南京大學(xué)_普通地質(zhì)學(xué)_11普地河流

1、南京大學(xué)地球科學(xué)系南京大學(xué)地球科學(xué)系 舒良樹舒良樹普通地質(zhì)學(xué)普通地質(zhì)學(xué) (General Geology)Chapter 10 The river & its geological actionChapter 10 The river & its geological action 河流養(yǎng)育了人類河流養(yǎng)育了人類,人類的生存與發(fā)展離不開水。人類的生存與發(fā)展離不開水。 石器時(shí)代石器時(shí)代,古人沿河而居古人沿河而居,捕魚為生捕魚為生; 旅行時(shí)旅行時(shí),河河流流 既是他們的主要路線既是他們的主要路線,同時(shí)又是他們的旅行障同時(shí)又是他們的旅行障礙。礙。 古代埃及人靠春季尼羅河的洪水而獲得可耕土

2、古代埃及人靠春季尼羅河的洪水而獲得可耕土地，地， 稍后又學(xué)會(huì)了儲(chǔ)水灌溉。稍后又學(xué)會(huì)了儲(chǔ)水灌溉。 洪災(zāi)則威脅著人類生存洪災(zāi)則威脅著人類生存,在全球自然災(zāi)害中在全球自然災(zāi)害中,水災(zāi)水災(zāi) 排在第一位。排在第一位。古代大禹治水，就掌握了是疏浚而不是堵的先進(jìn)古代大禹治水，就掌握了是疏浚而不是堵的先進(jìn) 技術(shù)。公元前技術(shù)。公元前250年年, 四川郡守李冰父子筑都四川郡守李冰父子筑都江堰江堰, 采用采用“深淘灘深淘灘,低筑堰低筑堰,遇彎截角遇彎截角”的方法，引岷的方法，引岷江江 水入川西平原水入川西平原,使川西平原使川西平原“水旱從人水旱從人,不知饑謹(jǐn)不知饑謹(jǐn),時(shí)時(shí) 無荒年無荒年,天下謂之天府天下謂之天府”。

3、1963-1992年全球自然災(zāi)害破壞程度統(tǒng)計(jì)年全球自然災(zāi)害破壞程度統(tǒng)計(jì)國(guó)家南水北調(diào)工程示意圖國(guó)家南水北調(diào)工程示意圖 Section 1 Introduction一一. .有關(guān)概念有關(guān)概念 Some termsSome terms1.1.河流河流: : 地表上具經(jīng)常性流水的線形凹地。地表上具經(jīng)常性流水的線形凹地。 河流形成過程河流形成過程: :片流片流洪流洪流大河大河2.2.片流片流: :大氣降水沿地表自然斜坡均勻流動(dòng)大氣降水沿地表自然斜坡均勻流動(dòng), ,無固定無固定 流向的地表流水。流向的地表流水。 片流通過洗刷作用將山坡上細(xì)小的、松散的片流通過洗刷作用將山坡上細(xì)小的、松散的殘積殘積物物搬運(yùn)至山

4、坡的凹入部位，形成搬運(yùn)至山坡的凹入部位，形成坡積物坡積物；山麓地帶；山麓地帶的坡積物連成一片稱為的坡積物連成一片稱為坡積裙坡積裙。3.3.洪流洪流 沿地表斜坡上的溝槽定向流動(dòng)的水體。沿地表斜坡上的溝槽定向流動(dòng)的水體。溝的發(fā)展溝的發(fā)展：溝槽溝槽溝谷溝谷大溝谷大溝谷；溝分為溝頭、；溝分為溝頭、 溝口、溝壁、溝叉。溝口、溝壁、溝叉。從源頭從源頭下方侵蝕下方侵蝕，使溝加，使溝加 深、拓寬、伸長(zhǎng)。無雨則干涸。深、拓寬、伸長(zhǎng)。無雨則干涸。形成季節(jié)性形成季節(jié)性洪積物洪積物（分選性差、磨圓度差）（分選性差、磨圓度差）洪洪積扇、洪積錐積扇、洪積錐（溝口粗、開闊帶細(xì)）（溝口粗、開闊帶細(xì)）若干洪積扇若干洪積扇在山前

