七. 地质年代geologic time 1. 绝对地质年代(absolute geological time):某一地层形成或地质事件发生的实际(定量)年龄。相对地质年代(relativegeological time):地层沉积或地质事件发生的相对次序,不是实际(定量)年龄. 2. 确定相对地质年代的原理: (1)岩层的沉积过程的将今论古——地层叠覆律; (2)生物演化规律——化石层序律;不同时代的地层含有不同的化石,含相同化石的地层其时代相同。William Smith (1769-1839)----地层学之父于1817年提出。 (3)地质体之间的切割关系——切割律,被切割的地质体其时代要早于切割它的地质体。 v 地层:远古的沉积物不断被覆盖压缩成层状,固结以后称为岩层(层状岩石),而在一定地质时期形成的岩层称为地层(strata)。(具有时代意义的岩层)。 v地层叠覆律:地层原本总是水平的;先形成的地层总是被后形成的覆盖;未经或略经地质运动的地层,老的在下,新的在上。 3. 地层之间、地层与其他地质体之间的接触关系(见ppt) 非整合:沉积岩覆盖在变质岩或岩浆岩之上。相对年代判断:较新的会包含有从较老的地质体带来物质; 整合接触(conformity):上下地层基本平行,地质年代连续。 平行不整合(disconformity)or假整合:老地层经抬升、削平后,被新地层覆盖,两者呈平行关系,但接触面不平整,有明显的沉积间断。 角度不整合(angular unconformity):老地层经构造运动发生褶皱,然后发生风化剥蚀,再此被新地层覆盖,二者呈角度关系。上覆地层截切下伏地层(见ppt)。 4. 绝对地质年代的测定。放射性元素总是以不受外界温、压条件影响的一定速率衰变,释放出α粒子、电子、光子等,最终变为同一元素的较稳定的同位素或者其他元素。 v 半衰期:母元素有一半衰变为子元素所经过的时间。因放射性元素衰变速率恒定,所以半衰期也是恒定的。 5. 熟记地质年代表。 6. 地层的划分:根据地层具有的各种属性(岩性、化石、不整合面等),将一个地区的地层划分为多个较小的相对独立的地层单位,利于分析对比地层。年代地层划分:根据地层的时间属性进行的划分。某个年代地层单位就是那个地质时代内形成的所有的地层的总和。地质年代单位与年代地层单位的一一对应关系。 v岩石地层单位:根据不同的岩性和岩性组合来划分并建立的地层单位。基本单位:组,指具有岩性、岩相和变质程度一致的岩石单位。一般以典型剖面附近的地理名称命名,如长兴组-厚层状深灰色灰岩夹燧石层-长兴(浙江煤山长兴,命名地) 7. 岩石地层单位体系: 群——几个具有一定联系的组的组合; 组——基本单位,具有岩性岩相和变质程度的一致性; 段——可以从组内划分出来; 层——特征明显区别于相邻的地层。 岩石地层单位具有地方性和穿时性。 8. 地层对比的意义:通过地层对比,可以重建大区域乃至全球的地质发展历史。没有一个地方的地质记录可以完整记录地球的发展史。需要通过地层对比,拼接起来自不同区域的地层记录。最终恢复全球的地质记录,对于某个地区来说,地层对比的意义在于可以确定该地区的地层在全球标准年代表中的位置。 9. 地球的历史(了解)。掌握澄江生物群和热河生物群。 八、板块构造(plate tectonics) 1. 板块构造是一种全球尺度的构造运动。构造运动指由于地球内部动力引起的组成岩石圈物质的机械运动,也称做地壳运动或岩石圈运动。 按运动方向:垂直运动和水平运动。 按时间:古构造运动(古近纪及以前),新构造运动(新近纪及第四纪)和现代构造运动(人类历史记载以来)。构造运动还可以划分出不同规模,岩石圈板块运动是最大规模的构造运动。 2. 构造运动的表现: v 垂直运动的表现:地层厚度的变化,特定的地壳运动环境下只能形成相应厚度的地层,但有时可见巨厚的相同沉积岩。说明地壳发生了强烈的下降,反之则说明地壳发生了抬升。因此地层厚度的变化可以反映相应地区曾发生以升降为主的垂直运动。 v 水平运动的表现:地形地貌的异常与错位,自然发展的地形和地貌有连续性,但有时可见同一类型或有成因关联的地形地貌发生了异常变化或错位。说明地壳发生了显著的水平位移因此地形地貌的异常变化可以反映相应地区曾发生过以水平位移为主的水平运动。 3. 大陆漂移学说及其证据:20世纪出,年轻的气象学家魏格纳发现美洲大陆和非洲大陆的边缘十分相似,如果将它们移近,则边缘几乎可以完全拼合。1912年提出大陆漂移学说,1915年出版了《海陆的起源》。 v 大陆漂移学说:大陆在古生代晚期曾连接成一体,称联合古大陆或泛大陆(Pangaea),围绕古大陆的广阔的海洋称泛大洋。后来由于某种原因,从中生代开始,泛大陆逐渐破裂、分离、漂移,最终形成现在的陆洋分布格局。证据:a) 大陆形状相似,如非洲与美洲的可拼性;b) 古生物证据,如舌羊齿(蕨类)曾生活在二叠至三叠纪时期澳大利亚、印度、南美洲、非洲和南极洲;c) 古气候证据,3亿年前的晚古生代冰川的存在于南美东缘、非洲中部和南部、澳洲南部及印度、南极均有冰川遗迹,将这些大陆拼合起来后才能得到流向从陆地中心向外侧流动的满意解释;d) 地质构造证据;北大西洋两岸的许多褶皱山系、地层和构造能够彼此衔接。 4. 海底扩张学说 v 提出的背景:古地磁的应用和磁极倒转;20世纪60年代初,借助于丰富的海底调查资料和古地磁证据,迪茨和赫斯几乎同时提出了海底扩张学说。 v 内容:岩石圈在洋中脊处裂开,地幔中炽热熔融的岩浆喷出并凝固形成新的岩石圈,这些新形成的岩石圈把先形成的岩石圈向两侧推开,从而导致大洋海底不断扩张。岩石圈到达大陆边缘的海沟处后,会沿着消减带向下俯冲重新消亡在地幔内。 v 证据:A. 洋中脊两侧磁条带对称;B.沉积物由洋中脊向两则从无到有,厚度从小到大。大洋地壳最老年龄为1.6亿年,位于大洋的两侧。且沿大洋中脊呈现对称分布; C. 转换断层的发现,切穿洋中脊的一种大规模的平移断层。 v 转换断层与平移断层的区别:转换断层两侧的洋脊之间的相对距离基本不变;如果断层错断的洋中脊的扩张速率相同则,该区段之外的断层无相对位移。 