巖土工程師輔導(dǎo)資料：流水地貌及其堆積物

　　流水地貌及其堆積物

　　流水地貌及其堆積物是陸地上分布最為廣泛的地貌類型和第四紀(jì)沉積類型。流水地貌及其堆積物的研究，對(duì)于水工建筑、道路橋梁建設(shè)、農(nóng)田基本建設(shè)、水土保持及滅害防治、河運(yùn)航道、地下水賦存條件以及砂礦地質(zhì)等方面都具有最普遍而廣闊的意義。

　　在暴雨或大量積雪消融時(shí)，所形成的瞬時(shí)洪流稱暫時(shí)性水流。暫時(shí)性水流形成的侵蝕地形是侵蝕溝，溝床中的水流堆積物稱沖溝堆積物。沉積于溝口的沉積稱洪積物。

　　在半干旱氣候帶的松散沉積層之上，在植被稀疏的緩坡地區(qū)侵蝕溝可以發(fā)展得很快，使地形遭受強(qiáng)烈的分割，蠶食耕地，破壞道路，造成大量水土流失，淤塞水庫河道，沖溝密布還使?jié)撍幌陆担斐晌：ι醵?，為黃土高原的溝塹縱橫，稱為侵蝕溝。

　　侵蝕溝中被侵蝕破壞的碎屑物質(zhì)，洪水期被搬運(yùn)出溝口后，由于水流分散，坡度急劇減小，流速降低，這些碎屑物質(zhì)遂堆積于溝口，形成一種半圓沖出錐堆積物稱為沖出錐。

　　洪積扇是在暴雨季節(jié)，山區(qū)洪流沿河谷流出山口時(shí)，由于山區(qū)與山麓之間地形相差懸殊，水流出山口后形成散流，水流厚度、流速迅速減小;同時(shí)還因地表水的蒸發(fā)及通過山口松散沉積物時(shí)的迅速下滲，使水量大大減小，搬運(yùn)力急劇減弱，由洪流搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)在山口處呈扇形堆積形成的。過去不同時(shí)期的河谷底部(河床及河漫灘部分)，由于河流下切侵蝕作用加強(qiáng)，被抬升超出一般洪水期水面以上，呈階梯狀分布于河谷谷坡上，這種地貌稱為河流階地。每一級(jí)階地都經(jīng)歷了兩個(gè)形成階段：首先是以側(cè)方侵蝕為主，形成寬廣的河谷，同時(shí)堆積沖積層;然后下切侵蝕加強(qiáng)，切開沖積層，形成階地陡坎。

　　沖積平原是大河的中下游發(fā)生大量堆積而形成廣闊的地帶。可以分為山前平原、中部平原和濱海平原三部分。

　　山前平原是從山區(qū)到平原的過渡帶，成因上屬于沖積—洪積型。當(dāng)河流流出山口到平原 后，河床坡降急劇減小，水流呈扇形散開，河道分汊，水流厚度減小，其動(dòng)能大大減弱，形成沖洪積扇形平原。

　　中部平原是沖積平原的主要部分，組成中部平原的沉積物主要是沖積物，但也夾有湖積物及風(fēng)成堆積物，位于中部平原的河流，以汊道式的游蕩型河流為主，眾多的河流甚至幾個(gè)水系組成一個(gè)沖積平原。

　　濱海平原成因上屬于沖積—海積平原。其沉積物顆粒更細(xì)，沼澤面積大，并伴有周期性海水入侵。在濱海地區(qū)有典型的海岸帶的沉積及殘留的地貌，如海岸砂堤(貝殼堤)，以及瀉湖、海灣等。

　　巖溶地貌及其堆積物

　　(1)巖溶地貌

　　可溶性巖層在巖溶作用下，形成的一系列獨(dú)特地貌。根據(jù)它們的出露情況，分為地表巖溶地貌及地下巖溶地貌兩大類。前者在形成過程中，地表水起著較重要的作用，而后者主要是以地下水作用為主。

　　1)溶溝、石芽

　　溶溝是可溶性巖層表面上的一些溝槽狀凹地，是由地表水流(主要是片流和暫時(shí)性溝 狀水流)順坡地沿節(jié)理裂隙，長期進(jìn)行溶蝕作用的結(jié)果。在溶溝間突起狀的石脊稱石芽。石芽與溶溝的高度、深度一般不超過幾米。被松散蓋層覆蓋的稱為埋藏石芽。

　　2)巖溶漏斗

　　在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，地表經(jīng)常出現(xiàn)的一種漏斗狀凹地稱為巖溶漏斗。它平面形態(tài)呈圓或橢圓狀，直徑數(shù)米至數(shù)十米。深度數(shù)米至十余米。

　　巖溶漏斗的形成過程，是地表水流沿垂直裂隙向下滲漏時(shí)使裂隙不斷擴(kuò)大，先在地面較淺處形成隱伏的孔洞，并隨著孔洞的擴(kuò)大上部巖土層逐步崩塌，最后陷落成漏斗。

