收录于话题 #基础知识 风是干旱、半干旱地区地表形态的主要“雕刻师”。风力作用可让地面受到破坏,形成各种风蚀地貌;风中挟带的沙粒在地面沉积,则形成各种风积地貌。风成地貌在 干旱地区 十分发育, 在沙质海岸、湖岸、河岸等处也有小规模的分布 。 一、 风蚀地貌
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风是干旱、半干旱地区地表形态的主要“雕刻师”。风力作用可让地面受到破坏,形成各种风蚀地貌;风中挟带的沙粒在地面沉积,则形成各种风积地貌。风成地貌在 干旱地区 十分发育, 在沙质海岸、湖岸、河岸等处也有小规模的分布 。
一、 风蚀地貌
(一)风蚀作用
1.吹蚀:风吹过地表时,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。风速愈大,其吹蚀作用愈强。一般情况下,组成地表的沙质物质愈细小,愈松散、干燥,要求的启动风速愈小,受到的吹蚀亦愈强烈。
2.磨蚀:风夹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、摩擦,如果岩石表面有裂隙等凹进的表面,风沙甚至可以钻进去进行旋磨,风的这种作用称为磨蚀作用。由于风沙流是一种贴地面的沙子搬运现象,沙子的分布只限于距地表的较低高度内,故磨蚀作用也在接近地面处最为明显,所以,沙漠地区的电线杆下部可因风沙磨蚀而折断。
吹蚀作用和磨蚀作用统称风蚀作用。
(二)风蚀地貌形态
在干旱荒漠地区,风通过对地面物质的吹蚀和磨蚀作用而形成的风蚀地貌,由于岩性、岩层产状等因素的影响,具有种种不同的形态,主要的有以下几种:
1.石窝:是在陡峭的迎风岩壁上,经风蚀形成的许多圆形或不规则椭圆形的小洞穴和凹坑(石袋),其直径 20cm左右,深可达10-15cm,有的零散分布,有的成群出现。
形成机理:①阳光晒热岩壁,使岩石内部的矿物体积不同程度地膨胀,产生热力差别风化。
②加之岩石受热时,其内部的盐溶液顺毛细管上升到近表面的细孔中结晶,撑胀岩石,使之发生崩解。
③风吹蚀风化了的疏松岩面,形成许多浅小凹坑。以后,风沙再沿凹坑钻磨,使之不断加深扩大,逐渐发展成为石窝。
大的石窝又称为风蚀壁龛 (kān),有的高可及人。这种现象在花岗岩和砂岩壁上最发育。
2.风蚀蘑菇:发育在水平节理和裂隙上的孤立突起的岩石,经受长期的风蚀作用以后,可形成上部大、基部小、外形很像蘑菇似的岩石,称风蚀蘑菇(蘑菇石)。
形成蘑菇石的主要原因: 风沙对岩石磨蚀时,受到高度的限制,距地面一定高度以上的高处,气流中沙量少,磨蚀少; 而近地面部分沙量多,磨蚀作用强。 长期发展下去,下部就被磨蚀得愈来愈小,磨菇石而变成蘑菇状。 特别是水平成层、软硬不同的岩石,当下部的岩性较上部易于风化,易于变得疏松时,蘑菇石更易形成。
3.风蚀柱:垂直裂隙发育的岩石,在风的长期吹蚀后,易形成一些孤立的柱状岩石,称为风蚀柱。
4.风蚀谷:在干旱荒漠地区,偶因暴雨产生洪流冲刷地面,可形成许多冲沟。冲沟再经长期风蚀改造,可加深和扩大成为风蚀谷。风蚀谷无一定形状,可为狭长的壕沟,也可为宽广的谷地。它们沿主要风向延伸,蜿蜓曲折,长者可达数十千米。
5.风蚀残丘:一个由基岩组成的地面,经风化作用和暂时水流的冲刷,以及长期的风蚀作用以后,原始地面不断缩小,最后残留下一些孤立的小丘称为风蚀残丘。它的形状各不相同,以桌状平顶形较多,亦有尖塔状的。