5、連成片則為洪積平原在山前連成片則為洪積平原( (如大青山前的包頭如大青山前的包頭) )。 “V”“V”形谷為幼年期河流標(biāo)志形谷為幼年期河流標(biāo)志我國(guó)第一大峽谷（我國(guó)第一大峽谷（GorgeGorge）長(zhǎng)江上游云南金沙江虎）長(zhǎng)江上游云南金沙江虎跳峽；第二大峽谷為長(zhǎng)江三峽跳峽；第二大峽谷為長(zhǎng)江三峽(Three Gorges)=(Three Gorges)=瞿瞿塘峽（川）塘峽（川）+ + 巫峽（川鄂神女峰）巫峽（川鄂神女峰）+ + 西陵峽（鄂）西陵峽（鄂） “U”U”形谷只與冰川作用有關(guān)；形谷只與冰川作用有關(guān)；“碟碟”形谷則形形谷則形成于平原地區(qū)成于平原地區(qū)( (湖北城陵磯湖北城陵磯) )二河流的動(dòng)能二

6、河流的動(dòng)能 動(dòng)能動(dòng)能E=1/2QVE=1/2QV2 2（Q Q流量，流量，V V流速）流速）1.1.影響流速三因素影響流速三因素：坡度、河床寬度坡度、河床寬度（寬則流速小，（寬則流速小，因水體與河床的接觸面大）、因水體與河床的接觸面大）、滾石負(fù)荷狀況滾石負(fù)荷狀況（克服（克服內(nèi)部摩擦要消耗能量）內(nèi)部摩擦要消耗能量）. .2.2.影響流量三因素影響流量三因素：W W(Width)(Width)、d d(depth)(depth)、V V (Velocity)(Velocity)3.3.同一條河流同一條河流, ,上游坡度動(dòng)能大上游坡度動(dòng)能大; ;下游雖水量大下游雖水量大, ,但但 流速小流速小, ,

7、動(dòng)能可能反而小。動(dòng)能可能反而小。4.4.動(dòng)能大，搬運(yùn)力就大；搬運(yùn)力動(dòng)能大，搬運(yùn)力就大；搬運(yùn)力 搬運(yùn)量，則河流搬運(yùn)量，則河流侵蝕；搬運(yùn)力侵蝕；搬運(yùn)力 橫向力橫向力,合力向右；合力向右； 3，底層水流，河流右彎時(shí)，離心力，底層水流，河流右彎時(shí)，離心力橫向力橫向力,合力向左合力向左23凹岸凹岸凹岸凹岸凸岸凸岸凸岸凸岸包包 頭頭 牛牛 軛軛 湖湖3 3 溯源侵蝕溯源侵蝕 Retrogressive erosion: Retrogressive erosion: 下切侵蝕引起下切侵蝕引起 河流朝源頭加長(zhǎng)的侵蝕。河流朝源頭加長(zhǎng)的侵蝕。 發(fā)生在溝頭處：片流在此集中，流量、流速增加，侵發(fā)生在溝頭處：片流在此集

