上两期介绍了“蛇曲”“牛轭湖”,而这些因河流产生的地质作用和地质现象,除了用来观察地球上的地形地貌,对我们探寻地外星球水源也具有十分重要的参考意义。不可思议吧!地质科学家们曾在火星探测号传来的照片中发现,火星有类似地球上河流造成的“牛轭湖”这种结构。而这,也从另一方面佐证了火星上曾经有水流。还记得2020年7月23日12时41分,在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空的,天问一号任务火星车祝融号吗?不知道目前进入休眠状态的它,是否也曾“开眼看宇宙”,见识过了火星上的山川河流遗迹,心满意足地沉寂在沙尘之中,等待某一阵狂风拍走身上的尘土。
(火星水手号峡谷遥感影像)
如上图所示“火星最大伤痕”——水手号峡谷,在这座绵延4500公里的峡谷中,科学家们发现留有明显的洪水侵蚀痕迹,这也意味着远古时期的火星,极有可能存在大量的液态水,甚至水手号峡谷原本不是峡谷,而是类似于马里亚纳海沟的存在。
当然,这都是地球之外的地质科学了,今天我们继续学习河流的搬运作用和沉积作用,试着去思考:火星表面这些古老的沟壑,到底是不是流水搬运形成的呢?
一、河流的搬运作用
(一)流水质点的运动方式
先讲讲流水质点是什么,是指微小体积内所有水分子的总体,其宏观特性就是大量分子的统计平均特性,且具有确定性。流体具有两种流动形式:
一种是质点呈平行层状,不互相混合,流动的层与层之间界线不交错,称为层流。日常生活中,我们看到的一动不动的水柱,看似静止实则流动,浑如一根呈抛物线轨迹的冰棍,这就是一个标准的层流。
另一种是质点以复杂的流线型式交错,质点相互混合,称为紊流。
河水的流动形式基本都是紊流,只有在流速非常缓慢,或水很浅,河床底部较平滑时才会发生层流。河流流水具有紊流性质,能对碎屑物进行有效的搬运。
(二)物质搬运的方式
流水搬运物质的方式有底运、悬运和溶运三种。
底运又称牵引搬运,是指河床中的砂与砾等较粗物质,以滚动、滑动、拖移等方式沿河床底部的搬运。
悬运指黏土、粉砂等细小颗粒,由于流水的紊流作用而呈悬浮状态进行搬运。它是河流搬运物质的主体。
溶运指易溶岩石及矿物溶解于河水中,以离子状态进行搬运。
(三)河流的搬运能力和搬运量
河流能够搬运多大粒径碎屑的能力,称为河流的搬运能力,它受河流流速的制约。长江中下游在一般的流速下携带的仅是黏土、粉砂和砂,但数量巨大。相反,一条快速的山间河流可以携带巨砾,但搬运量很小。
二、河流的沉积作用
为什么会有河流的沉积作用呢?河流的溶运物及部分悬运物,往往要待搬运入湖、海以后,通过湖、海水的作用才会发生沉淀;而河流底运物及部分悬运物可通过侵蚀、沉积的反复过程不断向河口方向移动,并在河谷的适当位置,如在河口处最终沉积下来。具体原因如下:
(一)沉积发生的原因
流速降低:在河道由狭窄变为开阔的地段、河流弯道的凸岸、支流与主流的交汇处、河流的泛滥平原上、河流的入湖、入海处等等,均会发生流速明显降低的现象。
流量减少:其原因很多,如遇枯水期、河流被袭夺、在干早区河水遭受强烈蒸发等。
河流超负:山崩、滑坡以及洪水等将大量碎屑物注入河床,或单纯由于流量减少,均可使河流超负,使较粗的碎屑物在河床中沉积下来,这种沉积过程称为加积作用。
河流底部平坦:河床底部在某些地段变得比较平坦,导致涡流减弱,容易发生沉积。
(二)冲击物的地貌类型
心滩:是河床内的沉积地貌,在平水期高出水面,洪水期被淹没。心滩的形成主要是在宽河段由双向环流作用或者主、支流的相互顶托而形成,外来障碍物也可以形成心滩。
边滩:即点沙坝,是弯道环流将凹岸掏蚀的物质带到凸岸沉积形成的小规模沉积体。河漫滩:边滩变宽、加高且面积增大的结果。
三角洲:由河口部位的沉积体所构成的形态。典型的三角洲见于尼罗河口,因其外形类似希腊字母“△”得名。河流入海时,流速骤减,河水和海水混合,河水的动能传输给海水;因磨擦作用,动能被消耗,河水消散,遂发生沉积。
(心滩和边滩)
通过今天的学习,大家应该对河流的搬运作用和沉积作用有了一定的了解吧,大家可以运用所学的知识,不仅研究身边的河流地貌,还可以试着去分析地外星体的地质构造,学而思,学而用。