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流水地貌及其堆积物
流水地貌及其堆积物是陆地上分布最为广泛的地貌类型和第四纪沉积类型。流水地貌及其堆积物的研究,对于水工建筑、道路桥梁建设、农田基本建设、水土保持及灭害防治、河运航道、地下水赋存条件以及砂矿地质等方面都具有最普遍而广阔的意义。
在暴雨或大量积雪消融时,所形成的瞬时洪流称暂时性水流。暂时性水流形成的侵蚀地形是侵蚀沟,沟床中的水流堆积物称冲沟堆积物。沉积于沟口的沉积称洪积物。
在半干旱气候带的松散沉积层之上,在植被稀疏的缓坡地区侵蚀沟可以发展得很快,使地形遭受强烈的分割,蚕食耕地,破坏道路,造成大量水土流失,淤塞水库河道,冲沟密布还使潜水位下降,造成危害甚多,为黄土高原的沟堑纵横,称为侵蚀沟。
侵蚀沟中被侵蚀破坏的碎屑物质,洪水期被搬运出沟口后,由于水流分散,坡度急剧减小,流速降低,这些碎屑物质遂堆积于沟口,形成一种半圆冲出锥堆积物称为冲出锥。
洪积扇是在暴雨季节,山区洪流沿河谷流出山口时,由于山区与山麓之间地形相差悬殊,水流出山口后形成散流,水流厚度、流速迅速减小;同时还因地表水的蒸发及通过山口松散沉积物时的迅速下渗,使水量大大减小,搬运力急剧减弱,由洪流搬运的碎屑物质在山口处呈扇形堆积形成的。过去不同时期的河谷底部(河床及河漫滩部分),由于河流下切侵蚀作用加强,被抬升超出一般洪水期水面以上,呈阶梯状分布于河谷谷坡上,这种地貌称为河流阶地。每一级阶地都经历了两个形成阶段:首先是以侧方侵蚀为主,形成宽广的河谷,同时堆积冲积层;然后下切侵蚀加强,切开冲积层,形成阶地陡坎。
冲积平原是大河的中下游发生大量堆积而形成广阔的地带。可以分为山前平原、中部平原和滨海平原三部分。
山前平原是从山区到平原的过渡带,成因上属于冲积—洪积型。当河流流出山口到平原 后,河床坡降急剧减小,水流呈扇形散开,河道分汊,水流厚度减小,其动能大大减弱,形成冲洪积扇形平原。
中部平原是冲积平原的主要部分,组成中部平原的沉积物主要是冲积物,但也夹有湖积物及风成堆积物,位于中部平原的河流,以汊道式的游荡型河流为主,众多的河流甚至几个水系组成一个冲积平原。
滨海平原成因上属于冲积—海积平原。其沉积物颗粒更细,沼泽面积大,并伴有周期性海水入侵。在滨海地区有典型的海岸带的沉积及残留的地貌,如海岸砂堤(贝壳堤),以及泻湖、海湾等。
岩溶地貌及其堆积物
(1)岩溶地貌
可溶性岩层在岩溶作用下,形成的一系列独特地貌。根据它们的出露情况,分为地表岩溶地貌及地下岩溶地貌两大类。前者在形成过程中,地表水起着较重要的作用,而后者主要是以地下水作用为主。
1)溶沟、石芽
溶沟是可溶性岩层表面上的一些沟槽状凹地,是由地表水流(主要是片流和暂时性沟 状水流)顺坡地沿节理裂隙,长期进行溶蚀作用的结果。在溶沟间突起状的石脊称石芽。石芽与溶沟的高度、深度一般不超过几米。被松散盖层覆盖的称为埋藏石芽。
2)岩溶漏斗
在岩溶强烈发育区,地表经常出现的一种漏斗状凹地称为岩溶漏斗。它平面形态呈圆或椭圆状,直径数米至数十米。深度数米至十余米。
岩溶漏斗的形成过程,是地表水流沿垂直裂隙向下渗漏时使裂隙不断扩大,先在地面较浅处形成隐伏的孔洞,并随着孔洞的扩大上部岩土层逐步崩塌,最后陷落成漏斗。
