第四章風成地貌和黃土地貌 PhotographbyC VanceHaynes 概述風成地貌的發育條件日照強 晝夜溫差大 物理風化盛行 降水少 變率大且集中 蒸發作用強 地表徑流貧 流水作用弱 植被稀少 疏松沙質 地表裸露 風大且頻繁 是塑造風成地貌的主要營力 風成地貌的主要分布地區干旱 半干旱地區 以及大陸性冰川外緣 濕潤區少植被的沙質海岸 湖岸 河岸 地質地貌學 下 第四章 第一節風沙流 風沙流 含沙的氣流起沙風速 沙粒開始運動的臨界風速起沙風 一切超過起動風速的風風沙流運動形式 包括懸移 躍移和蠕移 以躍移為主風沙流運動區域 絕大部分在離地表30cm的高度內 特別集中在0 10cm的氣流層中 地質地貌學 下 第四章 第二節風蝕地貌 一 風蝕作用由于風的運動壓力作用 將地表的松散沉積物或基巖上的風化產物 沙丘 吹走 使地面遭到破壞的作用 可分吹蝕作用和磨蝕作用 二 風蝕地貌形態 一 石窩石窩是在陡峭的迎風巖壁上 經風蝕形成許多圓形或不規則橢圓形的小洞穴和凹坑 地質地貌學 下 第四章 二 風蝕蘑菇和風蝕柱1 風蝕蘑菇主要由于風沙流對巖石磨蝕受到高度的限制 距離地面一定高度以上的氣流沙量少 磨蝕小 而近地面部分沙量多 磨蝕作用強 特別是水平成層 軟硬不同的巖石 當下部的巖性較上部易于風化 易于變得疏松時 蘑菇石更易形成 如圖 Photographfrom 地質地貌學 下 第四章 2 風蝕柱垂直裂隙發育的巖石 在風長期吹蝕后形成的孤立的柱狀巖石 如圖 Photographfrom 地質地貌學 下 第四章 三 風蝕谷和風蝕殘丘1 風蝕谷干旱荒漠地區 因暴雨洪流的沖刷形成沖溝 在長期風蝕作用的改造下逐漸加深擴大成谷 沿主風向延伸 2 風蝕殘丘基巖組成的地面經風化作用和暫時水流的沖刷 以及長期的風蝕作用后 殘留下的孤立小丘 PhotographbyPeterL Kresan 地質地貌學 下 第四章 風城 基巖巖性軟硬相間且水平成層 垂直節理不均的干旱地區經長期流水侵蝕和強勁的風蝕作用形成平頂層狀或尖塔狀小丘 遠看像古城堡的斷壁殘垣 故稱 PhotographbyPeterL Kresan 地質地貌學 下 第四章 四 風蝕雅丹 風蝕壟槽 泛指發育在古代河湖相的土狀堆積物中 方向與主風向一致的風蝕土墩和風蝕凹地 溝槽 的地貌組合 如圖 羅布泊洼地西北部的古樓蘭附近最為典型 Photographfrom 地質地貌學 下 第四章 五 風蝕洼地 松散物質組成的地面 經風長期吹蝕形成大小不同的以橢圓形為主的 沿主風向伸展的洼地稱風蝕洼地 單純由風蝕作用造成的洼地多為小而淺的蝶形洼地 若有水 則形成湖泊 PhotographbyC VanceHaynes 地質地貌學 下 第四章 第三節風積地貌 一 風積作用風沙流運動過程中 當風速變弱或遇到障礙物 如植物或地表微小的起伏 以及地面結構或下墊面性質改變 如由堅硬細石床面變為松散的沙粒地面 時 沙粒從氣流中下落堆積的作用 地質地貌學 下 第四章 二 風積地貌形態沙漠里最基本的風積地貌是沙丘 按其與塑造沙丘形態的風之間的相互關系可分 垂直于風向的橫向沙丘形態 新月形沙丘 沙丘鏈和復合型沙丘鏈等 平行于風向的縱向沙丘形態 新月形沙壟 沙壟和復合型沙壟等 多方向風作用下的沙丘形態 金字塔沙丘等 地質地貌學 下 第四章 在風向較固定的風力作用下形成 形似新月 