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河谷沉淪之謎—河流階地的成因


定義:


河流下切侵蝕,原來的河谷底部相對抬升到一般洪水位之上,呈階梯狀分布在河谷的谷坡上,這種地形稱為河流階地,簡稱階地。

河流階地示意圖



河流階地的形態(tài)

階地按照地形單元劃分:階地面、階地陡坎、階地前緣、階地后緣。

河流階地形態(tài)要素

(1)階地面通常向河流下游方傾斜,有一定的連續(xù)性。階地面和下部斜坡交接的地方是階地前緣,常受后期侵蝕變得不明顯,階地后緣往往被坡積物覆蓋;

(2)階地高度是從河流水面算起;

(3)階地寬度指階地前緣到階地后緣間的距離;

(4)階地級數(shù)從下往上依次排列。

黃河乾坤灣階地剖面圖

河流階地的成因

形成階地必備的兩個條件:

(1)先發(fā)育一個相當(dāng)寬廣的河漫灘;

(2)河流向下侵蝕,使得原來的河漫灘高于一般洪水位。

在形成河漫灘時,河流流經(jīng)地區(qū)一般說來構(gòu)造相對穩(wěn)定, 河流以側(cè)蝕作用、 沉積作用為主,河流至少處于和接近處于均衡狀態(tài)。河流的挾沙力不會遠大于河流的含沙量。而河流使河漫灘成為階地的時期,一般是一個不穩(wěn)定的時期,河流下切占據(jù)了十分重要的地位,河流的挾沙力大于河流的含沙量,以至于河流還有剩余的能量用于對河谷的加深。

河流成因簡圖



從以上分析可以看出,河流能否形成階地取決于河流作用的性質(zhì)和負載特征能否發(fā)生變化,特別是負載特征能否發(fā)生變化。河流負載特征的變化又取決于河流含沙量、水量和比降的變化。能改變河流含沙量、水量和比降的因素主要是氣候變化、構(gòu)造活動、基面升降、流域環(huán)境的變化和河流系統(tǒng)本身的波動。故河流下切侵蝕主要是構(gòu)造運動、氣候變化和侵蝕基準面下降等原因造成的。由于河流下切侵蝕的原因不同,階地的形態(tài)和結(jié)構(gòu)也不一致。



1、構(gòu)造升降運動

構(gòu)造運動往往造成河道比降的變化,影響河流系統(tǒng)中侵蝕、搬運和堆積過程。當(dāng)?shù)貧は鄬Ψ€(wěn)定或下降時,河流以側(cè)向侵蝕作用為主,此時塑造出河漫灘;然后地殼上升,河床比降增加,水流轉(zhuǎn)而下切,于是原來的河漫灘成了河谷兩側(cè)的階地。如果地殼多次間歇性上升,則可以形成多次階地。

侵蝕階地


2、氣候變化

氣候變化影響到河流中的水量和含沙量等,從而引起河流作用性質(zhì)變化,在河谷中形成階地。

  • 氣候變干時,河流含沙量相對增多,河水量減少,地面植被稀疏,坡面侵蝕加強,帶到河流中的泥沙量也增多,此時河床堆積增高;

  • 氣候濕潤期,河水量增多,植被茂盛,河水含沙量相對變少,導(dǎo)致河流下蝕,形成了階地。由于氣候干濕變化引起的堆積、侵蝕交替作用形成的階地稱氣候階地。

堆積階地

冰期和間冰期的交替出現(xiàn)使溫度發(fā)生變化也可以形成階地。

  • 冰期時,源于冰川作用區(qū)的河流,攜帶大量冰川侵蝕的泥沙堆積在上游段;而下游因冰期海面(即侵蝕基準面)下降,導(dǎo)致下游段的下切加強而成階地。

  • 間冰期時,氣候轉(zhuǎn)暖,植被繁茂,河源地區(qū)進入河流的泥沙減少,上游段下切加強,形成階地;下游段因間冰期時海面(即侵蝕基準面)上升,堆積加強,并將冰期所形成的階地掩埋形成埋藏階地。

交叉階地

3、侵蝕基準面下降

侵蝕基準面下降引起河流下切侵蝕,最先發(fā)生在河口段,然后不斷向源侵蝕,在向源侵蝕所能到達的范圍內(nèi),一般都會形成階地,階地的高度從下游向上游逐漸減小,在向源侵蝕所到達的裂點處消失。

如果侵蝕基準面多次下降,則能在縱剖面上出現(xiàn)好幾個裂點,每一個裂點處上游將比下游少一級階地。由于侵蝕基準面下降形成的階地是從下游不斷向上游擴展,因而同一級階地下游的時代比上游要早。

侵蝕基準面下降形成裂點 



河流階地有許多種分類方法,這里簡單介紹兩類:

A 、按照河流階地的組成結(jié)構(gòu)分類:

1、侵蝕階地

侵蝕階地是由基巖組成,在階地面上沒有或只有零散沖積物,所以又稱基巖階地。

侵蝕階地多現(xiàn)于構(gòu)造抬升的山區(qū)河谷中,在形成時期,由于當(dāng)時河谷地比較狹窄,水流速度較大,在侵蝕成的谷底上很少有堆積物的沉積,或者即使有薄層的沖積物也幾乎被后期剝蝕掉了,因此在河流下蝕形成的階地面基巖暴露,并常覆蓋一些殘留的坡積物。侵蝕階地一般沿河谷連續(xù)分布,它的高度與巖性不同所引起的差別侵蝕無關(guān)。

侵蝕階地

2、堆積階地

堆積階地在河谷中下游最常見,其形成過程

首先河谷被侵蝕成寬廣的谷地,

然后沖積物加積,

最后河流下蝕形成階地。

階地完全由河流中沖積物所組成,根據(jù)階地間的接觸關(guān)系及河流下切深度不同又可分為:

(1)上疊階地:其形成時河流下切深度較前期階地下切深度小,河谷底部仍然保留有一定厚度的早期沖積物,因此每一較新階地的組成物質(zhì)就疊置于較老階地的組成物之上。

上疊階地 

(2)內(nèi)疊階地:在階地形成時下切侵蝕深度正好到達發(fā)育前期階地的谷底。

內(nèi)疊階地 

(3)基座階地:階地有兩種物質(zhì)組成,上部是河流沖積物,下部是基巖。它是由于構(gòu)造抬升,河流下切,并且切過原先河谷的底部形成的,它分布于新構(gòu)造運動上升顯著的山區(qū)。

基座階地示意圖 

(4)埋藏階地:早期形成的階地被后期河流沖積物覆蓋而埋入地下,這種階地不顯露于地面,多出現(xiàn)在下游段,埋藏階地可以分兩種:

A、早期地殼上升,或侵蝕基準面下降,而后地殼下降或者侵蝕基準面上升發(fā)生堆積,把早期形成的階地全部埋沒形成埋藏階地

B、地殼長期下降,不同時期的沖積物一層疊加在一層之上,形成一種假埋藏階地。

埋藏階地和假埋藏階地

埋藏階地示意圖


B、根據(jù)階地面形成時的水動力狀況的分類:

 

按照水動力狀態(tài)階地劃分表:


往往河流階地的形成受構(gòu)造運動、氣候變化和侵蝕基準面下降等因素的共同作用,在同一條河流的不同時期形成階地的主控因素不同導(dǎo)致形成的階地類型不同。故在河流的剖面中可能看到多種階地交叉組合的形式。

某河流剖面圖


參考文獻

魏全偉, 譚利華, 王隨繼. 河流階地的形成、演變及環(huán)境效應(yīng)[J]. 地理科學(xué)進展, 2006, 25(3):55-61.

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