高中地球科学/水蚀与沉积

河流和溪流通过将降落在陆地上的降水返回海洋来完成水文循环（图 10.1）。最终，重力是驱动力，因为水从山区流向海平面。部分水流经地表，部分水流经地下，形成 **地下水**。当这些水流动时，它们既进行侵蚀又进行沉积。您将了解到这些流动的水的侵蚀效应及其形成的沉积物。

课程目标

描述地表河流和溪流如何产生侵蚀。
描述河流和溪流留下的沉积物类型。
描述地下水流动产生的地貌。

河流和溪流的侵蚀与沉积

径流侵蚀

当溪流在地面上移动时，它们会输送风化的物质。溪流不断侵蚀其河岸，特别是在河曲的外侧弯曲处。其中一些物质以溶液形式携带。许多矿物质是离子化合物，易溶于水，因此水将这些元素作为溪流携带的 **溶解负载** 的一部分移到海中。当地下水渗透到土壤和岩石层时，矿物质会溶解并被带走。地下水贡献了溪流携带的大部分溶解成分。一旦元素完全溶解，它很可能被带到海洋，无论溪流的速度如何。在某些情况下，溪流水可能会被溶解物质饱和，在这种情况下，这些矿物质的元素可能会在到达海洋之前从水中沉淀出来。

河流和溪流移动风化物质的另一种方式是作为 **悬浮负载**。这些是作为固体随河流流动而携带的岩石碎片。与溶解负载不同，可以作为悬浮负载携带的颗粒大小取决于溪流的速度。当溪流流速更快时，它可以携带越来越大的颗粒。溪流可以携带的颗粒尺寸越大，溪流的 **能力** 就越大。如果溪流具有陡峭的坡度或 **坡度**，它将具有更高的速度，这意味着它能够在悬浮中携带更大的物质。在洪水阶段，河流流动得更快，并进行更多的侵蚀，因为增加的水量会增加溪流的速度。沙子、淤泥和粘土大小的颗粒通常构成溪流的悬浮负载（图 10.2）。当溪流减速时，无论是由于溪流的坡度降低还是由于溪流泛滥成灾并拓宽了其河道，溪流都会首先沉积它所携带的最大颗粒。

河流和溪流移动风化物质的最后一种方式是作为 **床负载**。这意味着虽然溪流中的水能够撞击和推动这些颗粒，但它无法将它们拾起并持续携带。床负载以这些颗粒被溪流床推动和滚动的方式命名，因为水流。偶尔，较大尺寸的颗粒会被撞击到溪流的主要流动部分，但随后它会沉回到溪流床，因为它太重而无法悬浮在水中。这被称为 **跃移**，我们将在本章的后面学习由风携带颗粒的运输。具有高速度和陡峭坡度的溪流会对溪流床进行大量下切，这主要通过构成床负载的颗粒的运动来实现。作为溪流床负载移动的颗粒不会连续移动，而是以小步或跳跃的方式移动，期间会间歇地保持静止。

溪流和河流侵蚀

当溪流将水从高海拔地区（如山脉）移到低海拔地区（如海洋）时，即海平面，溪流的工作发生变化。在高海拔地区，溪流只是开始的溪流，河道小，坡度陡峭。这意味着溪流将具有很高的速度，并且会进行大量的侵蚀其溪流床的工作。海拔越高，溪流离它最终与海洋交汇的地方越远。 **基准面** 是指溪流与海平面或静止水体（如湖泊或海洋）交汇的地方。溪流将继续下切其溪流床，直到它们到达基准面。

当溪流从高海拔山区移到更靠近海平面的低洼地区时，溪流离其基准面更近，并且在侵蚀其河岸的边缘方面比下切其溪流床方面做得更多。在大多数溪流中，在某个地方，溪流河道中会出现弯曲或弯曲，称为 **河曲**（图 10.3）。当溪流流向海洋时，它会侵蚀其外侧河岸的物质并沉积物质到河曲的内侧弯曲处（图 10.4）。这导致这些河曲随着时间的推移横向迁移。溪流河岸外缘的侵蚀开始了开挖洪泛区的过程，洪泛区是围绕溪流河道的平坦区域。

溪流和河流沉积

一旦溪流接近海洋，它就非常接近其基准面，现在沉积的物质比侵蚀的物质更多。正如您刚刚了解到的，河流沉积物质的一个地方是在河曲的内侧边缘。如果你决定去淘金，或者寻找来自旧城镇或文明的文物，你将会筛选这些沉积物。金是地球上密度最大的元素之一。溪流很懒，从不希望携带超出绝对必要的物质。它会首先掉落最重和最大的颗粒，这就是为什么你可能会在溪流沉积物中找到黄金的原因。想象一下，你需要携带一周所需的所有东西，步行几公里。一开始你可能根本不会介意你所携带的重量，但是当你感到疲倦时，你会首先想要卸下最重的东西！

当河流泛滥或溢出其河道时，河流流动的区域突然比它在河道中时的区域要宽阔得多，浅得多。这会降低溪流流动的速度，并导致溪流掉落大部分负载。依赖尼罗河周围洪泛区地区的农民依靠这些沉积物每年为他们的田地提供养分，因为河流泛滥成灾。在洪水阶段，河流还会建造天然堤防，因为最大尺寸的颗粒会在溪流河道边缘周围形成更高的地方（图 10.5）。