兩翼順主風向延伸 迎風坡凸而緩 坡度5 20 背風坡凹而陡 坡度28 34 高度不大 很少超過15m 一 橫向沙丘 地質地貌學 下 第四章 在沙源充足的地區 密集的新月形沙丘相互連接 形成與風向垂直分布的新月形沙丘鏈 新月形沙丘和新月形沙丘鏈還會不斷增高和擴大 形成復合新月形沙丘和復合型沙丘鏈 地質地貌學 下 第四章 Photographfrom 二 縱向沙丘 這是一種在單向風或幾個近似風向作用下形成向主風向延伸的壟狀堆積地貌 在亞熱帶信風沙漠中分布最普遍 有些規模巨大沙壟上發育復合縱向沙壟 PhotographbyE TadNichols 地質地貌學 下 第四章 兩種風向呈銳角斜交 新月形沙丘一翼延伸 另一翼退縮 演化為新月形沙壟 縱向沙丘的成因很多 其中有一種是新月形沙丘在兩種風向呈銳角相交的作用下 由沙丘的一翼向前延伸而成 地質地貌學 下 第四章 三 多風向沙丘 多風向且風力相差不大的情況下可發育金字塔形 星形等形狀的沙丘 多風向沙丘一般作零星的單個分布 但也有多個組成的不規則壟崗 PhotographbyPeterL Kresan 地質地貌學 下 第四章 三 沙丘的移動 一 移動方向力的合成方向 大致與逆沙風的年合成方向一致 二 移動方式1 前進式2 往復前進式3 往復式 三 移動速度主要取決于風速和沙丘高度 人類活動也會對沙丘移動速度產生一定影響 地質地貌學 下 第四章 第四節荒漠的類型 荒漠是氣候干旱 地面缺乏植被覆蓋 組成物質粗瘠的自然地帶 主要分布在兩個地區 一是南北緯30 45 的亞熱帶 如北非撒哈拉 西南亞的阿拉伯半島等 二是溫帶的內陸地區 如我國西北和美國西部等 干旱荒漠按照地貌形態與地表物質不同可分 巖漠 礫漠 沙漠和泥漠 地質地貌學 下 第四章 一 巖漠 石質荒漠 發育在干旱山地或丘陵區 地面被切割破碎 山嶺陡峭 石骨嶙峋 基巖凸露 巖漠形成原因除了氣候干燥 還因為構造運動較穩定 長期受風化 流水作用 碎屑物堆積下來 巖石表面常覆蓋油黑發光的 荒漠巖漆 凝結水溶解帶出的黑色鐵錳沉淀物在風沙摩擦后光亮奪目 標志干旱區地貌發育到成熟階段 地質地貌學 下 第四章 二 礫漠 礫石荒漠 礫漠中的礫石常被風所挾帶的沙子磨蝕成帶棱角的 表面光滑的風棱石 右圖 礫漠是地勢起伏平緩 地面布滿礫石的地區 如戈壁 常由山前沖積 洪積平原在強勁風作用下 細粒物質被吹走 粗大礫石殘留地表形成 左圖 PhotographbyE TadNichols PhotographbyPeterL Kresan 地質地貌學 下 第四章 三 沙漠沙漠是地表覆蓋有大片風成沙的 分布最廣的一種荒漠 沙漠的形成需要干旱氣候和豐富的沙源 因此常分布在巨大的山間盆地和干燥平原上 四 泥漠 粘土荒漠 由粘土物組成的地面 分布在干旱區的低洼帶 特別是封閉的盆地中心 PhotographbyC VanceHaynes 地質地貌學 下 第四章 第五節黃土地貌 一 黃土的分布與特性 一 黃土的分布黃土在世界上分布很廣 主要位于比較干燥的中緯度地帶 特別是歐亞大陸 斷續帶狀 我國北方 主要指黃河中游的黃土高原 是世界上黃土最發育 規模最大的地區 地質地貌學 下 第四章 二 黃土的特性1 成分 1 粒度成分 質地均一 以粉砂為主 2 化學成分 富含CaCO3 還有SiO2 3 礦物成分 包括碎屑礦物 石英 長石為主 還有鈣結核 