　　3)落水洞

　　落水洞是地表巖溶與地下巖溶的過渡形式。其表面很少有碎屑物堆積。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環(huán)極為流暢的地區(qū)，是流水沿垂直裂隙進(jìn)行溶蝕、沖蝕并伴隨部分崩塌作用的產(chǎn)物。

　　4)干谷、半干谷及盲谷

　　巖溶地區(qū)當(dāng)?shù)貧ど仙龝r(shí)，地表河流不是隨之下切，而是沿著后期在谷底上發(fā)育的巖溶孔道(漏斗、落水洞等)，將水吸干，谷底干涸遂形成干谷。有些干谷在暴雨季節(jié)尚排泄部分洪水，則稱半干谷。干谷的形成也可以由于河流發(fā)生地下截彎取直現(xiàn)象，使原來的地表彎曲河段變?yōu)楦晒取Ｒ虼嗽诟晒鹊囟纬１Ａ粑羧蘸恿鳑_積物的殘余。

　　5)峰叢、峰林、孤峰及溶丘

　　在高溫多雨的濕熱氣候條件下，巖性純、厚度大、產(chǎn)狀平緩、分布廣的碳酸鹽巖地區(qū)地表流水的侵蝕、地表水及地下水的溶蝕，以及沿節(jié)理裂隙所進(jìn)行的機(jī)械崩塌等綜合作用，使得地表可溶性巖土層表面形成峰叢、峰林、孤峰和溶丘等巖溶現(xiàn)象。峰叢、峰林、孤峰及溶丘又可總稱為峰林地形，它們是巖溶地區(qū)的主要正地形。

　　溶蝕洼地與坡立谷

　　與峰叢、峰林、孤峰及溶丘相反，溶蝕洼地及坡立谷是巖溶地區(qū)的負(fù)地形。溶蝕洼地在峰叢或峰林之間呈封閉或半封閉狀。平面形態(tài)為圓形或橢圓形，長軸常沿構(gòu)造線而發(fā)育，面積約數(shù)至數(shù)十平方公里。

　　坡立谷又稱“溶蝕平原”。它是由溶蝕洼地進(jìn)一步發(fā)育而成的。坡立谷的出現(xiàn)往往標(biāo)志著該地區(qū)巖溶發(fā)育已經(jīng)進(jìn)入后期階段。坡立谷往往具有面積較大，底部平坦，周圍時(shí)常發(fā)育有峰林地形，以及其延長方向多與構(gòu)造線一致等特征。

　　溶洞

　　溶洞為地下巖溶地貌的主要形態(tài)。是地下水流沿可溶性巖層的各種構(gòu)造面(如層面、斷裂面、節(jié)理裂隙面)進(jìn)行溶蝕及侵蝕作用所形成的地下洞穴。在形成初期，巖溶作用以溶蝕為主，隨著孔洞的擴(kuò)大，水流作用的加強(qiáng)。機(jī)械侵蝕作用也起很大作用，沿溶洞壁時(shí)常可見石窩、水痕等侵蝕痕跡，在構(gòu)造裂隙交叉點(diǎn)，溶蝕及侵蝕作用更易于進(jìn)行，并時(shí)常產(chǎn)生崩塌作用，因此在這里往往形成高大的廳堂。洞穴中存在著溶蝕殘余堆積，石鐘乳、石筍沖積物及崩塌物等多種類型沉積是上述各種作用，存在的證據(jù)。洞穴形成后，由于地殼上升運(yùn)動(dòng)，可以被抬至不同的高度，而脫離地下水面。

　　溶洞的大小形態(tài)多種多樣，在地下水垂直循環(huán)帶上可形成裂隙狀溶洞。但大部分溶洞形成于地下水流的季節(jié)變化帶及全飽和帶，尤其在地下水潛水面上下十分發(fā)育，形態(tài)又受巖性構(gòu)造控制，有袋狀、扁平狀、彎狀、錐狀、傾斜狀及階梯狀等。

　　伏流、暗河和巖溶泉

　　伏流與暗河通稱為：地下河系，是巖溶地區(qū)的重要水源。

　　地面河潛入地下之后稱伏流。它常常形成于地殼上升，河流下切，河床縱向坡降較大的地方，在深切峽谷兩岸及深切河谷的上源部分伏流經(jīng)常發(fā)生。

　　暗河是由地下水匯集而成的地下河道，它具有一定范圍的地下匯水流域，因此，暗河雖有出口，而無入口。高溫多雨的熱帶及亞熱帶氣候最有利于暗河的形成。

　　巖溶湖

　　巖溶湖分地表巖溶湖及地下巖溶湖兩種類型。地表巖溶湖又有長期性湖泊及暫時(shí)性湖泊兩種。前者形成于巖溶發(fā)育晚期，在溶蝕平原上處于經(jīng)常性穩(wěn)定水位以下的湖泊，這種湖泊終年積水;后者形成于溶蝕洼地上，由于粘土質(zhì)淤塞而成的湖泊，或者是巖溶泉水充溢于漏斗凹地中而形成。地下巖溶湖見于較大的溶洞中，這種溶洞主要是處于經(jīng)常性穩(wěn)定水位以下的。

