第6章--风成与黄土地貌

第六章风成地貌及黄土地貌风成地貌主要出现在干旱、半干旱地区，特别是其中的沙漠地带。这里降水量少，蒸发量大，植被稀少，流水作用微弱，风是塑造地貌的主要营力。黄土侵蚀沟谷地貌主要是流水作用的产物。沟间地地貌，虽然也有流水的作用，但是风力作用却非常重要。是风把干旱荒漠地区以及大陆冰川区冰水平原上的细颗粒物质吹送到半干旱草原区堆积才形成黄土地貌的。风成地貌与黄土地貌在时间上、空间上和成因上都有密切联系。它们都是第四纪地质时期广大干旱、半干旱地区特殊的干燥气候条件下的产物。第一节风沙流含沙的气流称为风沙流。它是一种气—固两相流。风沙流的形成是空气和沙质地表两种不同密度的物理介质相互作用的结果。沙粒只是在一定的风力条件下才开始运动。使沙粒开始运动的临界风速叫起动风速，超过起动风速的风叫沙风。对于粗糙地表，由于摩擦阻力大，吹动沙粒要求起动风速也大。湿润能增加沙子的粘滞性，因而起动风速较大。风沙流中沙粒的运动，依据风力、颗粒大小和质量的不同，有以下三种形式：①悬移—悬浮于空气中运动；②跃移—跳跃式运动；③蠕移—沿地面滚动或滑动。通常粒径小于0.05mm的细小颗粒（粉尘）呈悬移状态运动，可达数千公里；大于0.05mm的沙粒，以跃移和蠕移为主。风沙运动与水流中的泥沙运动不同，它以跃移运动为主要形式。由于水和空气的密度不同(水比空气大800多倍),沙粒在水中不易跃起，但在空气中可以跃起很高。跃起的沙粒动能很大，下落地面时不但本身会反弹跳起，而且还会冲击附近的沙粒溅起，一同跃移。这种运动具连锁式特征。高速跃移的沙粒通过冲击方式，可以推动比它大或重很多倍的表层粗沙粒蠕移运动。风沙流是一种贴近地面的沙子搬运现象，搬运的沙量绝大部分在离地表30cm的高度内通过，其中又特别集中在近地面0—10cm的气流层中。风向风向风向一、风蚀作用风吹经地表时，由于风的动压力作用，将地表的松散沉积物或者基岩上的风化产物（沙物质）吹走，使地面遭到破坏，这种作用称为吹蚀作用。风挟带沙子贴地面运动时，风沙流中的沙粒对地表物质进行冲击、磨蚀，如果岩石表面有裂隙或凹进的部分，风沙可以钻进去旋磨，风的这种作用称为磨蚀作用。风的吹蚀作用和磨蚀作用统称为风蚀作用。第二节风蚀地貌二、风蚀地貌形态（一）石窝石窝是在陡峭的迎风岩壁上，经风蚀作用形成的许多圆形或不规则形的小洞穴和凹坑。密集分布的凹坑，中间隔以狭窄的石条，状如窗格或蜂窝，被称作石格窗。风蚀地貌—石窝甘肃风蚀地貌—石窝风蚀地貌—石窝和石格窗新疆西北的博尔塔拉州新疆西北的博尔塔拉州新疆西北的博尔塔拉州新疆西北的博尔塔拉州（二）风蚀蘑菇和风蚀柱风蚀蘑菇水平层理、节理或裂隙发育的孤立突起的岩石，经长期的风蚀作用后形成的上部大，基部小，状似蘑菇的形态，叫风蚀蘑菇。风蚀柱垂直裂隙发育的岩石，在风的长期吹蚀作用下，易形成一些孤立的柱状形体，称为风蚀柱。风蚀蘑菇风蚀蘑菇风蚀蘑菇风蚀蘑菇风蚀柱风蚀柱（三）风蚀谷和风蚀残丘干旱荒漠地区，有时因暴雨洪流冲刷，形成许多冲沟，再经风蚀改造，加深和扩大形成风蚀谷。