8、中，流量、流速增加，侵 蝕力加強(qiáng)，發(fā)生溯源侵蝕。蝕力加強(qiáng)，發(fā)生溯源侵蝕。 若河口處侵蝕面下降若河口處侵蝕面下降, ,也會(huì)發(fā)生溯源侵蝕。也會(huì)發(fā)生溯源侵蝕。 溯蝕、下蝕總是相伴而生，溯蝕、下蝕總是相伴而生，下蝕必導(dǎo)致溯蝕下蝕必導(dǎo)致溯蝕。 溯源侵蝕使河流變大、變長(zhǎng)，把許多支流連成一片。溯源侵蝕使河流變大、變長(zhǎng)，把許多支流連成一片。水系水系= =主流主流+ +支流，水系分布區(qū)稱流域支流，水系分布區(qū)稱流域( (如長(zhǎng)江流域如長(zhǎng)江流域) )分水嶺分水嶺Dividing crest Dividing crest ：流域與流域之間的高地。：流域與流域之間的高地。 秦秦 嶺嶺- -巴顏喀拉山是長(zhǎng)江、黃河的分水嶺。

9、巴顏喀拉山是長(zhǎng)江、黃河的分水嶺。 二側(cè)河流的溯源侵蝕會(huì)降低分水嶺高度。如果二側(cè)溯源二側(cè)河流的溯源侵蝕會(huì)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)遷移源侵蝕能力不同，分水嶺向著侵蝕能力弱的一側(cè)遷移。 河流襲奪河流襲奪：由于溯源侵蝕，一條河流將另一條河流上：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。游的水截奪過來。在二條流向垂直的河流之間最易發(fā)生。 Section 3 Transportation of riverSection 3

10、 Transportation of river一一流水質(zhì)點(diǎn)的兩種運(yùn)動(dòng)方式流水質(zhì)點(diǎn)的兩種運(yùn)動(dòng)方式1.1.層流層流Laminar flowLaminar flow：流體流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不互相：流體流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不互相 混合，流動(dòng)的層與層之間不交錯(cuò)。在水淺、流混合，流動(dòng)的層與層之間不交錯(cuò)。在水淺、流 速慢、河床平滑的河段速慢、河床平滑的河段, ,可成層流?？沙蓪恿?。2.2.紊流紊流Turbulent flowTurbulent flow：流動(dòng)層交錯(cuò)，質(zhì)點(diǎn)互相：流動(dòng)層交錯(cuò)，質(zhì)點(diǎn)互相 混合?；旌稀：恿髦黧w表現(xiàn)為紊流運(yùn)動(dòng)。河流主體表現(xiàn)為紊流運(yùn)動(dòng)。二二物質(zhì)的三種搬運(yùn)方式物質(zhì)的三種搬運(yùn)方式 Traction,su

11、spension,solution transportTraction,suspension,solution transport1.1.拖運(yùn)拖運(yùn)( (底運(yùn)底運(yùn)): ): 物質(zhì)粗大者多在河床底運(yùn)。當(dāng)流物質(zhì)粗大者多在河床底運(yùn)。當(dāng)流 速變小時(shí)很容易發(fā)生沉積。速變小時(shí)很容易發(fā)生沉積。2.2.懸運(yùn)懸運(yùn): :物質(zhì)較細(xì)者物質(zhì)較細(xì)者, ,則呈懸浮狀態(tài)搬運(yùn)。如粘土。則呈懸浮狀態(tài)搬運(yùn)。如粘土。3.3.溶運(yùn)溶運(yùn): :物質(zhì)極細(xì)者，便呈溶液狀態(tài)搬運(yùn)，溶運(yùn)物主物質(zhì)極細(xì)者，便呈溶液狀態(tài)搬運(yùn)，溶運(yùn)物主 要有要有CaCa、MgMg、碳酸鹽等。、碳酸鹽等。 層流（層流（a)a)與紊流與紊流( (b)b)剖面圖剖面圖 河床堆積河