3)落水洞
落水洞是地表岩溶与地下岩溶的过渡形式。其表面很少有碎屑物堆积。常是地表通向地下河、地下溶洞或地下水面的孔道。它形成于地下水垂直循环极为流畅的地区,是流水沿垂直裂隙进行溶蚀、冲蚀并伴随部分崩塌作用的产物。
4)干谷、半干谷及盲谷
岩溶地区当地壳上升时,地表河流不是随之下切,而是沿着后期在谷底上发育的岩溶孔道(漏斗、落水洞等),将水吸干,谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季节尚排泄部分洪水,则称半干谷。干谷的形成也可以由于河流发生地下截弯取直现象,使原来的地表弯曲河段变为干谷。因此在干谷地段常保留昔日河流冲积物的残余。
5)峰丛、峰林、孤峰及溶丘
在高温多雨的湿热气候条件下,岩性纯、厚度大、产状平缓、分布广的碳酸盐岩地区地表流水的侵蚀、地表水及地下水的溶蚀,以及沿节理裂隙所进行的机械崩塌等综合作用,使得地表可溶性岩土层表面形成峰丛、峰林、孤峰和溶丘等岩溶现象。峰丛、峰林、孤峰及溶丘又可总称为峰林地形,它们是岩溶地区的主要正地形。
溶蚀洼地与坡立谷
与峰丛、峰林、孤峰及溶丘相反,溶蚀洼地及坡立谷是岩溶地区的负地形。溶蚀洼地在峰丛或峰林之间呈封闭或半封闭状。平面形态为圆形或椭圆形,长轴常沿构造线而发育,面积约数至数十平方公里。
坡立谷又称“溶蚀平原”。它是由溶蚀洼地进一步发育而成的。坡立谷的出现往往标志着该地区岩溶发育已经进入后期阶段。坡立谷往往具有面积较大,底部平坦,周围时常发育有峰林地形,以及其延长方向多与构造线一致等特征。
溶洞
溶洞为地下岩溶地貌的主要形态。是地下水流沿可溶性岩层的各种构造面(如层面、断裂面、节理裂隙面)进行溶蚀及侵蚀作用所形成的地下洞穴。在形成初期,岩溶作用以溶蚀为主,随着孔洞的扩大,水流作用的加强。机械侵蚀作用也起很大作用,沿溶洞壁时常可见石窝、水痕等侵蚀痕迹,在构造裂隙交叉点,溶蚀及侵蚀作用更易于进行,并时常产生崩塌作用,因此在这里往往形成高大的厅堂。洞穴中存在着溶蚀残余堆积,石钟乳、石笋冲积物及崩塌物等多种类型沉积是上述各种作用,存在的证据。洞穴形成后,由于地壳上升运动,可以被抬至不同的高度,而脱离地下水面。
溶洞的大小形态多种多样,在地下水垂直循环带上可形成裂隙状溶洞。但大部分溶洞形成于地下水流的季节变化带及全饱和带,尤其在地下水潜水面上下十分发育,形态又受岩性构造控制,有袋状、扁平状、弯状、锥状、倾斜状及阶梯状等。
伏流、暗河和岩溶泉
伏流与暗河通称为:地下河系,是岩溶地区的重要水源。
地面河潜入地下之后称伏流。它常常形成于地壳上升,河流下切,河床纵向坡降较大的地方,在深切峡谷两岸及深切河谷的上源部分伏流经常发生。
暗河是由地下水汇集而成的地下河道,它具有一定范围的地下汇水流域,因此,暗河虽有出口,而无入口。高温多雨的热带及亚热带气候最有利于暗河的形成。
岩溶湖
岩溶湖分地表岩溶湖及地下岩溶湖两种类型。地表岩溶湖又有长期性湖泊及暂时性湖泊两种。前者形成于岩溶发育晚期,在溶蚀平原上处于经常性稳定水位以下的湖泊,这种湖泊终年积水;后者形成于溶蚀洼地上,由于粘土质淤塞而成的湖泊,或者是岩溶泉水充溢于漏斗凹地中而形成。地下岩溶湖见于较大的溶洞中,这种溶洞主要是处于经常性稳定水位以下的。
