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第19章 地质、地貌(8)

形成泥石流的条件,首先,在流域内必需具备丰富的固体物质,这些物质多半由崩坍、滑坡所造成。因此,泥石流一般活跃在地质构造复杂、断层交错、岩体破碎、新构造运动强烈、地震烈度较大的地区。第二,水分不仅是泥石流的组成部分,而且也是泥石流的搬运介质。我国山区形成泥石流的主要水源来自暴雨,连续小雨后的突发性暴雨,是形成泥石流最有利的条件。第三,要使泥石流体推移下行,还需要有比降较大的沟床纵坡。

泥石流主要发生在我国西南、西北等地。泥石流有极大的破坏力,必须因地制宜加以防治。

【流水地貌】地表流水在陆地上是塑造地貌最重要的外动力。它在流动过程中,不仅能侵蚀地面,形成各种侵蚀地貌(如冲沟和河谷),而且把侵蚀的物质,经搬运后堆积起来,形成各种堆积地貌(如冲积平原),这些侵蚀地貌和堆积地貌,统称为流水地貌。

流水地貌及其堆积物的研究,对于水利、工程建筑、道路桥梁建设、农田基本建设、河运航道等均有重要意义。

【河流的侵蚀作用】当河流的流速、流量增大或含沙量减少到一定程度时,河流就产生侵蚀作用。

河流的侵蚀作用表现为下蚀和旁蚀两种,下蚀是指河流及其挟带的沙砾等对河谷底部冲刷与腐蚀,使河谷加深。下蚀的强度决定于水流的流量、流速、挟带砂砾的数量和硬度、组成谷底岩石的岩性等。下蚀的深度取决于该河的侵蚀基准面,即控制河流下切侵蚀的最低面(干流一般以海面为标准,支流以注入干流河口处水面的高度为标准)。旁蚀又称侧蚀,是流水对谷地两侧的侵蚀,其结果使岸坡后退,谷地展宽。下蚀与旁蚀总是相互联系,同时进行的,只是在不同时间,不同地段表现的强度不等而已。

【构造谷】发育受构造及岩性控制的河谷,其表现为河谷与构造线的方向一致。

构造谷分为两类:一类是河谷沿着原始的构造凹地发育,如向斜谷、地堑谷。另一种是沿着构造软弱地带侵蚀成河谷,这种构造谷又称为适应性构造谷,如断层谷、背斜谷、单斜谷等。

【断层谷】沿断层线发育的谷地叫断层谷。由于断层所在部位常常是岩层的破碎带,因此河流就在这种软弱地带发育成断层谷。河谷两侧的地形,一岸显得高陡,另一岸则较低缓。河谷在平面上也比较顺直。有时,成组的断层控制了水系的发育,比如交叉的断层常使河流发生肘状转弯。北京西山军庄附近。

【河谷】由河流长期侵蚀切割与堆积作用所形成的槽形凹地称为河谷。河谷内包括了各种类型的河谷地貌。河谷的形态要素包括谷坡和谷底两大部分。谷底包括河床及河漫滩。河床指平水期河水占据的谷底,也称河槽。河漫滩是经常被洪水淹没的谷底部分。谷坡是河谷两侧因河流侵蚀而形成的岸坡。古老的谷坡上常发育有洪水不能淹没的阶地,阶地是被抬升的古老的河谷谷底。谷坡与谷底的交界称为坡麓,谷坡与山坡交界的转折处称为谷缘。

山区的河流坡度大,水流急,河流侵蚀以下蚀为主,谷底逐渐形成深而狭的峡谷。平原地区的河流则以旁蚀为主,形成宽而浅的河漫滩河谷。

【“V”形河谷】山区河谷中表现最为明显。河流切入基岩,河谷横陪面呈“V”形,两壁较陡,谷底狭窄,河床纵剖面坡降很大,河床底部起伏不平,水流湍急,沿河多急流、瀑布,侵蚀作用以下蚀为主。

按照形态又可分为隘谷、障谷和峡谷。隘谷的谷坡陡峭或近于垂直,河谷的谷缘部分宽度与谷底几乎一致,河谷极窄,谷底全部为河床占据。障谷是由隘谷发育而成的,两壁陡峭但谷底较隘谷宽,常有基岩侵蚀面或砾石浅滩露出水面。峡谷由隘谷和障谷发展而成,峡谷的横剖面呈明显的“V”字形,谷坡陡峭,谷坡上有阶梯状陡坡,谷底出现岩滩及雏形河漫滩。如我国的长江三峡是著名的峡谷。

V形河谷常形成于坚硬的岩石分布区,断裂带及岩石垂直节理发育地区构造软弱带、以及新构造运动上升地区。但由于侵蚀基准面的下降或河流水量的增加,也可能造成河流下切侵蚀的加强而形成“V”形谷。

【沙堤】多分布在河岸地区。由于河岸地区水深突然减小,水流受到河岸的阻力,流速减小,挟沙力降低,使泥沙沉积下来。有河岸沙堤、江心洲上的沙堤、天然堤等类型,均属河漫滩微地貌。

