3-第三章-风化作用、斜坡重力作用及重力地貌

第三章风化作用、斜坡重力作用及重力地貌一、风化作用与风化壳二、斜坡重力作用及其分类三、斜坡重力作用及其地貌1、风化作用（1）风化作用的概念风化作用是指出露地表或接近地表的岩石和矿物，由于受到气温、大气、水及生物等因素的影响，使它们在原地发生分解和破坏的过程。一、风化作用与风化壳一、风化作用与风化壳•（2）风化作用的类型•依据影响风化作用的因素不同，以及风化方式的差异，通常把风化作用分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。一、风化作用与风化壳•物理风化作用是指主要由气温、大气、水等因素引起的矿物、岩石在原地发生机械破碎的过程。•主要的方式有温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解一、风化作用与风化壳•化学风化作用是指岩石在原地以化学变化或反应的方式使岩石破碎、变化的过程。•化学风化作用的方式主要有溶解作用、氧化作用、水解作用、碳酸化作用。一、风化作用与风化壳•生物风化作用是指由生命的活动而引起的岩石破坏过程。•包括生物物理风化作用（如植物的根劈作用、动物挖洞等）和生物化学风化作用2、风化壳•（1）风化壳的概念•风化壳是指由残积物构成分布在陆地表面的不连续薄壳。•从几十厘米到数百米不等，主要取决于气候、岩性、构造、地貌、发育时间等。（2）风化壳的剖面结构•以热带砖红壤－高岭土型风化壳为例分为三个带•全风化带：剖面最上部，风化作用强烈•半风化基岩带：成分发生变化，但保存原岩的结构构造•未风化基岩带：原岩几乎未风化•砖红壤－高岭土型风化壳剖面结构示意图（3）风化壳的类型•依据风化壳的物质成分，可分为岩屑型风化壳、硅铝－碳酸盐型风化壳、硅铝黏土型风化壳和铁铝型风化壳四类二、斜坡重力作用及其分类•1、斜坡的分类•可按不同特征进行分类•按物质成分：基岩斜坡、碎屑坡•按形态：直线坡、凸形坡、凹形坡、凸－凹形坡•按成因：侵蚀坡、剥蚀坡、堆积坡和人工截坡2、斜坡重力作用•（1）斜坡块体运动•自然斜坡上的岩体或松散的土体（块体）在重力作用下沿斜坡向下运动的过程称块体运动。•斜坡块体的稳定性取决于坡度、土体内摩擦力、土体粘结力和坡高等因素。K＝T/＝（N·tgφ＋C·A）/GsinθK1，块体稳定；K1，块体稳定，发生运动；K＝1，块体处在极限平衡状态N为斜坡所受正压力，C为块体粘结力，A为块体与坡面接触面积，φ为块体内摩擦角岩屑堆的成分最小最大平均砂岩、页岩（角砾、碎石、混有石块的亚砂土）25°42°35°砂岩（块石、碎石、角砾）26°40°32°砂岩（块石、碎石）27°39°33°页岩（角砾、碎石、亚砂土）36°43°38°石灰岩（碎石、亚砂土）27°45°34°泥砂种类干湿水分饱和泥49°25°15°松软砂质黏土40°27°20°洁净细砂40°27°22°紧密的细砂45°30°25°紧密的中粒砂45°33°27°松散的细砂37°30°22°松散生物中粒砂37°33°25°砾石土37°33°27°•常见的松散堆积物的休止角2、斜坡重力作用•（2）斜坡重力作用类型•根据斜坡上的块体运动的运动速度和运动方式，分为：•滚落作用•滑动作用•流动作用重力作用类型运动速度特征运动方式主要影响因素常见类型流动作用多数缓慢土层流动，没有明显的滑动面气候、松散堆积物、坡度泥流、蠕动滚落作用快速坠落、翻滚坡度、坡高、岩石节理发育、岩性崩塌、撒落滑动作用多数慢滑动，有明显的滑动面坡度、坡高、岩性，存在软弱面、气候滑坡斜坡重力作用分类表崩塌错落撒落滚落滑坡滑动泥流土层蠕动片流流动斜坡重力作用三、斜坡重力作用及其地貌1、流动作用及其地貌（1）泥流•—斜坡上的厚层风化产物被水浸润饱和后，在重力作用下，顺斜坡向下流动的现象。