6.风蚀雅丹:雅丹地貌与前者不同,它不是发育在基岩上,而是发育在古代河湖相的土状堆积物中,以罗布泊洼地西北部的古楼兰附近最为典型。雅丹在维吾尔语中意为“陡壁的小丘”,后来用它来泛指风蚀土墩和风蚀凹地(沟槽)的地貌组合。雅丹地面崎岖起伏、支离破碎,高起的风蚀土墩多呈长条形分布,排列方向与主风向平行,高度多为 5-10m,也有在15-20m,有长有短。 土墩物质全为粉沙、细沙和沙质黏土互层,沙质黏土往往构成土墩顶面,向下风方向倾斜。
7.风蚀洼地:松散物质组成的地面,经风的长期吹蚀,可形成大小不同的风蚀洼地。它们多呈椭圆形沿主风向伸展。单纯由风蚀作用造成的洼地多为小而浅的碟形洼地。如准噶尔盆地三个泉子干谷以北,平坦薄层沙地上分布有许多碟形洼地,直径都在 50m以下,深度仅1m左右。 美国亚利桑那州的开比托高原等地,风蚀小洼地长、宽仅十余米,深 1m。 一些大型风蚀洼地,都是在流水侵蚀的基础上,再经风蚀改造而成的。如河西走廊的弱水(额济纳河)东西两侧,所见的许多水蚀一风蚀凹地,深度达 5-10m或更大,面积可达数平方千米至数十平方千米。 风蚀洼地与盆地深度低于地下水位时,地下水可流出地面聚积成湖,我国浑善达克沙地的查干诸尔、呼伦贝尔的乌兰湖及毛乌素沙地的纳林诺尔均为风蚀湖。
二、风积地貌
(一)风积作用
在风沙流运动过程中,当风速变弱或遇到障碍物(包括植物或地表微小的起伏),以及地面结构或下垫面性质改变时,都能够发生沙粒从气流中下落堆积。
( 二 ) 风积地貌形态
1.沙丘:沙漠里最基本的风积地貌形态,按塑造沙丘形态的风之间的相互关系,主要可分为以下三个类型:
①垂直于风向的横向沙丘形态—新月形沙丘、沙丘链和复合型沙丘链。
②平行于风向的纵向沙丘形态—新月形沙垄、沙垄和复合型沙垄。
③多方向风作用下的沙丘形态—金字塔沙丘。
(1)横向沙丘
新月形沙丘:是一种最简单的横向沙丘形态。顾名思义,新月形沙丘最显著的形态特征是其平面图形如新月,沙丘的两侧有两个向前伸出的角(翼)。
新月形沙丘的剖面形态是有两个不对称的斜坡。
迎风坡:凸而平缓,坡度 5°-20°。
背风坡:凹而陡峭,坡度为 28°-34°。
新月形沙丘的高度不大,一般在 1-5m,很少超过15m。单个新月形沙丘大多零星分布在沙漠的边缘地区。
新月形沙丘迎风坡坡形微凸而平缓,背风坡地形下凹,坡度较陡;两侧有近似对称的两个尖角,就是沙丘的两翼,两翼延伸方向指向下风向。
(2)纵向沙丘
纵向沙丘、沙垄在世界沙漠中占过半的面积,在亚热带信风沙漠中更是普遍。
如北非撒哈拉的利比亚沙漠及中国塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和柴达木盆地等地区,有大面积的纵向沙丘分布。
纵向沙垄沙垄表面叠置着许多新月形沙丘和沙丘链。
纵向沙丘的成因:
a.在两个锐角相交的风交互作用下,由灌丛沙丘转化为纵向沙丘。
b.新月形沙丘在两种风向呈锐角相交的作用下,由沙丘的一翼向前延伸而成新月形沙垄
如下图:
c.可能与纵向卷轴涡流(平行于气流方向)作用有关。这种涡流是大气边界层气流运动的主要形式,它只产生于平坦而均一的地面,当它出现时,会使地面沙子吹起,并且搬运到双反转的涡流之间的地表上进行堆积,从而形成了顺风向延伸的纵向沙丘。
(3)多方向风作用下的沙丘
金字塔沙丘:是在多风向且在风力相差不大的情况下发育起来的一种沙丘,因其形态与埃及尼罗河畔的金字塔相似而得名,有时其形态像海星,故又称为星形沙丘。金字塔沙丘有一个尖的顶,从尖顶向不同方向延伸出三个或更多的狭窄沙脊(棱),每个沙脊都有一个发育得很好的滑动面(棱面),坡度一般在 25°-30°。
2.沙堆:是一种特殊的沙丘形态,是风沙流通过草灌丛植物时,风速受到减弱,发生大量沙粒堆积在植物根部形成的。凡是水分条件较好,植物生长繁茂,又有沙子供给的地方,都可有草灌丛沙堆分布。草灌丛沙堆最初的形态为蝌蚪状,这是因为部分从草灌丛两侧绕过的气流(有部分气流由植物本身空隙通过)在其后形成垂直轴的涡流,将沙粒卷入中间,使沙堆沿风向伸展,形成平行风向的蝌蚪形沙堆。
