基本介紹
- 中文名：河流的地質作用
- 所屬學科：地理
- 定義：河流憑流水的機械衝擊力、化學溶解力以及攜帶的碎屑物質對河谷的組成岩石和地形的破壞和建造作用的總稱
河流的地質作用過程包括侵蝕作用、搬運作用和沉積作用。三者前後銜接，互相聯繫。河流地質作用以機械作用為主，伴有化學作用。河流在大陸上分布極廣，是塑造大陸形態和建造大陸沉積物的重要營力。河水運動 流水在重力作用下由高處向低處運動，位能轉變為動能。流水動能（K）與流水的質量（M）和流速（v）有關，可以下式表達：K=Mv2/2。流水的質量與流量呈正相關，可以流量度量。河流的流量受降雨量、蒸發量、滲透量和流域大小的影響。河流的兩點間的高程差與其距離之比叫縱比降。縱比降和河谷橫斷面形態、河床的粗糙度是決定流速的主要因素。天然河床的組成物質隨河段而異，有的是堅硬的岩石，有的是鬆散的沙、土層，而且河床底部的起伏、平面形態的曲直、河谷斷面的寬窄也都是變化的。河水在具不同特徵的河床上運動時，其水動力特徵不同。天然河流中的水質點的運動一般是不規則的紊流，但在平坦河床上的緩慢水流，緊貼底部的薄層河水的水質點可以為規則的層流。河流中還有向下游推進的螺旋形水流，其在斷面上的投影呈環形，稱環流。環流在直河道和彎河道都可形成。此外，在崎嶇不平的河床上，由於局部障礙還產生渦流。河流的流水動能和水動力特徵及其變化，制約著河流地質作用的進程，是以破壞作用為主，抑或以建造作用為主。河流的侵蝕作用 河水破壞組成河床的岩石、鬆散沉積物的作用。河水破壞河床有3種方式：水力衝擊（蝕）；磨蝕（流水挾帶的沙、礫對河床的磨損）；溶蝕（流水對可溶性岩石的溶解作用）。根據河水對河床的破壞方向，侵蝕作用可分為下蝕作用和側蝕作用。①下蝕作用，河水對河床底部進行侵蝕，使河床降低的作用。下蝕作用在河流的上、中游段或山區河流中占顯著地位。在這裡水流受基岩河谷挾持，斷面狹窄，縱比降大，流速大，多急流、渦流。由於組成河床的岩石的抗蝕能力存在差異，河床縱剖面崎嶇不平，常呈台階狀。河水流經其上則形成瀑布、急流。從高處跌落的河水，以強大的衝擊力和沙、礫旋鑽，磨蝕陡坎下的河床，掏空陡坎基部，陡坎上部岩石受重力作用而坍落，台階後退。一段如此不斷地進行，台階終於消失，河床被夷平。在河流的源頭多有跌水，下蝕作用引起的掏蝕坍落，使河頭向源頭伸長，向分水嶺上部發展，這種現象稱溯源侵蝕作用。當分水嶺兩側的河流侵蝕力強弱不同時，侵蝕力強的向弱的方向延伸，分水嶺向弱者方面遷移，甚至被切穿。兩條河流相連，侵蝕力強的河流奪取另一條河流在連結點以上的上游。這種現象稱河流襲奪（圖1）。河流襲奪會引起水系大變動。下蝕作用不是無限的，當河流在河口到達其匯入的靜止水面時，流速喪失，下蝕作用也就終止。外流河以海平面為河流下蝕作用的極限面，稱終極侵蝕基準面。此外，河流還以其流經的湖面，支流以其注入的主流水面等為其局部侵蝕基準面。在大陸穩定和侵蝕基準面長期不變時，下蝕作用將河床上的起伏、台階夷平，河床縱比降減小，流速變低，流水動能減小。當坡度減小到流水動能與河水搬運泥、沙所消耗的能達到平衡時，河床的縱剖面在理論上是一條下凹的圓滑曲線，稱為河流平衡剖面。力圖達到平衡部面是河水改造河床的總的趨向。②側蝕作用，河水破壞河床兩側的作用。它是在河彎處單向環流的作用下發生的。側蝕作用在河流的中、下游段或平原區河流中最為顯著。天然河流總有彎曲，河水從直道進入彎道時，原來沿河流軸線運動的主流，因慣性離心力的影響偏向河彎的凹岸，造成橫向水位差，從而單向環流發育起來。