5. 板块构造理论的基本思想:a. 固体地球由上覆刚性的岩石圈和下伏塑性的软流圈所组成。b. 刚性岩石圈可分大小不等的板块,漂浮在软流圈上作大规模的运动,驱动力来自地幔物质的对流。c. 板块内部相对稳定,边界则活动,是岩浆、地震、构造活动及变质作用的主要场所。d. 板块运动以水平运动为主,位移可达几千公里。 6. 板块的边界类型:a) 离散(分离)型板块边界(divergent plate boundary);b)汇聚型板块边界(convergent plate boundary);c) 平错(剪切)型边界(shear plate boundary)也称转换断层型边界。 v 离散型板块边界:两侧板块沿着相反的方向运动,地幔对流物质不断沿边界涌出并添加到两次板块边缘上。形成新的岩石圈。大洋中脊和大陆裂谷都属于本类型板块边界。 v 汇聚型板块边界:边界两侧板块做相对运动,发生挤压、对冲和碰撞,包括俯冲边界(大洋与大陆板块)和碰撞边界(大陆与大陆板块)。岩石圈消减。 v 剪切(转换断层型)边界:两个板块沿边界互相剪切。不形成新的岩石圈,原来的岩石圈也不会消减。主要是大洋中的转换断层,大陆上也有,如圣安德烈斯断裂。 7. 全球岩石圈可分七大板块:欧亚板块、非洲板块、印度板块、太平洋板块、南极洲板块、北美洲板块和南美洲板块。也可分得更细。 8. 威尔逊旋回Wilson Cycle:加拿大学者威尔逊(J.T.Wilson,1973)将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现到洋盆形成,再从洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程,划分为六个阶段(期)———威尔逊旋回。 胚胎期:大陆裂谷,如东非裂谷
幼年期:出现洋中脊和狭窄洋盆,如红海、亚丁湾
成年期:出现大型成熟洋盆,如大西洋;衰退期:洋盆开始收缩,洋壳向大陆下俯冲,如太平洋;残余期:洋脊扩张减弱,两侧大陆逼近,仅存残留海盆,如地中海; 消亡期:海域完全消失,两侧大陆直接碰撞拼合,形成高峻山系,如阿尔卑斯-喜马拉雅山脉; 9. 板块构造与地质作用: A. 板块构造与地震作用:全球95%以上的地震都发生在板块边界地区,环太平洋地震带、阿尔卑斯-喜马拉雅-印尼地震带、大洋中脊地震带及大陆裂谷地震带。 B. 板块构造与岩浆作用:岩浆活动的空间分布主要集中在板块边界附近。板块的边界活动还控制岩浆活动的成分、来源及成因机制等特征。 C. 板块构造与沉积作用:地球表面不同部位间的差异升降运动,导致出现不同深度的海洋和陆地上的各种河湖平原、山间盆地等地形,在地球外部地质营力(包括水流、风、冰川、生物作用)影响下是发生沉积作用的主要场所。 D. 板块构造与变质作用: 变质作用常发生在板块构造带。 E. 板块构造与成矿作用: 板块运动都伴随着相应的成矿作用,而且成矿规模和构造作用的强度呈正相关。 九.地质构造 1. 岩层(rock layers):具有层状构造的岩石,即我们在野外见到的层状岩石。 2. 产状(attitude):岩层在三维空间的延伸状况,即产出的状态。可用走向(strike)、倾向(dip)、倾角(dip angle)三要素表示。 v 走向:岩层面与任一水平面的交线称为走向线,线的两端方向称为走向; v 倾向:岩层面上与走向线垂直并沿斜面向下所引的直线称为真倾斜线, 它在水平面上的投影线所指的方向称为倾向。 v 倾角:岩层面上的真倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角。 v 视倾角:视倾斜线与其在水平面的投影的夹角。视倾角小于真倾角。 3. 岩层产状的记录:象限角法和方位角法。在地质图上符号表示:长线表示走向,短线表示倾向,数字表示倾角,长短线表示实际方位。 4. 岩层的产状类型:A 水平岩层;B 直立岩层;C 倾斜岩层。 A 水平岩层;是同一层面上各点的标高相同或基本相同的岩层。 特点:在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线平行或重合;一套水平岩层,在岩层没有倒转的前提下,老的在下,新的在上;水平岩层的厚度为其顶底面的高差;水平岩层的地表出露宽度取决于岩层厚度和地面坡度。 B. 直立岩层;岩层面与水平面垂直。具以下特征:在地形地质图上,其地质界线为直线;地表出露宽度与岩层厚度相等。 C. 由构造运动改变了岩层的原始水平面,使岩层面与水平面有一定的交角。a) 在地形地质图上,岩层的地质界线与地形等高线相交,穿越沟谷和山脊的地质界线均呈“V”字形,这种规律叫“V”字形法则。b)一套倾斜岩层,当岩层顺序正常时,沿着倾向岩层的时代由老到新。c) 倾斜岩层的地表出露宽度取决于倾角、地面坡度、岩层厚度及地面与岩层面的关系。 vV字形法则(见ppt): 相反相同-岩层倾斜与坡向相反则地质界线的弯曲方向与等高线一致,但地质界线的弯曲程度比等高线小。 相同相反-岩层倾斜与坡向相同,且坡角小于倾角,则地质界线的弯曲方向与等高线相反; 相同相同-岩层倾斜与坡向相同,且坡角大于倾角,则地质界线的弯曲方向与等高线一致,但地质界线的弯曲程度比等高线大。 5. 地质界线:不同地质体和地质现象之间的界限,即地质体及构造面与地表或任意剖面的交点所构成的线称地质界线。将地质界线绘制到地形图上所得到的平面图形,不仅同时反映一个地区的地形特征和地质特征,而且还揭示出两者之间的相互关系。称这种图件为地形地质图。它是地质工作的重要成果和研究基础。 6. 地质构造(Geologicalstructure)是组成地壳的岩石、岩层和岩体在地球内部动力的作用下发生的变形或变位后产生的形迹。 7. 褶皱(Fold):岩层在侧向压应力作用下发生弯曲的现象,也称褶曲。褶皱一词表明了原来平坦的岩层,受构造运动力的作用形成褶曲。岩层褶皱后原有的空间位置和形态都已发生改变,但其连续性未受到破坏。