角閃石 云母 和粘土礦物 主要是伊利石 蒙脫石 高嶺石 褐鐵礦等 2 厚度最大厚度達180 200m 主要分布在陜西涇河與洛河中下游地區 從不同黃土層來看 又以中更新世黃土最厚 地質地貌學 下 第四章 3 物理性質 1 結構疏松 顆粒間孔隙較多 孔隙度一般在40 55 間 多孔性是黃土區別于別的土狀堆積物的主要特征之一 2 無沉積層理 但是垂直節理發育 3 易濕陷 遇水侵濕后會發生可溶性鹽類 主要是CaCO3 的溶解和部分粘土及其他細顆粒物質的流失 這種作用也稱黃土的潛蝕作用 地質地貌學 下 第四章 二 黃土成因 以風成說最為普遍 另有水成說 風化殘積說等 一 風成說內容認為亞洲中部 包括中國北部 地區的黃土 是由內陸干旱荒燥 半荒燥區強大的反氣旋風從中部吹向外圍 把大量黃土物質吹送到生長草本灌木的草原地帶 逐漸堆積形成的 地質地貌學 下 第四章 二 風成說依據黃土分布在沙漠的邊緣 如中國北部 中亞的黃土 和古大陸冰蓋外圍 歐洲 北美 黃土礦物成分有高度一致性 但與所在區域下伏基巖沒有多大聯系 距沙漠越遠 粒度成分有逐漸變細的趨勢 黃土覆蓋在起伏的古地面上 有隨下伏地形起伏而變化的多層埋藏古土壤層 黃土中含陸生草原動 植物化石 黃土披蓋在不同成因 形態起伏顯著的古地貌上并保持相近似的厚度 地質地貌學 下 第四章 三 黃土的劃分 地質地貌學 下 第四章 四 黃土地貌的類型黃土地貌的形態特征和黃土特性關系密切 是古代和現代地貌綜合作用下的產物 同時也體現了人與自然相互作用 相互影響的機理 溝谷地貌和溝間地貌是黃土高原的主要地貌形態 此外還有黃土潛蝕地貌 黃土谷坡地貌等 地質地貌學 下 第四章 一 黃土溝谷地貌 千溝萬壑 是一望無垠的黃土高原的典型特征 規模大小十分懸殊的侵蝕溝往往組合成梳狀 樹枝狀 掌狀等形狀 地質地貌學 下 第四章 photographby YellowRiverWaterConservancyCommission 流水對黃土的直接侵蝕 主要有面狀散流侵蝕和溝狀線流侵蝕兩種方式 因黃土具有結構疏松 顆粒細小 遇水濕陷又極易被水沖走等特性 較大的溝谷通常主要由溝狀線流侵蝕形成 根據溝谷處于不同的發育階段 黃土溝谷類型通常分三種 切溝 沖溝和河溝 地質地貌學 下 第四章 二 黃土溝間地地貌黃土溝間地貌泛指介于溝谷之間的一種正地形 隨著溝谷的發育 溝壁的后退 溝間地被蠶蝕得越來越小 根據溝間地形態差異可分黃土塬 黃土梁 黃土峁 黃土墹和黃土坪 其中 黃土梁和黃土峁在黃土高原分布最廣 地質地貌學 下 第四章 1 黃土塬塬是平坦的黃土高地 塬區的下伏基巖屬平緩的盆地或傾斜平原 塬面平坦 至邊緣地帶才有明顯的斜度 如圖 現有面積較大的塬有隴東的董志塬 我國面積最大的黃土塬 陜北的洛川塬等 Photographfrom 地質地貌學 下 第四章 2 黃土梁梁是長條狀的黃土高地 梁主要是黃土覆蓋在梁狀古地貌上形成的 根據梁的形態可分為平頂梁和斜梁兩種 平頂梁頂部比較平坦 寬度有限 長可達幾公里 其橫剖面略呈穹形 梁頂以下 是坡長很短但坡度較陡的梁坡 在梁坡以下 即為溝坡 其坡度更大 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 地質地貌學 下 第四章 斜梁是黃土高原最常見的溝間地 梁頂寬度較小 常呈明顯的穹形 沿分水線有較大起伏 