環流的表流衝擊凹岸彎頂的下段，掏蝕河岸引起崩坍，落入水中的沙、石被環流的底流帶到河彎凸岸邊堆積，形成邊灘。隨凹岸後退擴展，凸岸邊灘增長，河彎頂不但後退而且緩慢下移，河床的彎曲度加大，變成S形，進而演變成一串Ω（正反相接）形。這種形狀的河流稱河曲或蛇曲（圖2）。當兩個河彎貼近，河水便沖開連線兩彎的細頸部，棄彎走直。這一過程稱為裁彎取直作用。遺留下的廢河道，變成了新月形的牛軛湖。河彎在環流作用下，不斷擺動，使河谷的谷坡不斷破壞，河谷底部加寬，但河床的寬度基本不變。側蝕作用使河床的長度增加，縱比降減小，流速變低。河流在自己形成的堆積物中迂迴流動。由地球自轉引起的科里奧利力，可使除赤道區緯向河流外的其他地區任何流向的河流的水流方向偏離，從而加強河流的側蝕作用。河流的搬運作用 河流將碎屑物質、化學溶液運往下遊方向的作用。河流的搬運物質大部分來自片流、地下水、斜坡重力作用帶入河中的機械碎屑或化學溶液，小部分是河流侵蝕河床的產物。河流的搬運方式包括機械搬運和化學搬運（溶運）。河水搬運機械碎屑的能力、搬運量以及搬運方式，都與其流速、流量和河床的組成物有關。河流的機械搬運能力，指河水搬運碎屑中最大顆粒的能力。搬運碎屑的粒徑與流速的平方成正比。河流的機械搬運量，指河水搬運碎屑的總重量（按百萬噸／年計）。搬運量與流速和流量，特別是流量有關，而且與進入河水中的碎屑量有關（河水的含沙量與來沙條件）。所以，山區急流流速大，可搬動巨石；但流量小，搬運的總量少。反之，平原區河流流速小，只能搬運沙和粘土；但流量大，搬運的總量大。根據碎屑在搬運時的運動特徵，機械搬運方式可分出：①推移，碎屑（一般是粗砂或卵石）沿河床滾動、滑動；②躍移，碎屑（通常是沙）貼近河床跳躍式移動；③懸移，碎屑（主要是粉沙和粘土）不接觸河床，懸浮在水中移動。碎屑在水中被搬運的方式隨流速和碎屑的粒徑變化而轉變。碎屑在搬運過程中相互撞擊、磨損，所以隨著移動距離的加大，碎屑的磨圓程度增加。河流溶運的化學物質主要是自可溶性礦物中分解出的離子或膠體。一般每升河水中溶有150～300毫克鹽類，其中以鈣、鎂的碳酸鹽含量最多。河流的沉積作用 河流搬運物質的沉降和堆積作用。河流只發生碎屑物質的機械沉積作用，幾乎不發生溶解物質沉澱和膠體物質凝聚的化學沉積作用，這是由於河水中溶運物質遠不飽和，也缺乏適合於化學沉積的穩定環境。河流機械沉積作用的發生，主要是由於流速降低、流量減小，或水中碎屑量超過河水的挾帶能力。河流的碎屑沉積物叫沖積物，由具不同粒徑的碎屑組成。碎屑的磨圓度好，粒度分選性也好，具層理。河流的沉積作用可沿流程發生，但以流速驟減處最顯著，如山口、河口。河流在山口處因地形開闊，水流分散，流速減低，碎屑沉積成扇形，稱沖積扇（乾旱氣候區的間歇性河流形成的扇形堆積，稱洪積扇）。在彎曲河流的凸岸形成的邊灘，隨著河床的擺動可以擴大發展成洪水位才能淹沒的河漫灘。河漫灘形成後，如果河流的侵蝕基準面下降，河流的下蝕作用增強，河床因而被蝕低，於是先期形成的河漫灘則高出河面位於谷坡上或谷底，呈台階狀，叫河流階地。河流到達海面，流速消失，搬運來的碎屑物全部沉積在河口，平面上形成“△”形，叫三角洲。隨著三角洲的增長，陸地向海洋擴展。（見彩圖）參考書目張書農、華國祥著：《河流動力學》，水利出版社，北京，1988。沈玉昌、龔國元著：《河流地貌學概論》，科學出版社，北京，1986。