构造运动是导致褶皱存在的直接原因。 v 褶皱的基本要素:核、翼、转折端、枢纽、轴面等。根据转折端褶皱可以分为圆弧形、尖棱状、箱状和挠曲。 8.向斜和背斜: v 背斜(anticline):核部由老地层组成,两翼由新地层组成,岩层凸向地层变新方向的褶皱。 v 向斜(syncline):情况刚好与背斜相反。核部由新地层组成、两翼由老地层组成,岩层凸向地层变老方向。两翼地层向核部倾斜,平面上老地层位于两侧,新地层位于中间。当岩层的新老关系不清时,核部向上拱着称背形,向下拱着称向形。 9. 根据轴面和两翼产状分类,褶皱可以分为: a 直立褶皱:轴面近于直立,两翼倾向相反,倾角近于相等; b 斜歪褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相反,倾角不等; c 倒转褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相同,有一翼地层层序倒转。 d 平卧褶皱:轴面近于水平,有一翼地层层序倒转。 e 翻卷褶皱:轴面卷曲的平卧褶皱。 10. 褶皱的组合类型: v 复背斜和复向斜:两翼被一系列次级褶皱复杂化的大型褶皱构造。平面上中央部位的次级褶皱的组成地层老于两侧次级褶皱的地层,则为复背斜,反之为复向斜) v 隔挡式褶皱和隔槽式褶皱。隔挡式褶皱:由一系列平行褶皱组成,其特征是背斜紧闭,向斜平缓开阔。隔槽式褶皱:特点是向斜紧闭,背斜平缓开阔,常呈箱状) 11. 断裂构造的基本类型:节理(张节理、剪节理) 和断层 v 节理joint:是岩石中的裂隙,是没有明显位移的断裂。按节理形成时所处的应力状态可分为:张节理(tension joint)和剪节理(shear joint)。 v 断层fault:是岩层顺破裂面发生明显位移的断裂构造。 12. 剪节理和张节理(区别见ppt): v 剪节理-由剪应力产生的破裂面。 特征:延伸稳定,常常呈“X”型,节理面平直光滑,未填充时是闭合的缝。 v 张节理:是由张应力产生的破裂面。 特征:a.产状不稳定,延伸不远。b.节理面粗糙不平,无擦痕。c.多张口,常被充填形成脉体。d.砾岩中发育的张节理常绕过砾石。e.可形成锯齿状张节理,雁列式张节理等。 13. 断层(fault):岩层或岩体受力破裂后,两侧岩块沿破裂面发生了明显的位移。 v 断层的几何要素:断层面及被它分隔的两个断块。断层面:是一个将岩块或岩层断开成两部分的破裂面,两部分岩块沿该破裂面发生位移。断层面与地面的交线为断层线。断(层)裂带(fault zones):断裂处宽大含大量碎石。 14. 断层的基本类型:正断层 normal fault;2.逆断层 reverse fault;3.平移断层strike-slip fault; 正断层:上盘相对下盘沿断层面向下滑动。产状较陡,大多在45度以上。一些正断层上陡下缓。 逆断层:上盘相对下盘向上滑动(上盘上升)。分高角度逆断层(大于45度)和低角度逆断层(小于45度)。倾角在30度左右或更小,位移量很大的低角度逆断层称逆冲断层。大的逆冲断层的上盘从远处推来的岩块称外来岩块,下盘相对未动的称原地岩块,推覆体即为一种外来岩块。 平移断层:断层两盘沿断层面走向相对移动的断层,即走向滑动(strike-slip)断层。据对盘向右或向左滑动方向的不同(垂直断层走向方向观察),分左行和右行平移断层。组合:逆平移断层和正平移断层。特点:断层面一般较垂直,没有挤压力和拉张力。 15. 判断断层两盘相对运动方向方法: a) 根据标志层的错动; b) 根据牵引褶皱(断层两侧岩层受断层错动的影响而变薄和变弯曲,根据形态可以判断断层的方向); c) 擦痕和阶步; d) 断层角砾;e) 地层的重复(不对称重复)和缺失。 16. 断层的时代:根据断层与地层的关系确定相对时代。断层形成年代晚于被切割的最新地层的时代,老于覆盖其上的最老地层。 17. 断层的组合类型: v 叠瓦式断层:若干条大致平行排列的逆断层构成,其上盘依次向上逆冲,剖面上成叠瓦状;由一套倾向一致产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层(位移量很大的低倾角断层)组成的叠瓦式构造。是强烈挤压作用的结果。常发生在造山带附近同褶皱伴生; v 地堑由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层构成。两条正断层之间是一个共同的下降盘。地垒由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层所构成,两条正断层之间为一个共同的上升盘。 18. 褶皱的野外识别标志: 地层对称、重复出现; 产状变化:背斜:中间老、二侧对称变新(3-2-1-2-3);向斜:中间新、二侧对称变老(1-2-3-2-1); 地形倒置:地貌山-谷与褶皱凸凹相反的现象。 十 风化作用 1. 风化作用weathering: 在地表或近地表的环境中, 由于温度变化, 大气, 水和水溶液及生物等因素的影响, 使岩石在原地遭受破坏的过程。 v 风化作用的结果:单纯的机械破碎, 岩石由大块变成小块;岩石矿物的分解, 一部分被水溶液带走, 一部分残留在原地。 2. 风化作用的类型:A 物理风化作用Physicalweathering;B 化学风化作用Chemicalweathering;C 生物风化作用Biologicalweathering v物理风化作用概念:指由于(大气)温度变化等自然因素的影响, 使岩石在原地发生崩解的作用。仅仅是机械破碎的过程而化学成分等无明显改变。 v物理风化作用的方式:温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解、层裂或卸载作用。 v温差风化:由于温度的变化,岩石反复膨胀和收缩,使岩石崩解的作用。多在温差大的干旱和半干旱地区发生。 v冰劈作用(frost wedging): 由于气温的变化,岩石裂隙中的水反复结冰和融化,从而造成岩石裂隙不断扩大,使岩石发生崩解的作用。