12、床堆積-四川大寧河四川大寧河 三三. .河流的沉積作用：專指河流范圍內(nèi)的沉積河流的沉積作用：專指河流范圍內(nèi)的沉積1.1.沉積的原因沉積的原因：流速降低、流量減小、搬運(yùn)物增流速降低、流量減小、搬運(yùn)物增 多（搬運(yùn)力小于搬運(yùn)量）。多（搬運(yùn)力小于搬運(yùn)量）。2.2.河流沉積物（沖積物河流沉積物（沖積物AlluviumAlluvium）的五大特征）的五大特征(1) (1) 分選性好分選性好 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的河流水動(dòng)力，可使長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的河流水動(dòng)力，可使 各種粒級(jí)的物質(zhì)充分分開各種粒級(jí)的物質(zhì)充分分開 磨圓度好磨圓度好 長(zhǎng)距離搬運(yùn)，使巖塊變圓滑。長(zhǎng)距離搬運(yùn)，使巖塊變圓滑。 成層性好成層性好 二個(gè)周期變化因素：洪水期

13、，粗，二個(gè)周期變化因素：洪水期，粗， 枯水期，細(xì)；夏季，顏色淡，冬季，顏色深?？菟?，細(xì)；夏季，顏色淡，冬季，顏色深。 韻律性好韻律性好 形成遞變層理。河流的一次側(cè)向擺形成遞變層理。河流的一次側(cè)向擺 動(dòng)，由下到上可形成：河床沉積（粗）、河漫動(dòng)，由下到上可形成：河床沉積（粗）、河漫 灘沉積（中）、牛軛湖沉積（細(xì)）。灘沉積（中）、牛軛湖沉積（細(xì)）。具流水成因的原生構(gòu)造具流水成因的原生構(gòu)造 沖刷痕沖刷痕, ,砂丘砂丘(Dune,(Dune,大大的波痕的波痕),),波痕波痕, ,交錯(cuò)層交錯(cuò)層, ,前積層前積層( (foresetforeset bed) bed)等等四四. .沉積作用形成的地形沉積作用

14、形成的地形1 1心灘心灘Channel barChannel bar 開闊處流速變小開闊處流速變小產(chǎn)生產(chǎn)生雙向環(huán)流雙向環(huán)流粗碎屑沉積在河流中部粗碎屑沉積在河流中部不斷淤積不斷淤積成心灘。成心灘。心灘在洪水期淹沒心灘在洪水期淹沒, ,枯水期露出水面?？菟诼冻鏊?。2 2江心洲江心洲Central barCentral bar 心灘擴(kuò)大則為江心洲。心灘擴(kuò)大則為江心洲。 江心洲的特點(diǎn)是：洲頭侵蝕、洲尾沉積、向江心洲的特點(diǎn)是：洲頭侵蝕、洲尾沉積、向下游遷移。下游遷移。一般洪水不會(huì)淹沒。如移向河邊，一般洪水不會(huì)淹沒。如移向河邊，則和河漫灘會(huì)合。如南京八卦洲則和河漫灘會(huì)合。如南京八卦洲, ,湘江橘子洲。

15、湘江橘子洲。3 3邊灘邊灘Point bar(Point bar(點(diǎn)沙壩）點(diǎn)沙壩）: :凸岸的堆積體。凸岸的堆積體。洪水期淹沒；洪水期淹沒；由單向環(huán)流形成由單向環(huán)流形成。4 4河漫灘河漫灘Flood plainFlood plain與沖積平原與沖積平原Alluvial plainAlluvial plain邊灘加寬、加高，面積加大，形成河漫灘。邊灘加寬、加高，面積加大，形成河漫灘。洪水期淹沒、枯水期露出水面洪水期淹沒、枯水期露出水面。寬廣的河漫灘可形成平原或丘陵地區(qū)。寬廣的河漫灘可形成平原或丘陵地區(qū)。河漫灘的二元結(jié)構(gòu)河漫灘的二元結(jié)構(gòu)：下部為河床砂礫沉積；下部為河床砂礫沉積； 上部為河漫灘泥質(zhì)粉