它可以是狭长的壕沟，也可以是宽广的谷地。一些由基岩组成的地面，经风化作用和暂时水流的冲刷，以及长期的风蚀作用后，原始地面不断缩小，最后残留一些孤立的小丘，称为风蚀残丘。它们多呈桌子状，也有尖塔状。风蚀谷和风蚀残丘风蚀谷和风蚀残丘风蚀城堡－魔鬼城新疆乌尔禾（四）风蚀雅丹“雅丹”在维吾尔语中是“有陡壁的小丘”。地貌学上用“雅丹”来泛指风蚀土墩和风蚀凹地（沟槽）的地貌组合。风蚀雅丹与前面的地貌不同，它不是发育在基岩上，而是发育在古河流、湖泊中沉积的土状堆积物中（砂、粉砂、砂质黏土等）。风蚀雅丹风蚀雅丹风蚀雅丹（五）风蚀洼地松散物质组成的地面，经风的长期吹蚀，可形成大小、形状不同的洼地，叫风蚀洼地。单独由风蚀作用形成的洼地多为小而浅的碟形洼地。大的风蚀洼地都是在流水侵蚀的基础上，再经风蚀改造而成。较深的风蚀洼地，有的可潴水成为干燥区的湖泊。风蚀洼地风蚀洼地风蚀洼地内蒙西部的丹巴吉林沙漠埃及风蚀洼地风蚀洼地宁夏银川的沙湖宁夏银川的沙湖风积地貌是指被风搬运的沙物质，在一定条件下堆积所形成的各种沙丘地貌。第三节风积地貌一、风积作用风沙流在运动过程中，当风速变弱或遇到障碍物(如植物、地表起伏等）时，以及地面结构或下垫面性质变化（如坚硬地面和松软地面变化）时，会发生沙粒的停积。这就是为什么在沙砾戈壁上很少有沙堆形成，而在疏松的沙土平原上易于形成沙堆的原因。二、风积地貌形态沙丘是沙漠里风积地貌的基本形态。按它与风之间的关系可分为：（1）垂直于风向的横向沙丘—新月形沙丘、沙丘链和复合型沙丘链等（2）平行于风向的纵向沙丘—新月形沙垄、沙垄和复合型沙垄等（3）多风向作用下的沙丘形态—金字塔沙丘（4）沙堆新月形沙丘是一种最简单的横向沙丘形态。平面上形如新月，两侧有向前伸出的角(翼)。横剖面不对称，迎风坡凸出而平缓(5°－20°)，背风坡凹而陡(28°－34°，相当于沙粒的最大休止角）。高度不大，一般1－5m，很少超过15m。（一）横向沙丘（单一风向）落沙坡风向落沙坡迎风坡背风坡滑沙落沙坡新月形沙丘新月形沙丘雏形盾形沙丘新月形沙丘的最初形态是较小的盾形沙丘。这种沙丘一经形成，便成为风沙流运动的障碍。气流通过沙丘时，在背面形成具水平轴的涡旋，速度减小，使搬运的沙粒通过丘顶后，在沙丘背风坡沉积下来。随着沙子的不断堆积，背风坡的坡度越来越陡，当达到沙粒的最大休止角（34°）时，就会发生坠落，形成小落沙坡，发育为雏形新月形沙丘。随着沙丘的持续增高，涡旋规模和强度也随之增大，使小落沙坡进一步扩大，背面凹形更加明显。同时，风搬运的沙粒将绕过沙丘向两侧堆积，形成了两个顺风向向前伸出的角。新月形沙丘就形成了。在沙子供应比较丰富的情况下，密集的新月形沙丘相互连接，形成与风向垂直的新月形沙丘链。高度一般10－30m，长达几百米至几公里。风向单一地区，沙丘链在形态上保持原来单个新月型沙丘的特点。在两个相反风向交替作用的地区，沙丘链在形态上比较平直，剖面形态往往具复式特点。