　　溶隙、溶孔

　　溶隙及溶孔主要發(fā)育在虹吸管式循環(huán)亞帶及深循環(huán)帶，形態(tài)呈細(xì)縫狀及蜂窩狀，其直徑從數(shù)毫米到數(shù)厘米，也有較大的，似小溶洞。其形成受巖性、構(gòu)造裂隙影響很大。溶隙及溶孔常為次生方解石所充填。

　　(2)巖溶堆積物

　　巖溶堆積物包括洞穴沉積和泉華沉積。它是一種成因極其復(fù)雜的混合體，有化學(xué)沉積，也有機(jī)械沉積。

　　1)溶蝕殘余堆積物

　　在巖溶作用下，碳酸鹽類巖石被水溶解后所殘留下來的富含F(xiàn)e203及A1203的紅色粘土物質(zhì)，稱為“赭土”或“紅色石灰土”。根據(jù)溶蝕程度不同，有時(shí)是均質(zhì)的粘性土，有時(shí)則含尚未被溶蝕的灰?guī)r角礫，有時(shí)尚見灰?guī)r原始層理結(jié)構(gòu)。溶蝕殘余堆積物常覆蓋于溶蝕洼地、坡立谷及溶洞的底部，或充填于巖溶裂隙及通道之中。赭土常構(gòu)成隔水物質(zhì)，阻礙巖溶的發(fā)展。此外，在古巖溶的起伏面上的一些礦產(chǎn)，都是灰?guī)r長期風(fēng)化溶濾的巖溶堆積物。

　　2)洞穴堆積物

　　洞穴是巖溶地區(qū)的重要堆積場(chǎng)所。除包括上述的溶蝕殘余堆積外，還有石鐘乳等化學(xué)沉積、重力堆積、地下河湖堆積及生物和文化堆積。

　　3)泉華堆積物

　　泉華堆積除包括洞穴堆積中的石鐘乳、石筍等外，在泉水出口附近沉淀的稱石灰華。石灰華常具波狀層理、多孔，有時(shí)因含鐵、鎂、錳等雜質(zhì)而顏色不均一。石灰華堆積常形成高大的臺(tái)地。

　　冰川地貌及其堆積物

　　(1)冰川侵蝕地貌

　　冰蝕地形是由冰川的侵蝕作用所塑造的地形。如：角峰、刃脊、冰斗、冰窖、冰川槽谷和懸谷。

　　1)冰斗

　　冰斗是在冰川發(fā)展初期階段，冰雪利用自然洼地，塑造的斗狀地面形態(tài)。由于冰斗冰川位于雪線以上，冰蝕作用以冰凍風(fēng)化作用為主，冰斗圍壁的基巖在冰劈作用下不斷地后退，冰斗被不斷地拓寬，而在冰斗的底部，則由于巨厚冰層的冰體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的磨蝕作用，把冰斗的底部不斷地磨探，同時(shí)在冰斗的出口處形成陡峻的冰坎。因此，冰斗的形態(tài)有三個(gè)明顯部分：冰斗壁、盆底和冰坎。

　　2)刃脊、角峰

　　在相鄰兩個(gè)冰斗或冰川谷的發(fā)育過程中，斗(谷)壁不斷后退，結(jié)果使相鄰兩個(gè)冰斗或冰川谷之間的分水嶺愈來愈窄，最后形成象魚鰭一樣的尖背山脊，稱為刃脊。由三個(gè)以上的冰斗發(fā)展所構(gòu)成的尖銳山峰稱為角峰。

　　3)冰川谷

　　冰川谷，又稱冰川槽谷、U谷、幽谷等。冰川谷一般起源于冰期前河流切割谷地或線性構(gòu)造負(fù)地形。

　　4)懸谷

　　在支冰川匯入主冰川人口處，有一明顯的陡坎稱為谷口臺(tái)階。這是因?yàn)橹Пǖ那治g能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主冰川，因而支冰川谷底常高于主冰川谷底，當(dāng)冰川退卻后，支冰川谷懸掛在主冰川谷之上，稱為懸谷。

　　5)冰川三角面、羊背石

　　在冰川運(yùn)動(dòng)過程中，由于冰川所攜帶的巖石碎塊不斷地對(duì)槽谷兩側(cè)的巖壁進(jìn)行銼磨、刨蝕、使兩壁小山脊形成一系列的冰川三角面或冰溜面。在這些面上則留下了冰川作用的痕跡—冰川擦痕。

　　在槽谷的底部，由于冰川的磨蝕和挖掘，則使一些比較堅(jiān)硬均一的巖石形成微微突起的一系列基巖小丘，稱為羊背石。羊背石平面形狀為橢圓形，長軸方向與冰川運(yùn)動(dòng)方向平行，兩邊坡度不對(duì)稱，朝向冰川上源面坡度平緩，表面光滑，另一面則呈陡坎，陡坎處巖石有壓裂破碎的現(xiàn)象，因此羊背石可以指示冰川運(yùn)動(dòng)的方向。

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