風(fēng)的地質(zhì)作用——地大熱能

  風(fēng)是一種很普遍的自然現象，是最廣泛分布的外力地質(zhì)作用之一。風(fēng)的地質(zhì)作用可以 發(fā)生在陸地的許多地區，但以干旱氣候區表現得最為強盛。因為在這些地區降水稀少且分 配不均，多以暴雨形式降落，蒸發(fā)強烈，年蒸發(fā)量超過(guò)降水量的數倍，植被稀少，日照強 度大，晝夜溫差大，物理風(fēng)化強烈。這些自然條件大大地促進(jìn)和加強了風(fēng)的作用，使它成 為塑造當地地表形態(tài)的主要外動(dòng)力。

 

  風(fēng)的地質(zhì)作用風(fēng)的地質(zhì)作用主要包括風(fēng)的侵蝕作用、搬運作用和沉積作用。

 

  (1)侵蝕作用：風(fēng)以自身的壓力和所夾帶的砂粒對地表巖土進(jìn)行沖擊和磨蝕的過(guò)程 稱(chēng)為風(fēng)的侵蝕作用，包括吹蝕作用和磨蝕作用兩種形式。

 

  吹蝕作用：吹蝕作用又稱(chēng)吹揚作用，是依靠氣流的沖擊力和紊流作用，將暴露 在地表上的松散物質(zhì)吹離地面的過(guò)程。吹蝕強度的大小取決于風(fēng)力大小、地表碎屑物質(zhì)的 粒徑和聯(lián)結程度、地面濕度、地面起伏和植被情況等因素。風(fēng)速愈大，地面愈干燥，植被 愈稀少，組成地面顆粒直徑愈小愈分散，吹蝕作用則愈強烈。

 

  磨蝕作用：風(fēng)沙沿地面運動(dòng)時(shí)，對地表物質(zhì)的沖擊、摩擦和磨損的作用，稱(chēng)為 磨蝕作用。磨蝕作用的強度也取決于風(fēng)力的大小與地面的性質(zhì)，風(fēng)速愈大，風(fēng)沙中作為磨 蝕工具的碎屑物質(zhì)愈多，組成地面巖石愈軟弱，裂隙愈發(fā)育，磨蝕作用愈劇烈。一般來(lái)講， 只有大于0.2mm的砂粒才有明顯的磨蝕作用，而這樣的顆粒在強風(fēng)的條件下才能被吹到 3——4m的高度，所以，吹蝕作用受高度的限制，在地表部分，磨蝕作用最顯著(zhù)。在某些沙 漠地區，電線(xiàn)桿下部被磨蝕成凹槽，甚至被磨蝕吹斷；古老建筑的下部常常有類(lèi)似的磨損 凹槽。

 

  實(shí)際上，風(fēng)的吹蝕作用和磨蝕作用是同時(shí)進(jìn)行的，兩者相互聯(lián)系是風(fēng)蝕作用的有機結 合體。無(wú)吹蝕作用吹起砂粒，根本談不上磨蝕作用，而風(fēng)沙的沖擊、磨損反過(guò)來(lái)也加強了 吹蝕作用。但在不同的條件下，吹蝕和磨蝕的表現是不一樣的，在基巖裸露地區，磨蝕作 用較為明顯；而在沙土覆蓋地區，吹蝕作用就顯得更為突出。

 

  風(fēng)蝕作用的不斷發(fā)展，使地面逐漸降低。如同河流下蝕作用一樣，風(fēng)蝕作用也有一個(gè) 基準面，就是當地地下水位。因為地面下降達到地下水位時(shí)，土顆粒濕度較大，不會(huì )發(fā)生 吹蝕作用，同時(shí)由于地下水的出露，植物生長(cháng)茂盛，阻止了風(fēng)蝕的進(jìn)一步發(fā)展。沙漠中出 現的一片片綠洲和湖盆，往往就是這樣形成的。

 