当河流与静止的水体或几乎平坦的地面相遇时，它会沉积其负载。如果这种情况发生在水中，河流可能会形成 **三角洲**。从其山区源头开始，在长达几公里的旅程中，河流携带侵蚀的物质，形成其溪流负载。河流突然在速度上急剧下降，并放下它一直在携带的大量沉积物负载。三角洲是相对平顶的，通常是三角形的沉积物沉积物，形成于大型河流与海洋交汇处。三角洲的名字来自希腊字母三角洲，它是一个三角形，即使并非所有三角洲都具有这种形状。当主流河道分裂成许多较小的 **分流河道** 时，就会形成三角形的三角洲。随着河道来回移动，放下沉积物并移到新的河道位置，会形成一个宽阔的三角形沉积物。

有三种类型的河床构成三角洲（图 10.6）。首先掉落的颗粒是最粗的沉积物，这些沉积物形成倾斜的层，称为 **前积层**，构成三角洲的前缘。再往平静的水中走，较轻、更细粒的沉积物会形成薄而水平的层。这些被称为 **底积层**。在洪水阶段，整个三角洲可以被更细的沉积物覆盖，这些沉积物将覆盖现有的三角洲。这些被称为 **顶积层**。这些形成最后，位于三角洲的其余部分之上。

并非所有大河在与海洋交汇处都会形成三角洲。三角洲的形成取决于波浪和潮汐的作用。如果水体平静，例如海湾或浅海，则可能形成三角洲。如果沉积物被带走，则不会形成三角洲。沿岸运输将沉积物带到海岸线并沿海岸线分布，形成了我们的海滩和屏障岛。

如果河流或溪流突然到达几乎平坦的地面，例如宽阔的平坦山谷或平原，则在斜坡底部会形成一个**冲积扇**(图 10.7)。冲积扇是当溪流突然失去速度时，粗粒沉积物形成的弯曲顶部、扇形沉积物。随着许多溪流通道穿过冲积扇的弯曲表面，冲积扇在平坦土地方向上呈曲线展开，并在沉积物沉积时形成和消失许多通道。冲积扇通常形成于较干旱的地区。

地下水侵蚀和沉积

并非所有降落在陆地上的水都会流经河流和溪流。下雨时，大部分水会渗入地下，并通过土壤中的孔隙以及岩石中的裂缝和断裂移动。这种水必然缓慢移动，主要受重力影响。然而，地下水仍然是一种强大的侵蚀力量，因为这种水会溶解固体岩石。如果您曾经探索过洞穴或见过天坑，您对地下水的功用有一定的了解（图 10.8）。

当地下水穿过矿物颗粒之间的空间时，它会溶解并带走不同的元素。某些类型的矿物质很容易被地下水溶解。雨水在穿过空气时会吸收二氧化碳 (CO₂)。二氧化碳与水结合形成碳酸。这种天然弱酸很容易溶解许多类型的岩石，包括石灰石。如果您曾经观察过抗酸药片在水中溶解，您就会看到这种类型的岩石被侵蚀的速度有多快。洞穴是自然界最壮观的侵蚀展示之一（图 10.9）。地下水在数年的时间里缓慢地工作，溶解并带走曾经是固体岩石的元素。首先它沿着小裂缝和断裂移动，逐渐扩大它们。随着时间的推移，长达多个足球场、高数十米的洞穴可能形成。

如果地下洞穴的顶部坍塌，就会形成**天坑**。一些天坑大到足以吞没一个家庭或附近几个家庭（图 10.10）。随着地下水溶解固体岩石，它会将这些矿物质溶解在溶液中，然后带走。当地下水通过开口滴落时，会形成几种有趣的形成类型。**钟乳石**是碳酸钙的冰柱状沉积物，当一层又一层方解石从天花板滴落时形成，覆盖着“冰柱”（图 10.11）。当富含矿物质的材料滴落到洞穴地板时，**石笋**会在洞穴地板上形成圆形的碳酸钙沉积物。钟乳石这个词有一个“C”，所以你可以记住它形成于天花板，而石笋中的“G”则提醒你它形成于地面。如果钟乳石和石笋连接在一起，它们会形成一个柱子。参观洞穴的奇观之一是见证这些令人惊叹、奇特迷人的结构的美景。洞穴还产生了一种美丽的岩石类型，由碳酸钙形成，称为**石灰华**。当充满碳酸钙的地下水突然沉淀出来时，就会发生这种情况，作为矿物方解石或文石。产生石灰华的矿泉可以是温泉，也可以只是温水，甚至可能是冷水（图 10.12）。

当地下水中含有大量碳酸钙时，我们称这种水为“硬水”。如果您所在地区的用水是硬水，您可能很难让肥皂起泡或产生肥皂泡。硬水也可能带有味道，有些人可能不喜欢这种味道，而更喜欢纯净水。如果您的水是“硬水”，您可以在饮用前用过滤器处理您的水。沸石是帮助吸收水通过过滤器时从水中吸取离子的矿物。当水通过过滤器时，它的味道很好！