有着约46亿年历史的地球一直是一个充满活力的星球。地壳内部和地球表面始终在不断变化和发展着。
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这些发展变化由自然动力造成,地质学家将其称为地质营力。由地质营力引起地壳物质组成、内部结构和地表形态变化与发展的作用,称为地质作用。
一些地质作用总是进行得十分猛烈,如火山喷发;另一些则进行得极其缓慢, 如岩石风化,这些地质作用是如何产生的?又具有什么特征?
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一、风化作用
风化作用是指地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程。
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风化作用发生在原地,不包含物体移动,不能与侵蚀作用混淆。按性质可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。
物理风化作用( 或称机械风化作用)是指由于(大气)温度变化等自然因素的影响,使岩石在原地发生碎裂的过程。
物理风化作用(图源@Till Niermann)
引起物理风化作用的主要因素有温差风化、冰劈作用、盐类结晶(盐风化)等。其中温差风化通常发生在类似沙漠等有很大每日温差的地方。
盐风化(图源@ Not home)
温度在日间升高,在夜间则急剧下降,如此长期反复作用使矿物之间及矿物本身产生裂隙。裂隙逐渐扩大,导致岩石表层出现逐层剥离。
沙漠(图源@ Biomes - Terrestrial)
在高寒地区和温带严冬季节冰劈作用特别突出。白天水渗入填满岩石裂缝,夜晚再冻结。冰体的长期反复挤压将使裂缝扩展而导致岩石崩解、 垮落。
冰劈作用
化学风化作用是指在大气 水和水溶液的作用下岩石发生的化学分解过程。如水溶液可通过溶解、水化、水解、碳酸化等方式促使岩石化学风化。
化学风化作用生物风化作用可分为生物物理风化和生物化学风化两类。生物物理风化表现为生物对岩石的机械破坏。如植物根部在裂隙中生长引起岩石崩解的根劈作用。
根劈作用(图源@image.baidu.com)
由于生物活动引起岩石、矿物的化学成分发生变化而使其遭受破坏的过程,称为生物化学风化作用。如细菌新陈代谢分泌出酸类溶液腐蚀岩石,从而改变岩石的性质、结构和成分。
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二、地面流水的作用
在陆地表面上流动的水称为地面流水。其主要来源为大气降水,其次是冰雪融水和地下水以及活动的湖水。
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在斜坡上形成的,向低处流动的薄水层称为坡流,是一种暂时性无固定水槽的地面细流。其在流动过程中对坡面产生剥皮式的破坏作用,称为洗刷作用。
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坡流向小沟和山涧汇集,形成一股较大线状水流,称为洪流。洪流猛烈冲刷沟谷内岩石,使冲沟逐渐加长、 加深,这种破坏作用称为冲刷作用。
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洪流由于流速快,具有很强搬运能力。如山洪暴发,携带大量泥砂、砾石奔腾倾泻而下,于冲沟出口处堆积形成洪积物。
菲律宾朗芒芽地洪水(图源@Philtoyota)
洪积物在沟口堆积多、厚,颗粒粗大;愈向外堆积就愈少、薄,颗粒细小,具有明显分带性,层理发育较差。
洪积物(图源@AGU)
坡流与洪流为暂时性水流,而河谷中河流一般为常流水。河流对河床的侵蚀按其侵蚀作用的方向可分为底蚀作用、 侧蚀作用。
河流阶地的形成
河流是陆地上最强的搬运工,搬运能力大小取决于流速和流量。被机械搬运的碎屑物主要有悬移、推移、 跃移3种运动方式。
河流搬运作用
当河流流量、流速减小,河流携带的机械搬运物质沉积下来。该沉积物一般具良好的分选性、较好的磨圆度、一般发育清晰的层理等特点。
三、地下水的作用
地下水在参与自然界水圈循环的运动过程中,也不断地进行着地质作用,是重要的外营力。
地下水(图源@TLWVC)
地下水在岩石裂隙或土壤空隙中流动较慢,因此其机械冲刷能力较小,但破坏作用不能小视,常酿成滑坡、黄土湿陷等地质灾害。
滑坡(图源@Raymond D. Petersen )
地下水缓慢地流动在土壤空隙和岩石的裂隙中,能较充分地溶解其流径区的化学成分。
可溶性岩石在地下水和地面流水的共同作用下,在其演化的过程中所形成的种种地质现象,称为岩溶( 亦称喀斯特)现象。
喀斯特地貌(图源@Britannica)
岩溶现象中最典型、最常见的岩溶地貌有溶沟与石芽、漏斗与落水洞、溶洞与地下河、天生桥和峰林等。
喀斯特地貌(图源@SUCCESS HUB)
四、湖泊的作用
湖泊与河流、海洋相比较为平静,但也在不断运动着,也是破坏和改变地貌的一种外营力。
由于湖水运动较缓慢,其剥蚀和搬运能力远弱于其他外动力地质作用。但它作为陆地上的低洼静水环境,却是沉积的良好场所。
(图源@The World Economic Forum)
因此,湖泊的地质作用以沉积为主,主要可分为机械、化学、生物三种沉积作用。
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湖泊的机械沉积作用主要是指由河流搬运来的碎屑及少量由湖浪冲蚀破坏的碎屑的沉积。一般较粗物质沉积在湖岸边缘,愈向湖心沉积物愈细。
湖相沉积(图源@landscape.soilweb)
湖相沉积物发育有良好的水平层理。湖泊由于泥沙日益淤积,湖底不断填高,可能导致湖水变浅,最后整个湖泊被淤塞而消亡。
湖相沉积(图源@landscape.soilweb)
湖泊化学沉积作用常体现在湖内盐分变化上。随着湖水蒸发,水中盐分浓度过饱和,多余的盐分就会从湖水中结晶出来,一层层地沉积于湖底。
盐滩(图源@The Virgin Atlantic)
淡水湖中生长着大量藻类和微生物,这些生物死亡后堆积于湖底,与黏土混合形成腐泥,属于湖泊的生物沉积作用 。
藻类(图源@ Lake George)
编辑:张希阳
校对:张 凡
审核:陈 萍
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