16、沙質(zhì)沉積。上部為河漫灘泥質(zhì)粉沙質(zhì)沉積。自然堤自然堤DamDam：洪水溢出河岸：洪水溢出河岸, ,流速驟降流速驟降, ,大量大量泥沙沉積泥沙沉積, ,形成形成自然堤自然堤。如長(zhǎng)江蕪湖與安慶間。如長(zhǎng)江蕪湖與安慶間的自然堤的自然堤; ;多為一般年份阻擋洪水的天然屏障。多為一般年份阻擋洪水的天然屏障。沖積平原沖積平原：河床連續(xù)擺動(dòng)，河漫灘連片擴(kuò)大，：河床連續(xù)擺動(dòng)，河漫灘連片擴(kuò)大，形成沖積平原；主要由河流沖積物組成。形成沖積平原；主要由河流沖積物組成。 區(qū)別：洪積平原。區(qū)別：洪積平原。5 5三角洲三角洲 Delta: Delta: 在河口部位，因流速降低，在河口部位，因流速降低，動(dòng)能減小，形成的大規(guī)模沉

17、積體平面上呈三角動(dòng)能減小，形成的大規(guī)模沉積體平面上呈三角形，稱之。進(jìn)一步發(fā)展則形成形，稱之。進(jìn)一步發(fā)展則形成三角洲平原三角洲平原。河漫灘與河床沉積河漫灘與河床沉積河底砂卵石沉積河底砂卵石沉積河曲遷移形成的邊灘河曲遷移形成的邊灘漫灘粉砂與黏土漫灘粉砂與黏土自然堤自然堤侵蝕方向侵蝕方向沉積沉積侵蝕侵蝕 三角洲的形成條件三角洲的形成條件：1 1有充足的沉積物來有充足的沉積物來源；源；2 2河口處坡度較小，易于沉積（日本東河口處坡度較小，易于沉積（日本東部不能形成）；部不能形成）；3 3水動(dòng)力較小，沉積物易于水動(dòng)力較小，沉積物易于保存保存。三角洲的形態(tài)三角洲的形態(tài)：1 1鳥嘴狀（一條河流入海鳥嘴狀（一

18、條河流入海者，如長(zhǎng)江）；者，如長(zhǎng)江）；2 2鳥足狀（若干條河流入海鳥足狀（若干條河流入海者，如密西西比河）；者，如密西西比河）；3 3扇形（許多條河流扇形（許多條河流入海著，如黃河）。入海著，如黃河）。唐時(shí)揚(yáng)州位于長(zhǎng)江口，是個(gè)重要出海港口。唐天寶十二年唐時(shí)揚(yáng)州位于長(zhǎng)江口，是個(gè)重要出海港口。唐天寶十二年（753753年），鑒真和尚從這里東渡日本。當(dāng)時(shí)的揚(yáng)州，地位相年），鑒真和尚從這里東渡日本。當(dāng)時(shí)的揚(yáng)州，地位相當(dāng)于今日上海，當(dāng)于今日上海，“舟檣櫨比，車谷鱗集舟檣櫨比，車谷鱗集”，交通繁忙，手工，交通繁忙，手工業(yè)很發(fā)達(dá)，所產(chǎn)銅鏡久負(fù)盛名，首飾玉雕制作精湛，造船業(yè)業(yè)很發(fā)達(dá)，所產(chǎn)銅鏡久負(fù)盛名，首飾玉雕

19、制作精湛，造船業(yè)興旺?，F(xiàn)時(shí)的上海是公元十世紀(jì)才露出海面形成陸地的。元興旺?，F(xiàn)時(shí)的上海是公元十世紀(jì)才露出海面形成陸地的。元朝至元二十八年（朝至元二十八年（12191219年）才設(shè)縣，年）才設(shè)縣，18501850年才成為商埠。年才成為商埠。 Section 4 Degradation of riverSection 4 Degradation of river1.1.均夷化均夷化GradationGradation：河流削去河底的突起，填平凹河流削去河底的突起，填平凹 地，達(dá)到平衡的過程稱之。地，達(dá)到平衡的過程稱之。2.2.去均夷化去均夷化Degradation Degradation ：當(dāng)侵蝕基