【冲积平原】河流挟带的泥沙因流速减缓堆积而成的平原。冲积平原主要特征是一般分布在河流中下游,地势平坦,面积广阔。它可以由一条河流形成,也可以由几条河流共同形成。如我国的长江中下游平原就是长江及支流共同冲积而成的,冲积平原大多处于新构造的沉降带,在其表面堆积了巨厚的第四纪沉积物,例如,华北平原上天津市内老西井钻井,发现有863.4米厚的第四纪松散沉积物。

规模较大的冲积平原主要由三部分组成,一是山前平原,属冲积—洪积型,为大冲积扇或洪积扇合并构成。二是河漫滩平原,又称泛滥平原,一般分布在河流中下游,主要为冲积物构成。三是三角洲平原,属于冲积—海积型,沉积物颗粒较细,主要分布在沿海地区及大湖湖滨地带。

组成冲积平原的堆积物叫做冲积物。冲积物的分布是有规律的,冲积物沿河流纵向分布与河床坡度有关,从上游到下游冲积物的粒径减小。沿河流横向的分布与流速有关,由河流中部到岸边,流速越变越缓,沉积的颗粒也由粗变细,并形成明显的层理。

【三角洲】指河流注入海洋或湖泊处,形成的尖顶朝向陆地,底边指向外海的三角形沉积体。它是河流和海洋相互作用,河流沉积占优势的情况下形成的。从平面上看,像三角形,顶部指向上游,底边为其外缘,所以叫三角洲。三角洲一般形成在含沙量较大的河口,波浪和海潮作用较弱的浅水区。在河口处,河水受潮流的顶托,流速减小,容易形成心滩和江心洲,使河流分汊。在河口口门处,因水流扩散,流速减缓,泥沙常堆积成浅滩(由于横阻河口,故名拦门沙),成为河口区航运的主要障碍。同时,近岸的海流也把挟带的泥沙在地势平缓的海岸附近沉积下来,使心滩、江心洲不断增多、扩大,它们合并以后就形成向海倾斜的水下三角洲。随着汊道的消长和心滩的进一步扩大使水下三角洲的前缘不断向海推进,而其后缘因滩地淤高,并覆盖上洪水泛滥堆积物,便形成水上三角洲。

三角洲有各种形状,这是由海岸的轮廓和波浪的作用造成的,在波浪作用较弱的河口区,河流分叉为几股同时入海,各汊流的泥沙堆积量均超过波浪的侵蚀量,泥沙沿各汊道堆积延伸,形成长条形大沙咀伸入海中,形成鸟足状三角洲,如密西西比河三角洲。在弱潮多沙的情况下,河流入海处堆积的泥沙多,三角洲上河道变迁频繁,由于河口不断变迁,三角洲海岸交替向前推进,形成扇形三角洲,如黄河三角洲。在波浪作用较强的河口地区,河流以单股入海,或只有小规模的支汊,在这种情况下只有主流出口处沉积量超过波浪的侵蚀量,使三角洲以主流为中心,呈尖型向外伸长,称尖形三角洲,如长江三角洲。

【石林】在热带厚层石灰岩地区,发育着一种形体十分高大的石芽,称为石林。流水沿石灰岩的垂直裂隙不断下蚀和旁蚀,扩大加深溶沟而成。我国云南路南石林最为典型,高的达100米以上,矮的5~10米。它在平缓的高原面上形成了怪石嶙峋,奇峰林立的奇特景象,故称石林。

【峰林】峰林地形峰丛、峰林、孤峰及溶丘总称峰林地形,它们是岩溶地区的正地形,都是在高温多雨的湿热气候条件下,长期岩溶作用的产物。其成因复杂,是岩性纯、厚度大、产状平缓、分布广泛的碳酸盐岩地区,经过地表流水的侵蚀、地表水与地下水的溶蚀,以及沿节理裂隙所进行的机械崩塌等综合作用的结果。峰丛、峰林、孤峰和溶丘形态不一,分别代表了一定的发展演化阶段。峰丛多分布于山地的中心部分,峰林位于山地的边缘,是峰丛进一步发展的结果,它们都是岩溶中期阶段的地貌。孤峰位于比较大的岩溶谷地中或平原上,它是岩溶晚期的地貌。

【峰丛】是一种连座峰林,基部完全相连,顶部为圆锥状或尖锥状的山峰。峰丛多分布于碳酸盐岩山区的中部,或靠近高原、山地的边缘部分。峰丛代表峰林地形中代表发育较早阶段,但也有人认为它是峰林、洼地形成之后,地壳上升,岩溶进一步发展改变而成。广西西部,靠近云南、贵州高原的边缘部分都发育了峰丛。