梁坡的坡形隨其所在部位而有不同 在溝頭的谷緣上方為凹斜形坡 在梁尾 溝口兩側 為凸斜形坡 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 地質地貌學 下 第四章 3 黃土峁峁是一種孤立的黃土丘 在平面圖上呈圓形或橢圓形 峁頂面積不大 呈明顯的穹起 整個外形很像饅頭 右上圖 一般來說 梁和峁通常是互相聯結在一起的 所以常用黃土丘陵來概括 右下圖 地質地貌學 下 第四章 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 4 黃土墹這是古代河谷經以黃土物質為主的各種堆積物掩覆成的寬淺谷地 基本未受現代溝谷分割 僅在雨后短暫有水 現在形態保持較好的不多 主要分布在陜西 甘肅等地 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 地質地貌學 下 第四章 5 黃土坪 在現代溝谷侵蝕分割作用下 溝間地范圍內的黃土墹首先被破壞 部分殘余在溝谷兩側梁峁邊緣 呈臺階形態 稱為黃土坪 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 地質地貌學 下 第四章 三 黃土潛蝕地貌地表水沿著黃土中的裂隙和孔隙下滲 進行潛蝕 使土粒流失 產生洞穴 最后引起地面崩塌 形成黃土獨有的潛蝕地貌 如黃土碟 黃土陷穴 黃土溶斗 黃土橋 黃土柱等 1 黃土碟近似碟形的黃土凹地 由于地表水沿黃土孔隙和節理下滲 浸濕黃土 在重力作用下 黃土逐漸地被壓實 使地面發生沉陷而形成 黃土碟常發育于平緩的黃土覆蓋層 尤以塬 平梁的邊緣緩平帶 地質地貌學 下 第四章 流水沿著黃土中節理裂隙進行潛蝕作用形成 陷穴多分布在地表水容易匯集的溝間邊緣地帶和谷坡的上部 特別是沖溝的溝頭附近最發育 按形態分漏斗狀陷穴 豎井狀陷穴和串珠狀陷穴 如圖 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 地質地貌學 下 第四章 2 黃土陷穴 黃土溶斗 3 黃土橋 地質地貌學 下 第四章 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 兩個或幾個陷穴不斷擴大 下部由地下水流串通不斷擴大其間孔道 則在陷穴之間未崩塌的殘留土體就形成黃土橋 如圖 4 黃土柱 流水不斷沿黃土垂直節理進行侵蝕和潛蝕 以及黃土的崩塌作用 殘留的土體就形成柱狀或尖塔形黃土柱 如圖 地質地貌學 下 第四章 Photographfrom YellowRiverWaterConservancyCommission 四 黃土谷坡地貌黃土垂直節理發育 由于質地松散 且覆蓋在其它巖層上 這是產生滑坡 崩塌的良好地質條件 故黃土高原的滑坡 崩塌等谷坡地貌非常普遍 1 黃土崩塌黃土富有垂直節理和易濕陷的特性 雨水和地表徑流沿黃土節理下滲 通過潛蝕和剝蝕作用 使節理和裂隙逐漸擴大 形成交錯的裂溝或成行的陷穴 一旦土體失去平衡就發生崩塌 地質地貌學 下 第四章 2 黃土滑坡由于黃土的質地均一 土層很厚 遇水后濕陷 尤其是裂隙很發育 地下水沿不同年代的黃土接觸面或黃土與基巖的接觸面聚集 移動或滲流 破壞其間的凝聚力 久而久之 沿接觸面整體下滑而形成滑坡 地質地貌學