A:草灌丛附近气流示意图
B:草灌丛后的沙积物剖面
当蝌蚪形沙堆发育到一定阶段,沙子将填塞整个草灌丛。它对风沙流成为不透风的障碍物,这更引起在草灌丛前后大量堆沙,形成圆形或椭圆形的草灌丛沙堆。
草灌丛沙堆根据其上主要植物种类命名。如红柳沙堆、白茨沙堆、沙蒿沙堆等。沙堆的高度取决于形成沙堆的植物,如沙蒿沙堆一般为 0.2-1.0m,白茨沙堆多为1-2m。 若沙源比较丰富,沙子大量堆积,沙堆的高度不断增长,植物的根系不能达到给水层时,植物会枯死,则沙堆会因失去植物覆盖而遭受吹蚀破坏,可以逐渐发展成其他各种形态的沙丘。
3. 海岸沙丘 :指 平行于海岸的垄岗状砂质堆积地形 。是在 开阔、且有大量松散沉积物源的海岸地带上,向岸的强劲海风 将未固定的沙粒吹到离岸不远处堆积,同时又不断拦截从海滩刮来的物质,不断加宽、加长和加高,从而形成沙丘。
形成过程:加积性海滩在波浪作用下常形成多条海滩脊,露出水面的海滩脊受风的作用而改变其形状并增加高度,特别是在其上长有植物时,拦挡了风沙,便逐渐发育成一条狭窄的、由不规则沙丘与洼地组成的沙丘带,称为水边低沙丘或海岸前丘(fore dune),它们形成一条高出高潮水位若干米的屏障。风暴潮可冲击这些沙丘。如有植物则经一定时间沙丘脊又可恢复。当植被遭破坏,沙丘形状改变,发展为加积性横向沙丘,而向内陆移动,沙丘分布范围随之扩大,由此可造成沙埋灾害。
在发育过程中,沙源、波浪能量、风速、风区长度起决定性作用,海滩坡度、沉积物粒径、颗粒间的黏结力、空气密度 、植被盖度等因素的影响也不容忽视,尤以风速稍强或相当于起动风速时最为显著。虽然大规模海岸沙丘多以丰富的沙源 、强劲的向岸风、宽广低平的海滩等为条件,但局部地区也面临狭窄、陡峭的海滩。
常见类型:在热带-亚热带的华南海岸,受热带-亚热带海洋性季风气候的影响,发育以海岸前丘、横向沙丘、新月形沙丘、抛物线沙丘、纵向沙垄、海岸沙席和爬坡沙丘等类型为主的沙丘,面积约2378km2;在温带海岸,受温带海洋性季风气候的影响,沙丘形态以雏形前丘、横向前丘脊、草灌丛沙丘、抛物线沙丘、斜向沙脊、新月形沙丘、横向沙脊、纵向沙垄、海岸沙席和爬坡沙丘为主,面积逾700km2。
海岸沙地生态系统服务价值巨大,主要具有3个功能:海岸地区的天然防护屏障;生物多样性的保护基地;滨海旅游服务的基础。但同时又非常脆弱,受海平面上升和人类活动的双重胁迫,沙地表面植被破坏严重,海岸侵蚀加剧,生物栖息地不断消失,生态功能下降,自然灾害频发。海岸沙地面积虽然不大,但因多分布于人口密集、经济发达的沿海地区,植被消失后使得极端气候事件对海岸地区的破坏呈放大效应,严重制约区域经济与环境的可持续发展。海岸沙地生态系统除了海岸防护屏障、生物多样性保护及其滨海旅游服务功能之外,还有原材料、饮用水源地以及碳汇等功能。因此其既具有生态服务价值,也有经济开发价值,如何平衡二者的关系,对于海岸沙丘的保护至关重要。
4.沙漠:主要是指地面覆盖大量流沙的荒漠,风力作用很强,大多是沙滩或沙丘等风积地貌,沙下岩石也经常出现。沙粒来源于古代或现代的河流、湖泊和洪积扇的沉积物中的细颗粒物质或风化残积物中的细颗粒物质。
5.黄土高原:黄土堆积形成的高而平坦的地面。
黄土地貌 : 黄土高原地区、高原表层被黄土覆盖。在以流水侵蚀为主导的外力作用下,形成具有特征性的各种黄土地貌。主要有塬、梁、峁、川等地形以及千沟万壑、支离破碎的地表形态。
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