侵蚀基准面下 降,形成多级阶地,而后地壳下 降或侵蚀基准面上升,发生堆 积,把早期形成的阶地全部埋 没,形成埋藏阶地。 地壳长期下降,不同时期的冲积 物一层一层叠加起来,形成一种 假埋藏阶地。

侵蚀阶地

上叠阶地

基座阶地

掩埋阶地

嵌入阶地

坡下阶地

内叠阶地

另外,由于岩层产状和岩性影响,以及由于河流及块体运动本身作用,可以 形成一些非旋回性阶地。

·构造阶地:在水平构造的地区,因岩性不同,抵抗风化与剥蚀的强度不同,由于差 别风化与剥蚀而形成的阶梯状地形,称为构造阶地。它的高度并不反映河流间歇性下 切侵蚀的次数和强度。 ·河曲阶地:由于河流的摆动作用造成,并不代表基面变化。河曲阶地在两岸不对称分 布,高度参差不一,形状不规则,分布零散。同一级阶地沿河延伸不远。 ·河流袭夺阶地:由于发生河流袭夺现象,袭夺河因水量增大,下切能力加大,河流 下切侵蚀原来谷底,形成袭夺阶地。 ·冲积锥、洪积扇阶地:支流注入主谷处,堆积冲积锥或洪积扇,当受到主流的侧 蚀,常形成河曲陡壁,高于河漫滩之上,形状类似河流阶地。由于支流侵蚀基准面的 相对下降,支流的切割河床,切入冲积锥或洪积扇之中,并在其前端再沉积形成新的 冲积锥或洪积扇。 ·滑坡、泥流阶地:滑坡可形成台阶状地形——滑坡阶地。泥流阶地的寒冻风化强烈 作用地区,由泥流在谷坡上堆积的假阶地,特点是级数多,面积小。

阶地的成因 形成河流阶地必须具备两个条件:较宽阔的谷底和河流下切侵蚀。宽广 的河谷底,大部分为河漫滩所占,而河床只占一部分。由于流域内气候 变化、地壳运动或河口海平面(基面)的变化等原因,引起河流下切侵 蚀,河床大幅度的降低,谷底河漫滩部分超出一般洪水期水面以上,成 为阶地。 由于河流进一步下切侵蚀的原因不同,形成的阶地在形态上和结构上也 不一致。阶地的形成条件如下:

(1)间歇性新构造运动 (2)气候变化 (3)其它原因(基准面变化、河流袭夺等)

(七)水系

水系及级序 水系是指一条干流及其所属各级支流共同组成的河流系统。

水系图

水系格式 水系的形式就是这种组合的形式,受一定地质构造和自然环境的控 制,在平面上表现为有规律的排列。水系格局又反映了一定的地质构 造和地壳运动性质。因此,通过水系排列形式的分析,能够推测地质 构造和地壳运动。

几种典型的水系格式

主要水系如下几种: 1.树枝状水系(Dendritic drainage):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(Trellis drainage):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(Parallel drainage):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.放射状和环状水系(Radial drainage and annular drainage):在穹隆构造山区或火山锥上,各河流顺坡向四周呈 放射状水系。如果穹隆构造山的地层软硬相间,河流逐步破坏穹 隆山,其支流沿剥蚀出来的软岩层走向发育成圆环形。 5.辐合状水系:在盆地地区,河流由四周山岭向盆地中心集中, 构成向心的辐合水系,如塔里木河、四川盆地等。 6.网状水系:河口三角洲地区及滨海平原地区,河道纵横交错, 在平面上呈网状排列。

水系的变化 水系的发展大体分为三个阶段: 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。 水系变化的原因主要是分水岭的迁移和河流袭夺:

a.分水岭的迁移 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。

多数情况下,分水岭是不对称的,这是因为: 构造条件的控制:在山区,岩层构造常控制着山坡的坡度。尤其是年轻的褶 皱山地,后期的剥蚀作用还没有完全改变原始的山地形态,不对称的褶皱两 翼必然引起分水岭的不对称现象。某些构造被剥蚀后,基岩岩性和构造性质 还决定着分水岭的形态,例如,背斜谷两侧的不对称的分水岭。在单斜构造 地区,经过长期剥蚀以后形成的单面山,一坡缓,一坡陡,形成分水岭的不 对称。 侵蚀基准面的控制:分水岭两侧的侵蚀基准面的高低和侵蚀基准面与分水岭 的距离影响山坡剥蚀后退的速度,从而产生分水岭的不对称现象。 如果分 水岭与两侧的侵蚀基准面的距离相等,而侵蚀基准面位置的高度不同,则具 有较低侵蚀基准面的山坡坡度大;而分

水岭另一侧坡度缓。如果分水岭两侧 的侵蚀基准面高度相等,而分水岭到两侧侵蚀基准面的距离不同,则侵蚀基 准面距离分水岭近的一侧坡度大,另一侧坡度小。 由于分水岭两侧的不对称,必然影响到两坡河流溯源侵蚀的速度。溯源侵蚀速 度快的一坡,其河源源头便较快地向分水岭伸展,使分水岭不断地降低,并不 断地向坡度较缓的一坡移动.

b.河流袭夺 分水岭迁移的结果,侵蚀能力 强的河流夺取了侵蚀能力弱的 河流上游河段,这种水系的演 变现象称为河流袭夺。 河流袭夺的原因除了分水岭迁 移以外,还有新构造运动等。 如在流域范围内,当新构造运 动发生局部隆起时,河流不能 保持原来的流路,于是,隆起 地区的上游河段被迫改道、汇 流于另外一条河流中。

河流袭夺(根据戴维斯)

河流发生袭夺后,抢水的河流叫袭夺河,被袭夺的河流上段称为被夺 河,发生袭夺的地方,河流流向极不自然,往往有明显的转折,称为袭夺 弯。被夺河在袭夺弯以下的河段,称为断头河。在袭夺弯和断头河之间的 局部河段,因断绝了水源,成为新的分水高地,但仍保持着原来的河谷形 态,称为风口。在这里可以找到河流冲积物,它的成分与被夺河的物质成 分相同。


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