•热带、温带发生于暴雨集中区，坡度20¬40之间。•寒冷气候区：形成融冻泥流。•地貌：泥流阶地、泥流阶地群、融冻泥流阶地•堆积物：泥土与碎石混杂，无分选和层理。稀性泥石流的主要物源。滑坡泥石流阻塞河流1、流动作用及其地貌•（2）蠕动•土层蠕动—斜坡上的表层岩屑，受温差或冻胀影响，在重力作用下发生顺坡缓慢移动的现象。（土爬）•速度慢，几毫米~几十厘米/年。但长期积累也会引起建筑物的破坏。•原因：重力作用，斜坡上碎石片热胀冷缩，使土层缓慢移动。（2）蠕动•基岩岩层蠕动—出露在斜坡上的岩层在重力作用下也会发生十分缓慢的蠕动。•发生岩层蠕动的坡度较陡，以35°～45°坡度最利于岩层蠕动发生；岩性也比较柔软。•岩层蠕动过程示意图2、滚动作用及其地貌•（1）崩塌•崩塌：把陡坡上的岩土体在重力的作用下，突然发生急剧的向下倾倒、崩落的现象称为崩塌。•山崩：发生在山地的大规模崩塌。•塌岸：发生在岸坡•塌陷：发生在岩溶洞穴•塌方：发生在土石体中•冰崩和雪崩：发生在冰雪中。（1）崩塌•导致崩塌形成的基本条件主要有地貌、地质和气候条件等。•①在地貌条件中，斜坡的坡度对崩塌形成的影响最明显，其次是坡地的相对高度。•崩塌作用主要发生在河流强烈切割、地势高差较大、地形破碎、坡度陡峻的高山峡谷区，特别是河流的上游、河流强烈侧蚀的凹岸，以及海蚀崖、湖蚀崖和水库的库岸等处。（1）崩塌•②地质条件主要为岩石的岩性和地质构造。•岩性：沉积岩：坚硬且脆性的岩石、软硬相间的岩石•岩浆岩：垂直节理发育的或有后期岩脉、岩墙穿插的岩体。•地质构造：断裂、褶皱、构造节理（1）崩塌•③气候对崩塌的影响主要表现在强烈的物理风化作用导致斜坡上的岩块不稳定而产生崩塌。•④触发因素•暴雨、强烈的融冰化雪、爆破、地震及人工开挖坡脚等是引起崩塌的触发因素。（1）崩塌•剥蚀地貌：崩塌陡坎•堆积地貌：倒石堆•倒石堆的特点：碎屑物质大小混杂、松散多孔、无层理、无分选，沿陡壁下部分布。80至90年代初期我国几次大的崩塌1980年6月，湖北盐池河磷矿发生灾难性大崩塌，高160m，体积约100万方的山体突然崩塌，冲击浪将四层大楼抛至河对岸撞碎，有280多人丧生。1987年9月1日凌晨，巫溪县城南龙头山发生大崩塌，摧毁县电力公司六层楼一幢、私人旅社两家，民房20余户，掩埋公路干线70余米，直接经济损失达270万元。1992年5月，宝成线190km处发生大崩塌，造成运输中断长达30多天，抢险费用一千多万元；由于断道给四川省和成都市造成的间接损失达数亿元。（2）撒落•撒落：斜坡（30~50度）上的风化碎石在重力作用下，长期不断往坡下坠落的现象。•对斜坡改造起重要作用，但不造成重大灾害。•剥蚀地貌：剥蚀坡•堆积地貌：倒石锥•倒石锥的特点：上部细、下部粗，细土充填裂隙；显示粗略的分选。最厚处在斜坡由陡变缓处。3、滑动作用及其地貌•（1）滑坡的地貌特征•①定义•斜坡上的岩体或土体在重力作用及水的参与下，沿着一定的滑动面或滑动带作整体下滑的现象。•特点：物质成分——构成原始斜坡的岩土体•动力——重力•具有软弱面——滑动面•运动过程——具整体性•滑坡的双重含义：过程、堆积物•我国的分布:云、贵、川（1）滑坡的地貌特征•(2)滑坡要素(图)•A、滑坡体：滑动的岩土体。树木成“醉汉林”（照片）•B、滑动面（带）：滑坡体移动所经过的面(照片)。•岩质滑动面上可见擦痕及磨光面•C、滑床:滑动面之下，支持滑体而本身未经移动的斜坡组成部分。