顶部有一摆动带，两侧坡度视两风向的风作用时间和强度而有变化。塔克拉玛干沙漠在沙源充分的地区，新月形沙丘和沙丘链就会在不断增高的同时，在其迎风坡上逐渐发育许多次一级的小新月形沙丘和沙丘链，形成复合新月形沙丘和复合新月形沙丘链。复合型新月形沙丘复合型新月形沙丘链复合型新月形沙丘链（二）纵向沙丘纵向沙丘沙垄顺主要风向延伸。大沙漠中分布的沙垄表面可叠置许多新月型沙丘和沙丘链。垄长一般10－20km，最长可达40－50km；垄高一般50－80m；垄宽一般0.5－1km；垄间地宽1－2km。剖面形态较对称，两侧斜坡平缓，垄顶呈半圆形。塔克拉玛干沙漠纵向沙丘的成因有多种：①两锐角相交的风交互作用，由灌丛沙丘转化为纵向沙丘。②新月形沙丘在两个锐角相交的风的作用下，由沙丘的一翼向前延伸而成（呈鱼钩状）。非洲纳米比亚③可能与纵向卷轴涡流（平行于气流方向）作用有关。④可能与山口风作用有关。（三）多风向作用下的沙丘金字塔沙丘是在多风向，且风力相差不大的情况下发育起来的沙丘，有时其形态酷似海星，也称星形沙丘。它具多个棱面，每个棱面代表一个风向。（四）沙堆沙堆是一种特殊的沙丘形态。它是风沙通过草灌丛植物时，风速受到减弱，发生大量沙粒堆积在植物根部形成的。根据主要植物，可将沙堆称为红柳沙堆、白茨沙堆等等。沙堆最初的形态为蝌蚪状。当发展到一定阶段时，沙子将填满整个草灌丛。若沙源丰富，沙子不断堆积，沙丘增高，也可逐渐发育成其它类型的沙丘。沙篙红柳灌丛沙堆1羽毛状沙丘鱼鳞状沙丘蜂窝状沙丘梁窝状沙丘塔里木河活千年不死，死千年不倒，倒千年不朽。三、沙丘的移动沙丘的移动与风力、沙丘高度、水分、植被等因素有关。沙丘移动的动力是风，沙子从沙丘的迎风坡被扬起搬运，在背风坡堆积。但是，只有起沙风才对沙丘移动有作用。落沙坡风向迎风坡背风坡（一）沙丘移动的方向和方式（1）沙丘移动的方向随着起沙风方向的变化而变化。移动的总方向与起沙风的年合成方向大致相一致。（2）沙丘移动的方式取决于风向及其变律，可以分为三种情况：a.前进式，这是单一风向造成b.往复前进式，是两个方向相反但风力大小不等的情况下产生c.往复式，是两个方向相反风力大小相等的情况下产生的前进式往复前进式往复式（二）沙丘的移动速度主要取决于风速和沙丘高度。沙丘移动的速度与其高度成反比，而与输沙量成正比。此外，沙丘移动速度还与风向频率，沙丘的形态、密度和水分状况、植被等因素有关(沙丘大而密集，水分、植被条件好，移动速度就慢）。沙丘移动，可以侵入农田牧场、埋没房屋、侵袭道路，给生产以及工矿、交通建设造成很大危害。防治沙害的关键是控制沙质地表风蚀过程的发展，削弱风沙流的强度、固定沙丘。一般有工程固沙（如利用杂草、树枝以及设立防沙墙等）和植物固沙两种方法。澳洲沙尘暴伊拉克的沙尘暴甘肃酒泉的沙尘暴阳关的沙尘暴甘肃武威西安北京遭沙尘暴袭击气候干旱，地面缺乏植被覆盖，组成物质粗瘠的自然地带，称为荒漠。第四节荒漠的类型世界荒漠的分布荒漠约占全球陆地总面积的1/4。