  搬運作用：地表松散的碎屑物質(zhì)，不斷地隨風(fēng)力由源地運移到別處的作用，稱(chēng) 為風(fēng)的搬運作用。根據風(fēng)力的大小，碎屑物質(zhì)的運動(dòng)形式也有推移、躍移和懸移三種形式。 在一定的風(fēng)力下，不同粒徑的物質(zhì)有不同的運動(dòng)方式，而同一粒徑的物質(zhì)，在不同的風(fēng)力 條件，也表現為不同的搬運方式。如顆粒較大的物質(zhì)，在較小的風(fēng)力條件下，表現為推移 質(zhì)；而在較大風(fēng)力條件下，有可能表現為躍移質(zhì)或懸移質(zhì)。

 

  根據我國沙漠的野外觀(guān)測，在離地面2m處，風(fēng)速達4——5m/s時(shí)，風(fēng)將地面上顆粒為

 

  0.1?0.25mm的細砂顆粒揚起隨風(fēng)吹走，即形成風(fēng)沙流。風(fēng)沙流中的含沙量隨高度的增加 而減少，顆粒粒徑也隨高度的增加而減少。就含沙的重量而言，無(wú)論風(fēng)力多大，在風(fēng)的搬 運過(guò)程中，以躍移方式為主（占70%——80%)，推移次之（占20%)，懸移最少（一般不超過(guò)10%)，使風(fēng)沙流中風(fēng)運物質(zhì)重量垂直分布，出現下多上少。

 

  和流水地質(zhì)作用一樣，風(fēng)的搬運作用具有明顯的分選性，大于2mm的礫石多沿地面 滾動(dòng)或蠕動(dòng)；0.2?2mm的砂粒多在距離地面30cm的地帶內躍移前進(jìn)；小于0.2mm的細 砂、粉砂、黏土顆粒則呈懸浮狀態(tài)隨風(fēng)做長(cháng)距離運動(dòng)。如果是極細的塵土，則可以呈懸浮 狀態(tài)被風(fēng)吹到很遠的地方，待風(fēng)停息后逐漸沉積到地面上。風(fēng)沙的搬運能量巨大，一次大 風(fēng)暴的侵蝕，在大面積的地面上，黃沙滾滾，塵土飛揚，可以搬運成千上萬(wàn)噸物質(zhì)。在第 四紀以來(lái)，在長(cháng)期的風(fēng)力搬運下，地球上形成了浩瀚的沙漠和莽莽黃土。

 

  沉積作用：由于風(fēng)力的減弱，或因地表的山脈、森林、草叢、建筑物的阻擋， 風(fēng)的搬運能力降低，風(fēng)的搬運物便逐漸堆積下來(lái)，形成風(fēng)積物，為風(fēng)的沉積作用。

 

  由于風(fēng)的分選性作用，風(fēng)積物在平面上的分布具有分帶性，從風(fēng)源開(kāi)始沿風(fēng)的前進(jìn)方 向，風(fēng)積物的粒徑由粗變細，依次為細礫帶、粗砂帶、中砂帶、細砂帶、粉土帶等。我國 西北地區盛行西風(fēng)，風(fēng)積黃土的粒徑分布呈由西北向東南變細的特征。

 

  2.風(fēng)沙地貌風(fēng)對地表巖石和松散堆積物的侵蝕、搬運和堆積過(guò)程中所形成的地貌，

 

  稱(chēng)為風(fēng)沙地貌。它包括風(fēng)蝕地貌和風(fēng)積地貌兩類(lèi)。

 

  (1)風(fēng)蝕地貌：由于風(fēng)蝕作用只限于地表附近的范圍內，所以風(fēng)蝕地貌在近地面處 最明顯。風(fēng)蝕地貌包括雅丹地貌、風(fēng)蝕城堡、風(fēng)蝕柱、風(fēng)蝕蘑菇、風(fēng)蝕洼地、石窩等。

 