主要发生在高纬度及高山区。 v盐类的结晶与潮解作用:由于岩石裂隙中的盐类反复结晶、潮解,使岩石崩解的作用,多发生在干旱及半干旱地区。 v层裂或卸载作用(pressure-releasefracturing):埋藏地壳较深处的岩石,如岩浆岩、变质岩、沉积岩,都承受上覆岩石重量而产生的静压力,一旦由于某种原因(地壳运动、剥蚀作用、人工采石等),上覆岩石被剥蚀掉而出露地表,岩石就因卸载而产生向上或向外的膨胀作用,从而形成一系列平行地表的裂隙,促使岩石层层剥落和崩解。 B. 化学风化作用(chemical weathering ):在大气、水和水溶液的作用下, 使岩石、矿物发生分解的作用。发生了化学反应, 成分改变。 化学风化的方式:溶解作用、氧化作用、水化作用、水解作用。 溶解作用(dissolution):岩石中矿物溶解于水而产生分解的过程。卤化物、硫酸盐、碳酸盐等矿物易溶于水,常见是碳酸盐矿物溶于含CO2的水溶液中。 氧化作用(oxidation):矿物与大气或水中的游离氧反应,生成氧化物的过程;铁帽是指各种金属硫化物矿床经受较为彻底的氧化、风化作用改造后,在地表形成的Fe、Mn氧化物和氢氧化物为主及硅质、粘土质混杂的帽状堆积物。铁帽是寻找各种硫化物矿床的重要标志。 水化作用(hydration):把水分子结合到矿物的晶格中的作用。 水分子在矿物晶格中成为结晶水,只有在高温下才能分离出来,因而原矿物就变成含水的新矿物。 水解作用(hydrolysis):弱酸强碱岩或强酸弱碱盐遇水会解离成带不同电荷的离子,这些离子分别与水中的H+和OH- 发生反应,形成含OH根的新矿物称为水解作用,大部分造岩矿物属于硅酸盐或铝硅酸盐类,是弱酸强碱岩易于发生水解。 C. 生物风化作用概念:生物的生命活动引起岩石的分解。分类: 生物物理风化作用:指生物活动导致岩石机械破坏的作用(根劈作用); 生物化学风化作用:生物在新陈代谢过程中产生的分泌物和生物死亡后的遗体腐烂的分解产物使岩石分解破坏的作用。 3. 影响风化作用的因素包括: a) 岩石的成分;元素的迁移能力。元素及其化合物在风化过程中从矿物中析出的难易程度。元素迁移能力与气候有关; b) 岩石的结构和裂隙度; c) 气候的影响;d) 地形的影响;e) 人类活动的影响; v矿物的抗风化能力-矿物成分 ①各类矿物的耐风化能力的顺序:自然元素>氧化物、氢氧化物>硅酸盐、硫化物>硫酸盐、卤化物。 ②共价键型矿物的抗风化能力>离子键型的矿物 ③对同类矿物而言,浅色或无色矿物抗风化能力大于深色矿物;表层形成的矿物比地下深处高温高压环境中形成的矿物耐风化;岩浆岩矿物中抗风化能力与结晶顺序相反。 v岩石抗风化能力: 在相同的外界条件下, 单矿物组成的岩石, 其抗风化能力大于复矿物岩石。沉积岩的抗风化能力大于岩浆岩。 v差异风化:在相同自然条件下, 由于岩性(矿物组成)的不同而导致风化速度不同, 使岩石表面出现凸凹不平的现象。如宜昌长江西陵峡中的牛肝马肺峡。 v岩石结构、裂隙发育程度对风化作用的影响:颗粒大的岩石易于化学风化;孔隙度大的岩石且连通性好的岩石,易于风化;沉积岩中钙质胶结的岩石较硅质胶结的岩石易于风化;裂隙发育的岩石易于风化。 v球形风化spheroidal weathering:岩石中因发育多组裂隙被切割成大小不一的岩块,其棱角部分与外界接触面最大,最易受到风化破坏,由于风化作用的影响, 岩石表面趋于圆化(球状)的现象,是由物理风化和化学风化共同作用的结果。常见于较细、均质岩石中,如粉砂岩、凝灰岩、火山熔岩中。 v气候带对风化作用的影响:气温和降雨量 气温的高低影响化学风化速度 昼夜温差大小影响物理风化强弱 降雨量(水的多少)影响化学风化作用的强弱。 气候决定了风化作用的类型 冰冻气候带--冰劈作用,基本无化学风化; 干旱、半干旱区--温差风化为主,化学风化作用微弱; 温暖潮湿区---化学风化显著,生物风化发育; 炎热潮湿区---化学风化、生物风化强烈、彻底。 v 地形对风化作用的影响: 随地形高低的变化,引起气候的垂直分带,从而导致风化作用的类型和速度不同。同一高度的阳坡和阴坡因温度有差异,风化作用强度也会有差异,阳坡比阴坡风化作用强。地形陡缓对风化作用也有影响。陡坡地下水位低,植被稀少,风化产物不易保存,而缓坡则相反,化学和生物风化相对强烈,风化产物易保存。 4. 残积物(eluvium) :地表岩石经过长期的风化作用,各种矿物发生不同程度的分解,可迁移的成分从原矿物中迁移出来随水流走,剩下的物质残留在原地称为残积物。简单的说,残积物就是:经长期物理和化学风化作用后残留在原地的风化产物。 v 土壤:经过生物风化作用的改造而富含腐植质的残积物。 v 风化壳:在陆地表面由残积物和土壤构成的一层不连续的、厚薄不均的薄壳。 v 风化壳性质受岩石性质、气候、地形等因素的影响。地形陡峭的地区,风化产物难以保存,因此不存在风化壳。风化壳具有垂直分带性(土壤层、残积层、半风化层)和水平分带性(五种风化壳类型)。 5.风化壳的垂直分带性: v风化壳的三层结构:土壤层:主要由粘土矿物和腐殖质组成,是残积物经生物风化作用的产物;残积层:主要由岩石风化形成的粘土矿物或其他风化产物组成,结构疏松,不含腐殖质;半风化层:由只发生轻微风化的岩石组成,岩石较致密,完全保留原岩的结构、构造。向下过渡为基岩。 6. 风化壳的水平分带性: v 岩屑型--高寒地区;硅铝型-粘土型--温带潮湿;硅铝型-碳酸盐型--温带半干旱;硅铝-氧化物,硫酸盐型--干旱气候;砖红土型--湿热的热带气候 7. 古风化壳:地质历史时期形成的风化壳称为古风化壳。 意义:了解一个地区地壳的运动史;古风化壳形成时的气候、古地形特点;指导寻找残积层的铝土矿、铁矿、高岭土矿等。由于外动力地质作用的影响,古风化壳通常保存不完整。 十一、地面流水的地质作用 1.陆地水分为:地面流水、地下水和冰川三大类。地面流水是指沿陆地表面流动的液态水体。包括河流(常年性流水)、片流和洪流(暂时性流水)。