主要分布在两个地区：一是南、北纬15—35度之间的亚热带；二是分布在温带的内陆地区。撒哈拉沙漠澳大利干旱荒漠按照地貌形态与地表组成物质不同，分为：岩漠、砾漠、沙漠和泥漠等四类。一、岩漠（石质荒漠）发育在干旱山地（或丘陵）区，其特点是地面被切割得破碎不堪，石骨嶙峋，基岩突露地表。干旱区的山地，物理风化作用强烈，山坡上堆积了大量碎屑风化产物，在重力作用下沿坡缓慢下移；遇到暴雨，洪水将碎石搬运到山麓或沟口堆积，形成洪积扇。而山坡则重新暴露，再遭风化，碎屑物质又被搬运走。如此反复，山坡不断后退，山麓地带形成缓倾斜的基岩面，称山麓剥蚀面或山足面。山坡后退、山足面扩展过程中，强硬岩石凸露在山足面上，形成孤丘，称为残丘或岛状山。山麓剥蚀面（山足面）和岛状山山麓剥蚀面（山足面）和岛状山随着时间前进，山坡不断后退，山体逐渐降低缩小，山足面日益扩大，最后许多山足面联成一片，成为山前夷平面。地面上除岛状山外，大部分基岩被削平，岩石裸露或覆盖很薄的碎屑风化物质。这是干旱区地貌发育成熟的标志。山麓剥蚀面或山前夷平面因此被称作岩漠。二、砾漠（砾石荒漠）砾漠为地形起伏平缓、地面布满砾石的地区。砾石来源多样，但主要是古代河流的冲积、洪积物。发育在内陆山前冲积—洪积平原上。砾石常被风沙吹磨成有棱角的、光滑的风棱石。表面有油黑色的漆皮，叫荒漠漆。祁连山前昆仑山前青海三、沙漠（沙质荒漠）是指地表覆盖有大片风成沙的地区。在干旱荒漠以外的半干旱的干草原地区，也常有大面积被风成沙覆盖的地面，称为“沙地”。四、泥漠（粘土荒漠）泥漠是由粘土物质组成的地面，分布在干旱区的低洼地带，特别是封闭盆地的中心。它是由洪水从山区搬运来的细土物质淤积干涸而成。沙漠泥漠泥漠泥漠盐沼荒漠（盐漠）盐沼荒漠（盐漠）一、黄土的分布第五节黄土地貌多分布于世界大陆比较干旱的中纬度地区，约占陆地面积的1/10，平均厚度约10米。世界黃土分布中国黄土分布＜50m50—100m100—200m＞200m中国黄土总面积达63.1万平方公里，占国土面积的6.6％。其中，黄土高原近40万平方公里。二、黄土的成因主要观点有三：1.水成说2.风化残积说3.风成说争论焦点：物质来源、搬运方式1.水成说①物质来源主要来自附近②搬运方式a.暂时性水流（洪积黄土）b.河流（冲积黄土）c.片流（坡积黄土）d.联合搬运③黄土特点分布受地理条件限制，具有沉积层理，粒度变化大，孔隙度低，垂直节理不发育，直立性不强，无湿陷性。水成黄土2.风化残积说①成土物质来源原地②无搬运当地各种岩石在干燥气候条件下，经风化和成土作用而成。③黄土特点厚度小，成分受原地岩性影响而变化，层理不明显，孔隙度大，有沉陷性。不能解释数十米至数百米厚的黄土，以及黄土的均质性、化石等3.风成说①成土物质来源1）内陆荒漠区，与风沙同源（中国、中亚）荒漠黄土、暖黄土2）冰川、冰水碎屑沉积物（欧洲、北美）冰缘黄土、冷黄土②搬运方式干旱区风力作用强烈稳定的风力悬运③主要论点多数黄土为风成（原生黄土），水成黄土可由风成