  (a)風(fēng)蝕城堡：干旱地區的水平巖層，經(jīng)過(guò)長(cháng)期風(fēng)蝕分割后殘留的孤立平頂小丘， 風(fēng)蝕城堡形似片段的城墻，很像一座毀壞的古城，稱(chēng)為風(fēng)蝕城堡。這種地貌在 青海柴達木盆地內有廣泛的分布。

 

  (b)雅丹地貌：干旱地區的沖洪積平原、湖積平原上，由于湖水干涸，黏性土干縮 開(kāi)裂，主要風(fēng)向沿裂隙不斷吹蝕，使裂隙逐漸擴大形成溝槽，在溝槽之間形成高幾米或十 余米的陡壁和垅脊，順主風(fēng)向延伸較遠，溝槽內常為泥砂所充填。這種地貌在新疆羅布泊 北岸的雅丹地區最典型，稱(chēng)為雅丹地貌。

 

  圖3 -12雅丹地貌

 

  風(fēng)蝕柱、風(fēng)蝕蘑菇：在基巖分布區，如垂直裂隙發(fā)育，經(jīng)長(cháng)期的風(fēng)蝕作用后， 巖體沿節理分離，就會(huì )形成一些孤立的石柱，稱(chēng)為風(fēng)蝕柱。其大小高低不一，有單獨的， 也有成群分布的。如果基巖構造水平，下部巖性較軟弱，近地面的風(fēng)蝕作用強烈，結果下 部比上部磨損大，形成頂部大、下部較細的菌狀巖體，稱(chēng)為風(fēng)蝕蘑菇。

 

  風(fēng)蝕洼地：在松散物質(zhì)堆積區，經(jīng)風(fēng)蝕作用后，常形成寬廣而輪廓不太明顯的 洼地，稱(chēng)為風(fēng)蝕洼地。這種洼地外形呈長(cháng)橢圓形，長(cháng)軸與主風(fēng)向一致。有的洼地呈新月形， 自地面向下凹陷，甚至達到潛水面。背風(fēng)坡較陡，常超過(guò)30°，迎風(fēng)坡較緩。風(fēng)蝕洼地一 般深度不超過(guò)10m，長(cháng)度在1——2km之間。在我國青海柴達木盆地西部廣泛發(fā)育。

 

  (c)風(fēng)蝕石窩：在陡峭的巖壁上，由巖石的差異風(fēng)化和風(fēng)蝕作用形成的大小不等、 形狀各異的洞穴和凹坑，使巖石具有蜂窩結構，稱(chēng)為風(fēng)蝕石窩。這種石窩的直徑可達20cm， 深度約10——15cm，多分布在花崗巖或砂頁(yè)巖石壁上。

 

  (2)風(fēng)積地貌：風(fēng)成沉積物主要有沙質(zhì)沉積和塵土沉積兩類(lèi)。沙質(zhì)沉積是指風(fēng)積作 用形成的各種沙丘；塵土沉積是指顆粒較細的塵土呈懸浮狀態(tài)被風(fēng)力搬運，在某些地帶沉 積下來(lái)，形成著(zhù)名的黃土地貌。由于風(fēng)的分選性強，這兩類(lèi)沉積物分別在不同的地帶沉積， 形成不同的沉積地貌。

 

  沙丘：沙丘是沙漠地區最基本的地貌形態(tài)，沙丘的形成和發(fā)展是在干旱氣候下風(fēng)和沙 質(zhì)地表的相互作用，并受地形、地面物質(zhì)和植被條件等因素等綜合影響的產(chǎn)物，由于這些 因素在各地不同，因此產(chǎn)生多種類(lèi)型的沙丘。

 

  (a)新月形沙丘：在單一方向的風(fēng)的作用下，形成的一種平面上呈新月?tīng)畹纳城穑?稱(chēng)為新月?tīng)钌城?。它的剖面的兩坡不對稱(chēng)，迎風(fēng)坡凸出，坡度較?。?0°——20 ° )，背風(fēng)坡坡形下凹，坡度較大（28°——34°，相當于沙土的休止角）。新月形沙丘在平 面上狀如新月，其兩側沿順風(fēng)向延伸著(zhù)對稱(chēng)的兩翼，兩翼之間的交角取決于主風(fēng)速的大小。 風(fēng)速愈大，交角愈小。這種沙丘高度不大，一般不超過(guò)15m,個(gè)別的可達30?40m,沙丘 的寬度可達100——300m。