地面流水分为常年和暂时性流水。常年性流水具有稳定的水源补给和固定的水道。暂时性流水分为片流和洪流。地面流水主要来源:首先是大气降水,其次是冰雪融水,此外是地下水以泉的形式成为地面流水。片流(sheet flow):是指沿斜坡无固定水道的面状水流,水层薄,速度慢,网状分布。洪流(flood flow):是指沿沟谷流动的水流,由片流汇集到沟谷中形成的,流速快,流量大,有固定水道。 2. 片流的地质作用:对风化壳表层的面状机械侵蚀作用—称为洗刷作用(sheet wash)。片流也可冲蚀坡面,形成线状沟槽。片流可将冲刷、冲蚀产物搬运到坡脚沉积形成无分选和层理的沉积物,称作坡积物(slope wash),坡积物在山麓下常连接成裙边形地形称为坡积裙。当面流的活力因斜坡逐渐变缓而逐渐降低,最终会达到平衡状态,其洗刷作用和堆积作用停止。 3. 洪流的地质作用:片流汇聚而成。 a) 洪流的侵蚀作用:洪流以自身的动力及携带的泥沙、石块对沟谷的冲蚀和磨蚀作用。发育冲沟,多为“V”字型。b) 洪流的搬运作用:洪流以自身的动力将堆积物及侵蚀产物搬离原地的作用。特点:机械搬运作用为主、沉积物大小混杂,分选差。c) 洪流的沉积作用。 v 洪积扇(proluvialfan):当洪水出沟口后,因地形开阔,水流分散,流速迅速下降,洪流的活力急剧降低,所挟带的碎屑物迅速堆积下来组成扇状的沉积地形,称为洪积扇。其沉积物称为洪积物(proluvium)。洪积物特点:扇顶部位,沉积物厚度大,颗粒粗,通常由砾和沙组成。在扇边缘处,沉积物厚度小,颗粒细,多由泥、沙组成。分选性较差,具有一定的磨圆度。多个洪积扇连接形成裙边中组合称为洪积裙。洪积裙进一步向前推进扩展,在山前形成较大的平坦地形,称洪积平原。北京市就是建立在燕山的洪积平原上。 4. 河流的基本概念: v河流(river):重力作用下由高处向低处流动的流动水体。河流中的水来自降水、融雪或泉水。 v水系:河流主流及其支流共同组成的水文网,不同的水系以分水岭分隔。分水岭:分割两个水系的高地。多数河流以海洋为最后归宿,另一些河流注入内陆湖泊或沼泽,或消失于荒漠中,于是分别形成外流河和内陆河。 v流域:地面流水直接流入同一条河流的区域。 5. 地面流水的运动特点: v地面流水的运动状态 :根据水质点的运动轨迹分层流、紊流、环流。 层流laminar flow:当水流平缓、河底无障碍物时,水质点的运动方向与流水一致。仅出现在流速很低、动能微小的水流环境中这种水流在自然界中很少见,因为当流速稍快,层流即消失,即变为紊流。 环流current:水质点绕流水方向作螺旋状有规律的运动。 过水横切面投影呈环状。环流可分为单向环流、双向环流、涡流。a) 单向环流:水流进入弯道时,主流线因惯性向凹岸偏移,形成围绕主流线方向的横向单向环流。b)双向环流:在顺直河段形成;c) 涡流:水质点绕轴旋转的现象称为涡流。涡流的旋转轴有垂直和水平两种。河道急转弯处、支流入主流处、桥墩及沉船等处会产生旋转轴近于垂直的涡流。 6. 流水的活力(动能):a=1/2mv2 a: 动能;m,流量(单位时间内通过水断面的水量);v,流速;流水的负载(L):流水所克服的阻力活力与负载间的关系:a>L, 流水除克服阻力外,还有剩余的动能,流水表现出以侵蚀破坏地表为主;a=L,流水的活力基本全部克服负载,流水表现出以搬运携带物为主,侵蚀和沉积作用处于平衡状态;a<l,流水的活力小于负载,流水表现出以沉积作用为主。</l,流水的活力小于负载,流水表现出以沉积作用为主。 v上游:活力大,河谷窄、纵比降和流速大、水量小、侵蚀强烈、纵断面呈V字型并多急滩和瀑布。 v中游:活力中等,纵比降已经和缓,河床位置比较稳定,侵蚀和堆积作用大致保持平衡,纵断面往往成平滑下凹曲线。 v下游:活力小,河谷宽广、河道弯曲,河水流速小而流量大,淤积作用显著,到处可见沙滩和沙洲。 7. 河谷的形态要素: v河谷river channel:被河水开凿和改造的线状谷地; v谷底、谷坡和河床称为河谷的三要素。谷坡valley wall:河谷两侧的斜坡。谷底stream bed:由谷坡所限定的平坦部分,河床water course:谷底中常年有水流的地方; 8. 两种不同类型的河流: v曲流河:又称蛇曲河Meandering river。弯曲强烈的单一河道的河流。沉积物中主要为细粒物质。河道的纵坡降较小,常发育在河流下游或中游平缓的地形之上。 v辫状河:braided river。河道不断地分支与合流形成一种缠绕状的河流。其含有较多的粗粒沉积物,河道坡降大。常发育在山区平坦山谷中或紧邻山区的山前斜坡上。 9.河流的侵蚀作用: v河流的侵蚀作用:河水及所携带的碎屑物在运动过程中对河谷的破坏作用。可分为机械侵蚀(冲蚀和磨蚀)和溶蚀两大类。机械侵蚀按侵蚀作用的方向又分为下蚀作用(vertical erosion)和侧蚀作用(lateral erosion)。微观上,河流通过溶蚀、冲蚀、磨蚀的方式对河床底部和侧面的岩石和沉积物进行破坏并带走形成的碎屑。 v溶蚀:化学方式溶解河床岩石,如碳酸盐岩石。 v冲蚀:水的动力冲刷河床; v磨蚀:河流携带的碎屑物质对河床的磨损(最重要) 宏观上,河流会使得河谷加深、变宽、变长 10.河流的下蚀作用: v下蚀作用:河流以自身的动力及挟带的泥沙对河床底部产生破坏、使河谷加深、加长的作用。 v影响因素:河流坡度(纵坡降)、水量、含沙量、河床岩性等。 v形成的地形及演化趋势 1.在上游区或山区因下蚀作用河谷多为“V”字型。 2.谷底在纵向上呈阶梯状(流速、岩性和地壳运动等)。 3.瀑布发育。 v下蚀作用的结果:a) 瀑布和瀑布后退和消失;b) 向源侵蚀和河流袭夺;c) 平衡剖面的建立。向源侵蚀(headward erosion):河流下蚀作用使河谷向源头方向推移的过程。河流袭夺:河流向源侵蚀的速度不同,先期到达分水岭的河流常夺取另一条河流上游的河水现象。形成袭夺河和被夺河,被夺河失去上游水源成为断头河。 