【峰林】是成群分布的石灰岩山峰。一般是峰丛进一步发展的结果。峰林受构造影响形态多变,有圆柱形、圆锥形、单斜式。我国峰林主要形成于第三纪,是一种古热带峰林。云贵高原目前属亚热带气候,在现代地貌过程下,高原面上的峰林已逐渐受到破坏,变得浑圆矮小,高仅几十米。在云贵高原向广西盆地降落的斜坡上,气候较为炎热,且地下水的强烈垂直下渗,使古峰林在现代条件下得到进一步发展,形成高大的峰林,高达三、四百米。

【孤峰】竖立在平原上的孤立的石灰岩山峰。它是岩溶平原和溶蚀谷地中常见的地貌形态之一,相对高度100米左右。根据广西的研究,可将孤峰分为三类:在产状水平的纯石灰岩区,多呈圆柱状,边坡很陡,名独秀峰式;在产状水平的非纯石灰岩区,基部大,顶部小,呈圆锥状;在倾斜地层区,山坡一侧陡峭,一侧缓倾,呈单斜状,名老人山式。

【干谷】指岩溶地区干涸的河道。地表水因渗漏或因地壳抬升而通过落水洞转入地下,则地表原来的河谷变成干谷;有时由于河流发生地下裁弯取直的现象,而使地表原来弯曲的河段变为干谷。在干谷地段保留昔日河流冲积物的残余。当地面河转入地下河时,河谷的前方常有石灰岩壁所阻,岩壁的脚下是地下河入口,这种向前没有道路的河谷就叫盲谷。如红水河的支流涟水,时隐时现,河流、暗河、盲谷、干谷交替出现。

【溶洞】溶调的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,是地下岩溶地貌的主要形态。溶洞是地下水沿可溶性岩层的各种构造面(如层面、断裂面、节理面)进行溶蚀和侵蚀作用所形成的地下洞穴。在形成初期,地下孔道较小时,地下水流动缓慢,主要的作用是溶蚀。随着孔洞的扩大,地下水流速加快,特别是雨季来临时,水中挟带了大量的泥沙,除了溶蚀作用外,还产生了机械侵蚀的作用,进一步使洞壁扩大。由于地壳上升,地下河被袭夺或地下水面下降,或其他原因,使原来的地下通道没有水流,就成为溶洞。溶洞的形态与地质构造有很大的关系,如沿单一裂隙发育的洞道,规模很小,甚至连一个人都通不过。而沿构造裂隙的交叉点发育的洞道,溶蚀和侵蚀作用更容易进行,并时常发生崩塌作用,因此在这里往往形成高大的厅堂,如桂林七星岩的“大校场”,洞高达20米,宽达100米,可容千人。而地下水在石灰岩层中运动的方式不同,对溶洞的大小和延伸方向也有影响。在潜水面以上,地下水主要是垂直下渗,所形成的洞穴主要沿垂直方向延伸,如落水洞等,在这里不易形成大洞。在潜水面季节交替的地带,在雨季时地下水以水平流动为主,而到了干季以垂直流动为主,在这儿既发育着垂直性溶洞又发育着水平方向的溶洞,这一带往往有大洞形成。如广东肇庆七星岩。而在潜水面以下,地下水以水平流动为主,则形成沿水平方向延伸的洞穴。在承压水分布的地区,也有溶洞发育,一般规模较小。

【钟乳石】又称“石钟乳”,指由洞顶往下垂的尖锥体,是碳酸钙的沉淀物。属于岩洞中的堆积地貌。由于洞顶上面渗下来的地下水,饱含碳酸钙。当地下水渗到洞里的时候,随着水分的蒸发和CO2的散逸,水里一部分碳酸钙就从水中析出,沉积在滴水出口处,形成一堆石灰华。这层石灰华越积越厚,越长越长,成为由洞顶往下垂的尖锥体,锥尖还不停有水滴下,形状象钟乳,故名“石钟乳”。

【石笋】指在溶洞中直立在洞底的尖锥体。饱含着碳酸钙的水通过洞顶的裂隙或从钟乳石上滴至洞底。一方面由于水分蒸发,另一方面由于在洞穴里有时温度较高,水溶解CO2的量减小,所以,钙质析出,沉积在洞底。日积月累就会在地上长成一个尖锥体,很象竹笋,故名石笋。

【石柱】由于石笋和钟乳石不断地增长,最后连接起来,形成柱状物,称为石柱。由于它们的发育,最后会把洞穴填塞封闭起来。

石柱、石笋、石钟乳是组成洞穴美景的主要部分。石柱的用途很多,如路标、界号。

【岩溶】发育阶段假定一个上升的宽平高地,由产状平缓、岩性致密和厚层的石灰岩所构成,且地壳上升以后,长期稳定,则岩溶地貌的发育大致可分为下面三个阶段:

(1)早期阶段:石灰岩出露地表,发育成石芽、溶沟、漏斗和落水洞。地表水部分转入地下,循裂隙进行溶蚀。此时裂隙扩大不多,地面河流仍占优势。随着裂隙的不断扩大,岩体内形成许多独立的洞穴系统。在较大的洞穴系统内,地下水面的位置较低;较小的洞穴系统,地下水面的位置较高,一般无统一的地下水面。此时也称为岩溶发育的幼年期。

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