20、準(zhǔn)面（海平面）當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面（海平面）下降下降, ,陸地上升時(shí)陸地上升時(shí), ,平衡會(huì)被破壞，平衡會(huì)被破壞，河流就會(huì)重新下河流就會(huì)重新下蝕蝕，此過程稱為去均夷化。它可形成：，此過程稱為去均夷化。它可形成：1)1)深切河曲深切河曲Incised meander(Incised meander(深切基巖的河流深切基巖的河流) )，2)2)河流階地河流階地TerraceTerrace。3. 3. 河流階地六點(diǎn)特征河流階地六點(diǎn)特征: :1).1).原谷地殘留在新的谷坡之原谷地殘留在新的谷坡之上上;2).;2).形態(tài)上具平坦的表面和陡坎形態(tài)上具平坦的表面和陡坎, ,陡坎向河；陡坎向河；3).3).沉積物為泥

21、、沙、礫；沉積物為泥、沙、礫；4).4).可對(duì)稱也可單側(cè)；可對(duì)稱也可單側(cè)；5).5).洪洪水季節(jié)也不淹沒；水季節(jié)也不淹沒；6).6).形成多級(jí)階地形成多級(jí)階地, ,底新頂老底新頂老。4.4.三級(jí)河流階地三級(jí)河流階地 I I級(jí)級(jí)Accumulation T: Accumulation T: 近河床的堆積階地近河床的堆積階地（沉積物）；（沉積物）；IIII級(jí)級(jí) Basement terraceasement terrace: :基座階地基座階地（沉積物（沉積物+ +基巖）；基巖）；IIIIII級(jí)級(jí)ErosionErosion T:T: 遠(yuǎn)河床的侵蝕階地遠(yuǎn)河床的侵蝕階地（全為基巖）。（全為基巖）。

22、雨花臺(tái)為浦鎮(zhèn)組雨花臺(tái)為浦鎮(zhèn)組NpNp堆積階地堆積階地, ,故雨花石多。故雨花石多。 第第五五節(jié)節(jié) 準(zhǔn)平原化與地貌演化準(zhǔn)平原化與地貌演化1.1.準(zhǔn)平原化準(zhǔn)平原化PeneplainingPeneplaining：使高山變成平原的地質(zhì)使高山變成平原的地質(zhì) 作用稱之。作用稱之。為河流老年期的標(biāo)志。為河流老年期的標(biāo)志。2.2.夷平面夷平面PlanationPlanation surface surface: :當(dāng)后期地殼抬升時(shí)當(dāng)后期地殼抬升時(shí), ,海海拔高出平原拔高出平原, ,河流再下蝕河流再下蝕, ,起伏增大；導(dǎo)致原先被松起伏增大；導(dǎo)致原先被松散沉積物復(fù)蓋的平地抬升，形成一系列起伏的山地。散沉積物復(fù)蓋的平地抬升，形成一系列起伏的山地。 其相鄰的平坦山頂位于同一高度其相鄰的平坦山頂位于同一高度, ,代表當(dāng)時(shí)準(zhǔn)平原代表當(dāng)時(shí)準(zhǔn)平原的表面的表面, ,稱作夷平面。稱作夷平面。漓漓 江江 河河 床床 礫礫 石石 河灘漫雙層結(jié)構(gòu)河灘漫雙層結(jié)構(gòu)-漓江漓江 3.3.夷平面的年齡夷平面的年齡：a.a.保存最老的夷平面不超過保存最老的夷平面不超過 140140MaMa（白堊紀(jì)（白堊紀(jì)K K）; b.; b.越高越老越高越老( (天山夷平面天山夷平面 往往大于往往大于20002000米高度米高度) )。4 4河流地貌的三期演化河流地貌的三期演化幼年期地貌幼年期地貌：以下蝕為主，形成高山峽谷：以下蝕為主，