v下蚀作用极限状态——河流的侵蚀基准面Base level of erosion:河流下蚀作用并非无止境,当河水面趋于某一平面高程,河水不再具有势能而停止流动时,其下蚀作用也随之终止,这一平面即河流的侵蚀基准面。基准面分局部和永久性两种,海平面是一切入海河流的永久性侵蚀基准面。不入海的河流以其入注水体的水面(如湖水面、主流水面等)为侵蚀基准面,称为局部侵蚀基准面。 v在河流侵蚀基准面位置稳定不变的前提下,河流长期下蚀作用,使河床的坡度减小,陡坎阶梯消失,下蚀作用与沉积作用达到动态平衡,此时的河流纵剖面称河流的平衡剖面。该剖面是一下凹的平圆滑曲线,上游陡,下游平缓,并逐渐趋向河流的侵蚀基准面。 大坝修建后地质作用如何改变?(课本) 11.河流侧蚀作用:河水及其携带的碎屑物对河床两侧和河谷谷坡产生的破坏作用。 v侧蚀的原因:单向环流。离心力作用引起的单向环流河水不断地侵蚀凹岸,然后将侵蚀下来的物质搬运到凸岸沉积,致使河道的弯度越来越大。侵蚀最强点位于凹岸最大弯曲点偏下游一侧。 河曲、牛轭湖形成过程:单向环流-凹岸侵蚀(边滩或点沙坝)。单向环流的底流冲蚀凹岸的河底,掏蚀凹岸下部使河床加深,其上部会在重力作用下崩塌形成陡崖。凹岸侵蚀下来的沙砾被带到凸岸处沉积,使凸岸处的水体渐变浅,从而形成平缓的沙砾滩,形成滨河床浅滩(边滩或点砂坝)。侧蚀作用冲蚀谷坡,使谷坡后退,河谷随之加宽。使凹岸不断向外侧及下游方向迁移,凸岸接受沉积的砂砾滩则向下游方向不断扩大,致使河道的曲率逐渐增大,形成河曲。二个紧密相邻的凹岸会在洪水期间发生截弯取直,被抛弃的河床形成牛轭湖(ox-bow lake)。 v河流侧蚀作用的过程: 离心力→单向环流,凹岸侵蚀、凸岸沉积→(1)同步:河谷弯曲、河床弯曲,形成河曲;(2)不同步:河谷拓宽、河床摆脱谷底自由摆动,形成蛇曲→曲颈段洪水期截弯取直,废弃河道牛轭湖。 v侧蚀作用结果:河床弯曲、谷坡后退、河谷加宽、形成蛇曲。 12.河流的搬运作用 v河流搬运作用的方式:推移式、跳跃式、悬移式; 推移式(bed load):河水对碎屑物产生推力,使其沿河床底部滚动或滑动。 跃移式(saltation):沙粒在河水的推动力和紊流产生的上举力的共同作用下,沿河底跳跃向下游迁移; 悬移式(suspended load):颗粒的重力小于水流产生的上举力,颗粒在水中呈悬浮状态搬运。在一般情况下,粒径大于0.5mm的砾和粗砂在河床底滚动着搬运;粒径为0.5-0.05mm的中-细砂在河床底跳跃式搬运;粒径小于0.05mm的粉砂-泥在河水中呈悬浮状态搬运。 v河流机械搬运的能力:搬运最大碎屑颗粒的能力。与流速,流量有关。河流的搬运量:河流搬运的泥沙的多少。 v除了与搬运力有关,还与地表岩性、片流洪流的发育程度、碎屑物的供给量有关。岩石松散、颗粒微小,气候干燥、地面缺少植被保护的地区,进入河流的泥沙多,河流的机械搬运量就较大;反之进入河流的泥沙少,河流的机械搬运量就较小。 v河流搬运的分选和磨圆。 分选:河流流速的变化,造成搬运物按粒径大小、密度不同彼此分离的现象,称分选或机械分异作用。 磨圆:搬运物在搬运过程中发生碰撞,棱角状的颗粒趋于圆化的作用,称磨圆作用。分选——从粒度,比重和形态三方面进行: (粒度大小):巨砾—砾石(鹅卵石)—砂—粉砂—粘土; (矿物比重):金—黄铁矿—铬铁矿—石英—石墨—琥珀(搬运物形态): 等轴粒状—条状—板状; 磨圆(普遍适用):棱角状——次棱——次圆——圆 v河流化学搬运的特点:河水对可溶性物质和胶体物质的搬运称化学搬运或溶运作用。河水溶运能力主要取决于河水的性质及流经地的岩石性质。真溶液搬运和胶体搬运两种形式。岩石和矿物中的易溶组分,以离子状态进行搬运,称真溶液搬运,主要是K、Na、Ca、Mg的离子及酸根离子。岩石和矿物中的SiO2、腐殖质及有机酸,以分子,即胶体状态进行搬运,称胶体搬运。在常年有流水的河流中的溶解量一般都达不到饱和,在河流的化学搬运途中,很难发生溶运物的沉淀。 13.河流的沉积作用:被各种介质搬运的物质在介质的动能减小或物理化学条件发生变化时,在新的环境中堆积下来的过程。 v沉积场所:河道内的凸岸、河心和宽、窄变化处,以及河流的出山口,决口处和河口地带是重要沉积场所。 v特点:1. 以机械沉积为主,一般不发生化学沉积。2. 机械沉积服从于机械沉积分异规律:一般情况下,河流的流速从上游到下游呈规律性递减,其搬运能力逐渐减弱,因而出现从上游到下游从大颗粒、比重大的颗粒逐渐发展到小颗粒、轻颗粒依次沉积的规律。河流沉积物的机械沉积分异规律:自上游至下游,随搬运距离的加大分选性越来越好,并且沉积物的粒度由粗变细。 v河谷中的沉积过程及其沉积物。心滩和浅滩(顺直河沉积);边滩及河漫滩(曲流河沉积);山口区的沉积作用——冲积扇;河口区沉积作用——三角洲。 1)顺直河流沉积 A、沉积作用及沉积地形:受横向环流状况控制。 * 平水期,表流向中央集中,底流向两侧散射,使侵蚀作用主要发生于河床中央,在河床两侧发生堆积,形成滨河沙坝(或浅滩)。 * 洪水期,表流从中央向两侧流动,底流从两岸向中央汇聚,碎屑物堆积在河床中央,形成心滩。心滩不断增长,其露出水面时称为江心洲。 2)曲流河沉积 * 沉积作用过程:弯曲河流中较粗的砂砾在靠凸岸一侧的河床中沉积,并随凸岸的迁移而扩展,称为边滩沉积,其高度与平水期水位相当,在洪水期溢出河床的浑浊河水进入河漫滩,沉积较细粒物质,称为河漫滩沉积。 * 边滩:弯曲的河流(曲流河)的沉积产物,是最为重要的河流沉积物。 * 边滩沉积:曲流河凸岸沉积产物 * 河漫滩沉积:洪水期携带的细粒物质,沉淀在边滩沉积之上形成。 * 河流沉积的二元结构:平水期时,单向环流作用在河床底部(凸岸)堆积了粗粒的砂-砾石冲积层,并顺河底地形而向河床中部倾斜(斜层理)在汛期时,洪水漫溢到边滩处,因水浅和流速低缓,水动能微弱,故只能水平沉积粉砂到泥质的颗粒物,形成河漫滩沉积物;下部具有斜层理的粗粒边滩沉积物和上部具有水平层理的细粒河漫滩沉积物构成二元结构; 3) 山口区沉积作用——冲积扇:河流出山口后,由于地势开阔,流速减少,活力减少,形成扇状堆积地形,单体呈扇形,沿山麓成群、成带分布。 