 

  新月形沙丘在風(fēng)力的作用下，還能順風(fēng)移動(dòng)。這時(shí)迎風(fēng)坡的砂粒被風(fēng)帶到沙丘頂部， 當達到丘脊后會(huì )順著(zhù)背風(fēng)坡滾落到坡腳堆積下來(lái)，接著(zhù)后來(lái)的沙子又重新覆蓋在上面，這 樣迎風(fēng)坡的沙子一層層地被剝去，后在背風(fēng)坡一層層地堆積下來(lái)，于是沙丘不斷地前進(jìn)。

 

  沙丘的移動(dòng)速度主要受風(fēng)力、風(fēng)的持久性、沙丘高度、植被狀況、沙丘濕度、地形起 伏程度等因素的影響。新月形沙丘的移動(dòng)速度一般每年2?4m，個(gè)別的可以達到40m，甚 至更快。新月形沙丘是風(fēng)積地貌中最普遍的一種地貌形態(tài)，分布廣泛。

 

  由于新月形沙丘的不斷擴大，或因不同大小沙丘移動(dòng)速度的差異，使兩個(gè)或兩個(gè)以上 新月形沙丘連接起來(lái)，形成新月形沙丘鏈。規模巨大的沙丘鏈，在其緩長(cháng)的迎風(fēng)坡上，往 往又形成次一級的新月形沙丘，形成復合沙丘鏈，長(cháng)度可達10km，高度達100m以上。在 北非的撒哈拉和我國的塔克拉瑪干沙漠，都有廣泛的分布。

 

  上述這類(lèi)沙丘的延展方向和風(fēng)的方向垂直，一般將這類(lèi)沙丘稱(chēng)為橫向沙丘。

 

  縱向沙壟：在單向風(fēng)或幾個(gè)方向相近的風(fēng)的作用下，形成沿主風(fēng)箱延伸的壟狀 堆積地貌，稱(chēng)為縱向沙壟。這種沙壟在縱方向上延伸較遠，呈沙脊起伏；在橫剖面上不同 部位有較大變化，前端具有明顯的側向迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡；中部具有兩個(gè)對稱(chēng)的緩坡；后端 呈現相當平緩而對稱(chēng)的剖面。

 

  縱向沙壟的規模因地而異，在我國西北沙漠地區，一般高十余米至數十米，長(cháng)度數百 米至數千米；北非撒哈拉中縱向沙壟，可高達100——300m。

 

  格狀沙丘：在兩個(gè)風(fēng)向相互垂直的風(fēng)力作用下，即可形成格狀沙丘。沙丘呈縱 橫交錯，狀如方格，沙丘之間有較深的洼地，這類(lèi)沙丘在騰格里沙漠東南部最為常見(jiàn)，因 為這里盛行西風(fēng)，形成了近南北向的新月形沙丘鏈；而后主風(fēng)在賀蘭山前受阻轉為東北風(fēng)， 因此在沙丘鏈之間形成短小的沙埂，構成格狀沙丘。

 

  金字塔狀沙丘：在風(fēng)力均勻的幾個(gè)方向風(fēng)的作用下，發(fā)育的一種沙丘類(lèi)型。在 高山山前地帶，氣流向前運動(dòng)時(shí)受到山地的阻擋，使氣流發(fā)生干擾，形成巨大的旋渦，同 時(shí)又受到山前局部氣流的影響，因而風(fēng)向復雜，便堆積成尖錐狀的金字塔狀沙丘，如我國 昆侖山北麓就有這類(lèi)沙丘分布。

 