•其他要素（图）滑床滑坡体滑动面滑坡要素示意图渔泉河大桥滑坡榔坪镇上堡滑坡渔泉河大桥古滑坡的滑动面和造成的河道堵塞滑坡体上的醉汉树及滑坡造成的公路弯曲和路面变形滑坡体上典型的马刀树张家窝滑坡体上民房被迫上迁张家窝滑坡体前缘挡土墙滑坡体前缘挡土墙被错断③滑坡特征•a、滑坡后壁与滑坡台阶•b、滑坡舌与滑坡鼓丘•c、滑坡洼地与滑坡湖•d、滑坡裂缝（环状拉张裂缝、剪切裂缝、鼓起裂缝、扇形裂缝）•滑坡形态结构示意图（据严钦尚等，2004）•1、滑坡壁；2、滑坡湖；3、第一滑坡台阶；4、第二滑坡台阶；5、醉汉林；6、滑坡舌凹地；7、滑坡鼓丘和鼓张裂缝；8、羽状裂缝；9、滑动面；10、滑坡体；11、滑坡泉•滑坡体内的裂缝系统（2）滑坡的形成•①滑坡形成的条件A、地形条件•a.在地貌上要有一个有效临空面。•b.斜坡在20～40°易发生滑坡。•c.河流的凹岸易发生滑坡。张家窝滑坡远景①滑坡形成的条件•B、地层岩性•a.第四纪黏土、黄土。•b.第三纪、白垩纪泥岩、页岩、砂岩、红土。•c.老地层的泥岩、页岩、煤系地层。•d.泥质类变质岩。•e.泥质夹层（滑动面）。C、构造条件•形成滑动面：•a.断层、节理。•b.不整合面。•c.不同岩层界面。①滑坡形成的条件D、水文地质条件•a.降水。•b.地下水。•原因：•a.增加滑坡体的重量。•b.产生浮托力。•c.改变岩土地性质强度。•d.水体运动有促进作用。①滑坡形成的条件•E、人类活动•a.增加了有效临空面。•b.对斜坡的加载作用。•c.破坏斜坡上的覆盖层。•d.震动作用。•e.增加土体水分。①滑坡形成的条件滑坡形成的影响因素易滑地层软弱面临空面必要条件(内因)降雨震动人类活动触发因素(外因)滑坡的形成（2）滑坡的形成•②滑坡形成过程•A、蠕动变形•后部产生断续的张裂缝（照片H03-2）•中部开始微微蠕动向前挤压，出现滑动面位移。•B、滑动•上下部同时滑动，后部与边部裂缝贯通•C、稳定阶段滑坡体后缘张裂缝复杂地滑构造示意图（3）滑坡的分类•一般根据滑坡岩性、滑动面类型、滑坡厚度、滑坡成因、滑坡年代、运动形式等方面进行划分（表）滑坡物质组成滑动面与构造面关系滑体厚度滑坡形成年代滑坡发生原因滑坡运动方式土质滑坡黏土滑坡黄土滑坡碎屑层滑坡岩质滑坡风化岩浆岩滑坡沉积岩滑坡变质岩滑坡同类土滑坡顺层滑坡切层滑坡浅层滑坡（厚仅数米）中层滑坡（厚数米至20m）深层滑坡（厚大于20m）正在发展中滑坡新滑坡老滑坡古滑坡冲刷滑坡超载滑坡饱水滑坡震动滑坡潜水滑坡采空滑坡人工切割滑坡牵引式滑坡推动式滑坡（4）古滑坡的识别•①滑坡壁遗迹•②反坡台阶、池沼或湿地•③坡脚出现渗泉、大弧石或弧形突出的堆积体•④斜坡上单沟转向与双沟同源•⑤岩层倾向异常及埋藏高度的变化•⑥滑坡泥、擦痕、滑动面和被填塞的裂缝三、斜坡地貌的发展•发展是指斜坡的高度、坡度、稳定性三个方面的变化。•总趋势：高——低；陡——缓；不稳定——稳定。•不同坡度，重力作用的方式不同（图）斜坡发展的两种基本观点•W.M.戴维斯“平行下降说”•在坡面流水作用下，斜坡按下凹形坡面平行降低其高度与坡度，最终形成有圆顶残丘的和缓地形。•M.彭克“平行后退说”•改造斜坡的动力为重力作用，在斜坡演化过程中上部重力作用不断进行，使陡坡不断平行后退，最终形成有尖顶残丘和山足剥蚀面的和缓地形。•彭克认为：斜坡的发展是由于重力作用而非流水作用，即使到晚期仍有崩塌、错落之类的重力作用发生。斜坡发展的两种基本观点•实际情况：斜坡演化受岩性、地质构造、气候、植被和人为活动影响，演变过程复杂，既有平行下降为主的地区（湿润气候区）；也有平行后退为主地区（干燥区），甚至同一地区平行下降和平行后退交替进行。