4) 河口区的沉积作用——三角洲(delta):河流入湖或入海处称河口区,河水进入静止的水体,因顶托作用,流速迅速降低,在水流两侧形成侧向堤岸,并伸向静止水体中,河道反复移动形成一扇状地形,称三角洲。 14. 三角洲、三角港形成的条件:①河流的搬运量大,沉积物有充足的补给;②近河口的海区,水较浅,坡度较小;③无强大的波浪和潮流作用;当河流带来的沉积物大于波浪和潮汐作用搬运量时,形成的三角洲才能得以保存。 v三角港: 不具备上述3个条件的河流入海口就不形成三角洲,而形成三角港。 例如,钱塘江搬运量小,波浪和潮流作用大于河流作用,强大潮流带走本来就很少的泥沙,无法形成三角洲。相反,波潮流不断冲蚀和拓宽河口。在向河流上游推进过程中,波潮流的冲蚀作用减弱,因此,形成喇叭形的三角港。 15. 三角洲的分类:分类依据:形态—成因 v 河控三角洲:河流作用为主,分流河道和河口沙坝发育,呈鸟足状、朵状。如密西西比河和黄河。 v 浪控三角洲:持续且高的波能为主,只有一两条主河道入海,分支河道小而少,泻湖和沼泽发育,障壁砂坝(侧向连续)发育,浪控三角洲的沙体往往与海岸平行或小角度相交,尖形或拱形。 v 潮控三角洲:低的波能和大的潮差,发育潮汐沙坝(形成一系列与潮流方向平行的线状沙体),受潮汐作用影响的分支流河道和沼泽较发育。 v 复合型三角洲。 16. 三角洲沉积的三层结构,顶积层、前积层和底积层; v顶积层:主要是网叉状河流形成的边滩、漫滩、心滩沉积。夹透镜状沙体,成分为细、粉沙; v前积层:三角洲的主体,水下斜坡堆积。以粉沙为主,不夹透镜状沙体,含海洋生物。因孔隙高是良好的储油层; v底积层:为河流来的的粉沙、粘土质沉积。水平层理发育,富含大量有机质,是良好的生油层。 17. 河流地质作用的一般趋势: A. 稳定时期:早期下蚀作用—晚期侧蚀作用—河谷展宽-发生准平原化; 削高填低作用:地表高差较大的形态,经过风化、剥蚀作用被削低;同时又将破坏下来的物质搬运到地表低洼处沉积。 准平原(peneplain)化作用:由于削高填低作用,使广大地区只存在零星分布的高度不大的剥蚀残丘,整个地区变得比较平坦,近似平原的地形。也称均夷化作用。准平原化后的地貌特点:分水岭支离破碎,极少数高度不大的孤立残丘;蛇曲河、牛轭湖和泛滥平原;河流地质作用到达晚期阶段。 B. 区域性的地壳抬升时期:河流阶地、回春河、夷平面; (1) river terrace河流阶地:原有的河漫滩相对抬升,形成分布在谷坡上,洪水不能淹没、顶面较平坦的台阶状地形; (2)深切河曲(回春河)(incised meanders):河床下切至基岩,横剖面V形河谷,平面上还是呈蛇曲形态的河流。反映了地壳由相对稳定转为强烈上升运动的特征。 (3)夷平面:准平原形成后,地壳抬升或者海平面下降,发生去均夷化作用,再受流水的侵蚀,原来平缓的准平面又可变为山地。在这些山地的顶部留有准平原的遗迹,相邻的山地具有高度大体相同的平坦山顶。这种在过去的地质时期形成的准平原侵蚀面,称为夷平面。 十二 地下水(groundwater)的地质作用 1.地下水的概念:埋藏在地表以下,存在于岩石和地表松散堆积物的孔隙、裂隙及溶洞中的水,统称为地下水。 2. 地下水的来源主要是渗透水,是由大气降水、冰雪融水、地表流水、湖水及海水等从地面渗入地下积聚而成的。其次是空气中的水气因降温在地面凝聚成水滴后渗入地下积聚而成的凝结水;湖水或海水伴随沉积物一起沉积而保存起来的古地下水(原生水或化石水fossil water);由岩浆活动过程中冷却析离出来的水积聚而成的初生水(juvenile water)。 3. 地下水也有三态,其中以液态为主。 v地下水存在的形式有: 结合水(吸着水是紧附于固体表面,不能移动,强结合水;薄膜水是结合水的外层,外力下可移动,弱结合水); 毛细水(充填于毛细管中,受毛细力作用逆重力方向运动) 重力水(在重力影响下作垂直向下或水平运动)。重力水是地下水存在的主要形式。 4. 地下水的赋存条件: v岩石的空隙类型:孔隙、裂隙和溶穴。 v含水层:能透过相当数量水并含有相当数量水的岩层,如砾岩、砂岩、灰岩层等。 v隔水层:基本上不能透过水的岩层,如泥岩等。 v地下水分带:包气带(以气态水和结合水为主,以垂直运动为主);饱水带(以重力水为主,以近水平运动为主) 5.Porosity (孔隙度):指某一体积的岩石或沉积物中孔隙体积所占的比例。泥沙高,火山岩和变质岩非常低。孔隙度=岩石中孔隙的体积 / 岩石总体积;以n表示空隙度,VP表示空隙体积,V表示岩石体积,则n=VP/V。 v影响空隙大小的因素: 1)分选程度:分选较好时,颗粒越大,孔隙越大;分选较差时,孔隙被小颗粒填充,孔隙变小; 2)颗粒的排列情况(理想状况,立方体排列大于四面体); 3)颗粒的形状(近球形者高,不规则着低); 4)胶结充填的程度(胶结可以降低孔隙度); 5)其他:颗粒之间的疏松程度。 6.permeability (透水性):岩石和土壤输送水的能力。和孔隙度以及孔隙的连通性有关。透水层:地下水易通过的岩层。洞隙大,且相互连通的石灰岩和白云岩以及孔隙大的砾石层和沙层是良好的透水层。 含水层:能透过或保存地下水,并在重力作用下能释放出相当水量的岩层。 隔水层(不透水层):地下水不易透过的岩层,粘土岩、粉砂质泥岩及节理不发育的岩浆岩和块状变质岩可视为隔水层。 7. 地下水的基本类型,按埋藏条件分: A. 包气带水(vadose water):埋藏在包气带中的地下水。包气带是指岩石空隙未被地下水充满的地方。包气带水常以吸着水、薄膜水、毛细水存在。包气带水如有局部隔水层存在,隔水层之上的透水层可以蓄水,这种水称为上层滞水(perched water)。 B. 潜水(phreatic water):饱水带中第一个隔水层之上的具有自由表面的重力水,以水平运动为主。潜水面(地下水位water table):第一个隔水层之上的重力水所具有的自由水面,随地形(有高低起伏)、季节变化。 C. 