溶隙、溶孔
溶隙及溶孔主要发育在虹吸管式循环亚带及深循环带,形态呈细缝状及蜂窝状,其直径从数毫米到数厘米,也有较大的,似小溶洞。其形成受岩性、构造裂隙影响很大。溶隙及溶孔常为次生方解石所充填。
(2)岩溶堆积物
岩溶堆积物包括洞穴沉积和泉华沉积。它是一种成因极其复杂的混合体,有化学沉积,也有机械沉积。
1)溶蚀残余堆积物
在岩溶作用下,碳酸盐类岩石被水溶解后所残留下来的富含Fe203及A1203的红色粘土物质,称为“赭土”或“红色石灰土”。根据溶蚀程度不同,有时是均质的粘性土,有时则含尚未被溶蚀的灰岩角砾,有时尚见灰岩原始层理结构。溶蚀残余堆积物常覆盖于溶蚀洼地、坡立谷及溶洞的底部,或充填于岩溶裂隙及通道之中。赭土常构成隔水物质,阻碍岩溶的发展。此外,在古岩溶的起伏面上的一些矿产,都是灰岩长期风化溶滤的岩溶堆积物。
2)洞穴堆积物
洞穴是岩溶地区的重要堆积场所。除包括上述的溶蚀残余堆积外,还有石钟乳等化学沉积、重力堆积、地下河湖堆积及生物和文化堆积。
3)泉华堆积物
泉华堆积除包括洞穴堆积中的石钟乳、石笋等外,在泉水出口附近沉淀的称石灰华。石灰华常具波状层理、多孔,有时因含铁、镁、锰等杂质而颜色不均一。石灰华堆积常形成高大的台地。
冰川地貌及其堆积物
(1)冰川侵蚀地貌
冰蚀地形是由冰川的侵蚀作用所塑造的地形。如:角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和悬谷。
1)冰斗
冰斗是在冰川发展初期阶段,冰雪利用自然洼地,塑造的斗状地面形态。由于冰斗冰川位于雪线以上,冰蚀作用以冰冻风化作用为主,冰斗围壁的基岩在冰劈作用下不断地后退,冰斗被不断地拓宽,而在冰斗的底部,则由于巨厚冰层的冰体运动所产生的磨蚀作用,把冰斗的底部不断地磨探,同时在冰斗的出口处形成陡峻的冰坎。因此,冰斗的形态有三个明显部分:冰斗壁、盆底和冰坎。
2)刃脊、角峰
在相邻两个冰斗或冰川谷的发育过程中,斗(谷)壁不断后退,结果使相邻两个冰斗或冰川谷之间的分水岭愈来愈窄,最后形成象鱼鳍一样的尖背山脊,称为刃脊。由三个以上的冰斗发展所构成的尖锐山峰称为角峰。
3)冰川谷
冰川谷,又称冰川槽谷、U谷、幽谷等。冰川谷一般起源于冰期前河流切割谷地或线性构造负地形。
4)悬谷
在支冰川汇入主冰川人口处,有一明显的陡坎称为谷口台阶。这是因为支冰川的侵蚀能力远远小于主冰川,因而支冰川谷底常高于主冰川谷底,当冰川退却后,支冰川谷悬挂在主冰川谷之上,称为悬谷。
5)冰川三角面、羊背石
在冰川运动过程中,由于冰川所携带的岩石碎块不断地对槽谷两侧的岩壁进行锉磨、刨蚀、使两壁小山脊形成一系列的冰川三角面或冰溜面。在这些面上则留下了冰川作用的痕迹—冰川擦痕。
在槽谷的底部,由于冰川的磨蚀和挖掘,则使一些比较坚硬均一的岩石形成微微突起的一系列基岩小丘,称为羊背石。羊背石平面形状为椭圆形,长轴方向与冰川运动方向平行,两边坡度不对称,朝向冰川上源面坡度平缓,表面光滑,另一面则呈陡坎,陡坎处岩石有压裂破碎的现象,因此羊背石可以指示冰川运动的方向。
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