  黃土地貌：黃土是第四紀時(shí)期干旱氣候條件下形成的一種松散堆積物。典型的黃土是 由風(fēng)的搬運、堆積而成。黃土呈灰黃色或棕黃色，質(zhì)地均勻，以粉粒（0.05——0.005mm) 為主，一般占總重量的50%以上；黏粒（小于0.005mm)和砂粒（大于0.05mm)的含量 較少。結構疏松，孔隙大，無(wú)層理，垂直節理發(fā)育。黃土具有獨特的工程性質(zhì)：于燥時(shí)強 度較大，遇水時(shí)結構發(fā)生破壞，產(chǎn)生濕陷變形，具有濕陷性。黃土經(jīng)剝蝕、搬運、再沉積 形成的黃土，具有明顯的層理，稱(chēng)為次生黃土。

 

  黃土在世界上分布廣泛，主要分布在干旱的中緯度地區。中國黃土大致沿昆侖山、秦 嶺以北、阿爾泰山、阿拉善和大興安嶺一線(xiàn)以南分布，構成北西西一南東東走向的黃土帶。 黃土帶的東端向南北兩個(gè)方向展布，北自松嫩平原北部（典型黃土北起遼西及熱河山地一 帶），南達長(cháng)江中下游，處于北緯30°?49°之間，而以北緯34°?45°之間的地帶最發(fā) 育、厚度最大、地層最全，構成中國黃土的發(fā)育中心。

 

  關(guān)于黃土分布面積的估算，不同學(xué)者先后提出過(guò)不同的結果。依據劉東生等1965年 出版的《中國黃土分布圖》，黃土分布面積為440000km2，黃土狀巖石面積為191840km2， 兩者共為632520km2。如將黃土與黃土狀巖石與我國陸地面積進(jìn)行比較，則黃土占陸地總 面積的4.4%，而黃土狀巖石占1.9%左右；王永炎（黃土圖集）測得黃土面積為631000km2。

 

  黃土的分布面積以黃河中游地區最大，占中國黃土總面積的72.36%;其次是新疆塔 里木盆地，為9.03%;分布面積最小的是河西走廊，僅占0.35%。隨著(zhù)工作的深入和資料

 

  不斷充實(shí)，黃土分布范圍和面積必將還有一些新的變化。

 

  黃土高原是指位于中緯度地區的黃河中上游地區，大致沿長(cháng)城以南，秦嶺以北；西起 日月山，東到太行山東麓，行政上包括了陜、甘、寧、青、晉、魯、豫七?。▍^）的廣大 范圍。

 

  黃土地貌是在多種內外力地質(zhì)作用因素綜合作用下形成的。一方面黃土大面積覆蓋在 地表，所以黃土地貌基本上繼承了古老地貌的形態(tài)特征，但同時(shí)修飾和柔和了古地貌的起 伏，使之具有較為緩和的外形。另一方面，諸多外力因素如暴雨沖刷、坡面侵蝕、流水切 割、冰凍風(fēng)化以及人類(lèi)的活動(dòng)，又改變著(zhù)黃土地貌的外形，使其具有不同的特征，產(chǎn)生了 各種類(lèi)型的黃土地貌，歸納起來(lái)共分為三類(lèi)：黃土溝谷地貌、黃土溝間地貌和潛蝕地貌。

 

  黃土溝谷地貌：黃土地區的溝谷十分發(fā)育，地面被切割得支離破碎，形成千溝 萬(wàn)壑現象。按照黃土溝谷的形成、發(fā)展階段、形態(tài)和規模大小，溝谷地貌有許多類(lèi)型。有 初期發(fā)育的細溝和切溝；有規模較大的沖溝；還有規模更大的河溝。從細溝、切溝、沖溝、 河溝的發(fā)展過(guò)程，就是小溝谷發(fā)展成大溝谷，大溝谷發(fā)展成經(jīng)常流水的河谷的過(guò)程。黃土 地區的溯源侵蝕十分強烈，尤其是暴雨時(shí)，溝頭進(jìn)展非常迅速。如陜西董志塬上的東溝溝 頭溯源侵蝕速度達每年5m，1947年6月，8h的降雨量為132mm，使馬家集至雷家胡同一 帶的溝頭推進(jìn)了 10m。