承压水(confined water):充满在两个隔水层中的重力水。 D. 泉水:地下水的天然露头,常为上层滞水和潜水,少数为承压水。 8. 地下水的潜蚀作用:地下水在运动过程中,对周围岩石的破坏作用。包括机械潜蚀(冲刷)和化学潜蚀作用两种方式。 v化学潜蚀作用:地下水含有CO2,对石灰岩及含碳酸盐类矿物的岩石起到溶蚀作用,又称岩溶作用。岩溶作用形成的各种地形统称岩溶地形,又称喀斯特地形karst(原南斯拉夫西北部伊斯特里亚半岛石灰岩高原的地名)。 9. 岩溶作用发育的条件①岩石的可溶性:石灰岩、白云岩、盐类等; ②岩石的透水性:取决于岩石的裂隙程度; ③地下水的溶蚀能力:取决于二氧化碳的含量(水中CO2含量与压力呈正比,与温度呈反比); ④地下水的流动特征:是否流动、流速快慢等。总结:潮湿炎热、土壤层较厚、生物繁茂的可溶性岩石分布地区,岩溶作用发育。 10. 主要岩溶地形: 地表及包气带: 石芽®石林®峰丛®峰林®孤峰;溶沟®溶蚀洼地®岩溶盆地®岩溶平原 饱水带: 溶洞®暗河®地下湖(暗湖)。 v溶沟和石芽: 地面流水沿岩石裂隙下渗过程中,溶解地表岩石形成的沟槽和脊状突起,沟槽为溶沟,突起为石芽。地表岩溶发育的最初形态。 v巨大的石芽类型,沟坡近于直立,呈锥状、柱状和塔状,且发育成群,远观之宛如森林,称为石林(stone forest)。 v峰丛、峰林和孤峰: 早期:峰丛,由喀斯特高原向山地转化的初期阶段,山体分为上下两部分,上部是分离的山峰,下部为连体基座,且基座部分厚度大于山峰部分,山峰之间为溶蚀洼地。 中期:峰林,在地壳长期稳定作用下,溶蚀洼地进一步发展至水平流动带时将基座蚀去成为没有基座的密集山峰群,山峰之间为岩溶盆地。 晚期:孤峰,指零星分布于溶蚀平原上的低矮的石山,它是峰林进一步发展的产物,山高度降低,个数减少。 v岩溶平原:指岩溶区宽广平坦的盆地或谷地。仅发育星点孤峰和残丘。标志着卡斯特发育到了晚期阶段。 v落水洞:是地面流水沿裂隙下渗,溶解岩石所形成的与潜水面或地下溶洞相通的陡立深洞。下接地下河和溶洞。 v溶蚀漏斗:分布于地表浅处的碟状或漏斗状的溶蚀洼地。地表水沿着裂隙的交叉点逐渐溶蚀或者岩石表面的低洼处蓄水溶蚀而成。 1)干谷:是一种干涸的河谷。它原是岩溶区昔日的河谷,因谷底岩溶作用活跃,当地壳上升或岩溶基准面下降时,河水沿谷底落水洞或溶蚀漏斗转入地下成为伏流,使原来的河谷变为干涸的“悬谷”,或者雨季时有部分水流通过的“半干谷”。 2)盲谷——指向前没有通路的河谷,也称为死胡同式的河谷。河谷前缘被石灰岩陡崖或山体所阻挡,河水从陡崖底部或山脚的落水洞潜入地下而从地表消失,变为地下河,其地表的谷地就成为盲谷。 11. 卡斯特地貌发育的阶段性: v幼年期:可溶性岩石裸露,地表流水开始对可溶性岩石进行溶蚀作用,地面长出现石芽和溶沟,以及少量漏斗。 v青年期:河流进一步下切,河流纵剖面逐渐趋于均衡剖面。地表水绝大部分转为地下水。这时,漏斗、落水洞、干谷、盲谷、溶蚀洼地广泛发育。地下溶洞也很发育。有许多地下河。 v壮年期:地表河流受下部不透水岩层的阻挡,或者地表河下切侵蚀停止。溶洞进一步扩大。洞顶发生坍塌。许多地下河转为地上河。同时发育很多溶蚀洼地、溶蚀盆地和峰林。 v老年期:地表水文网发育,形成宽广的平原,平原上残留着一些孤峰和残丘。 12.地下喀斯特地貌——溶洞 溶洞karstcave(石钟乳、石笋、石柱) 溶洞:潜水面附近,水平方向延伸的洞穴。地下喀斯特地貌——溶洞 1)地下河:又称暗河或阴河,是具有河流主要特性的位于岩溶区地下的有水通道。实质是:地下溶洞相连被流水占据而成。地下河的水源主要来自地表水通过落水洞、岩溶漏斗、竖井等补给。 2)伏流:是具有明显进口和出口的地下河流,或说是地表河流在地下的潜伏段。其通道一般是溶洞。 3)暗湖: 是天然溶洞中具有开阔自由水面的比较平静的地下水体。它既可以由暗河扩大形成,也可由单独封闭的溶洞积水而成。 13. 地下水的搬运和沉积作用:以化学方式为主。 v地下水搬运作用的特点:地下水的运动特征是流量小、流速缓慢,故地下水的搬运方式以溶运为主;当地下河中有较大水量时,机械搬运能力较大,特点与河流相似。 v化学搬运作用的特点:成分取决于流域的岩石成分、风化程度和气候特征。主要以各种离子和胶体物质最为常见。 v化学沉积作用: 地下水所溶物质,常因压力、水分蒸发、二氧化碳逸出等原因,过饱和而沉积。 常见的化学沉积物:1)溶洞滴石(石钟乳、石笋、石柱和石幔);2)泉华;3)空隙和裂隙沉积物(方解石脉、硅化木等)。 14. 地下岩溶堆积物:洞穴化学沉积物 1)滴石:由洞中滴水形成的方解石及其他矿物沉积,其形态多样。 A、石钟乳stalactite 特点:中空,横切面有同心圆结构。 形成:地下水沿着细小的孔隙和裂隙从洞顶渗出而进入溶洞空间,温度和压力发生改变,CO2逸出,加之水的蒸发作用,水中Ca(HCO3)2变得过饱和,CaCO3就围绕着水滴的出口沉淀下来,逐渐形成一种自洞顶向下生长的碳酸钙沉积体。 B、石笋stalagmite 形成:由于水滴从石钟乳到洞底时散溅开来促使水中的CO2进一步扩散,剩余的Ca(HCO3)2再分解,形成由下向上的笋状碳酸钙沉积体。 特点:中实,横切面有同心圆结构。 C、石柱——石钟乳不断地向下长,与之对应的石笋也同时向上生长,两者相连后所形成的柱状体。 15. 地面化学堆积物:泉华(石灰华) 定义:泉华是指岩溶泉出露的地方,形成的碳酸钙沉积。包括钙华和硅华。 16. 地下水的机械沉积作用和沉积物:经短距离搬运后,地下水中的溶蚀残余堆积物在洞穴低洼处的沉积(多为富铁、铝的粘土)及溶洞坍塌与地下河带来的碎屑物构成的溶洞角砾沉积。 17. 古岩溶与地壳运动: 古岩溶:非现代营力环境下形成的岩溶。如中国热带岩溶分布范围远远超过现代的热带。便是古岩溶的现象。岩溶发育阶段的周期性循环,随着地壳运动的发生而变迁;一次地壳的阶段性抬升,可以在一个地区发育一套相应的岩溶产物,而不同高程上出现的一套岩溶产物,标志着该地区曾经发生过相应的地壳运动。 |