 

  黃土溝間地貌：溝間地貌在我國黃土地區廣泛分布，可分為塬、梁、峁三種類(lèi)

 

  型。

 

  黃土塬：黃土塬是指由黃土覆蓋的、范圍較廣的平坦高地。其特點(diǎn)是外形呈平臺狀， 地面平坦，邊緣地帶由于受到溝谷侵蝕影響而變得支離破碎，參差不齊。黃土塬的面積較 大，一般數十平方千米，如隴東的董志源，海拔1400m，長(cháng)80km，最寬處40km。

 

  黃土梁：黃土梁是指由平行于河谷的長(cháng)條狀黃土高地，頂面平坦，一般是由兩條平行 的溝谷分割黃土塬形成的。梁的頂面平坦者稱(chēng)為平梁；緩慢起伏的稱(chēng)為條梁；梁的脊線(xiàn)起 伏較大，有明顯的土丘和鞍部的稱(chēng)為峁梁。我國黃土地區，許多梁的形成與堆積前的地形 有關(guān)，當時(shí)古地面已具有梁的輪廓，然后黃土堆積其上，又受到近代流水的侵蝕所致。

 

  黃土峁：黃土峁是指孤立的黃土丘，是河谷進(jìn)一步分割黃土梁而形成的饅頭狀丘陵。 峁坡呈凸形斜坡，坡度一般在20°左右。黃土峁常分布在切割較深的河流下游地區或河流 的交匯處。

 

  黃土潛蝕地貌：地表水沿黃土的裂隙和孔隙下滲，進(jìn)行機械侵蝕和潛蝕，帶走 了部分土粒和膠體物質(zhì)，使黃土的孔隙增大，形成洞穴。經(jīng)過(guò)流水和重力地質(zhì)作用，引起 洞穴的塌落，形成黃土特有的潛蝕地貌，亦稱(chēng)黃土喀斯特地貌。黃土潛蝕地貌主要有以下 幾種：

 

  黃土碟：黃土碟是一種近似碟形的洼地，是由于地表水均勻下滲侵蝕黃土后，土層上 部被掏空，在重力作用下，土層被均勻地壓密，使地面均勻下沉。黃土碟深度一般僅數米， 直徑10?20m，多分布在平緩的地面上或溝頭。

 

  黃土陷穴：黃土陷穴是地表水匯集到黃土節理裂隙中進(jìn)行潛蝕作用使黃土塌陷而形成 的一種穴狀洼地。陷穴在黃土地區分布很廣，多分布在地表水容易匯集的溝間地邊緣地帶 和谷坡的上部，特別是切溝和沖溝的溝頭附近最為發(fā)育。根據陷穴的形態(tài)特征，可分為豎 井狀陷穴、漏斗狀陷穴、串珠狀陷穴三種。豎井狀陷穴呈井狀，口徑小而深度大，主要形 成于地形相對高差較大，黃土厚度大，有利于水流匯集的黃土塬邊緣地帶；漏斗狀陷穴呈 漏斗狀，深度小，主要分布于谷坡上部和梁峁的邊緣地帶；串珠狀陷穴是由多個(gè)陷穴連成 一體，在陷穴的底部常有孔道相通，多分布在溝床上或斜坡上。黃土陷穴是溝頭侵蝕的方 式之一。

 

  黃土橋：由兩個(gè)或多個(gè)陷穴串通后，其表面沒(méi)有塌陷的部分，形成的橋狀地貌，稱(chēng)為 黃土橋。黃土橋塌陷后又可發(fā)展為溝谷。

 

  黃土柱：流水不斷地沿垂直裂隙進(jìn)行侵蝕和沖刷，使黃土發(fā)生崩塌，逐漸分離成柱狀 的殘留土體，稱(chēng)為黃土柱。黃土柱一般高度為幾米至十幾米，由于頂部受水的面積較小， 不易被流水破壞，所以可以保留數十年甚至上百年。