Question

碎屑物质的搬运与沉积作用

Answer 1

风化产物除了少部分残积在原地外，大部分物质都要在流水、冰川、风等外地质营力的作用下被搬运，最后在特定的环境中沉积下来。由于风化产物类型不同，故其搬动与沉积的方式也各异。

碎屑物质的搬运与沉积作用是一种机械作用，它受流体力学规律的支配。搬运碎屑的介质有流水、冰川、风、海湖波浪等，流水是陆地上最重要的搬运介质。

1.流水的搬运与沉积作用

碎屑物质在流水中被搬运的状况主要取决于两个因素：①碎屑本身的特点，如大小、形状、密度等；②流水能量的大小，主要决定于流速和流量。

在一般情况下，当流水的动能大于碎屑颗粒的重力和颗粒间的吸附力时，颗粒即可发生移动。在碎屑颗粒被搬运的过程中，流水作用于碎屑颗粒上有两种力，一种是推力，另一种是负荷力。推力是指流水所能移动碎屑颗粒大小的能力，它主要与水流的速度有关。实验证明，被推运碎屑颗粒的质量（m）与流水的速度（v）的六次方成正比，即m∝v⁶。负荷力是指流水所能搬运物质的总质量，它主要与流水的流量有关。例如浩瀚的长江，由于它的流量很大，所以每年能搬运970×10⁶t的碎屑物质。但它所搬运的碎屑粒度却不一定很大。山区奔腾的洪流，虽然搬运物质总量不多，但由于流速快，推力大，却能推动重达几十吨的巨石。

碎屑物质在流水中一般是以沿底部滚动或跳跃和呈悬浮状态等方式运移。若碎屑颗粒较粗，如砾石、砂等，主要是在河底以滚动或挪动的方式前进，或以跳跃的方式前进，这两种前进方式称为推移搬运。若碎屑颗粒较细，如粉砂、粘土等密度小的碎屑，它们的重力小于介质的浮力，不易沉到河底，而以悬浮状态前进，这种方式称为悬浮搬运。碎屑物质在被搬运的过程中，由于水动力条件的改变和碎屑粒度变小，被搬运的方式也会发生变化。

碎屑物质的沉积作用是因流水速度慢而发生的。当碎屑颗粒的沉降速度大于流速（若为悬浮搬运时，颗粒沉降速度大于平均流速的8%）时就会发生沉积。所以在河流的坡降变缓、支流汇入主流、河流入海等地段，由于流水速度突然变慢，常是碎屑物质沉积的最好场所。

碎屑颗粒的沉降速度一般与颗粒的大小、密度、形状以及水介质的性质有关。粒度粗、密度大、圆形的颗粒沉速大，反之则沉速小。

碎屑物质的沉积作用少部分开始于搬运阶段，大部分发生在搬运阶段的后期。实际上碎屑物质的搬运与沉积往往是互相穿插和重叠的。在它们之间难以划分截然的界限。

2.其他介质的搬运与沉积作用

（1）风的搬运与沉积作用

风的搬运作用主要表现在干旱的沙漠地带，其他地区虽然也可看到，但远不如沙漠明显。风力主要搬运沙粒、尘土等碎屑物质。沙粒主要是在地面及距地面0.5～1.5 m高度范围内以跳跃或滚动的方式被搬运；尘土则以悬浮状态被搬运。由于在风的搬运过程中选择性较强，磨蚀作用明显，所以风积物的分选和磨圆一般都很好。风成的粗碎屑，由于常遭到地面流沙磨蚀而具有特殊的棱面，通称风棱石。

风的搬运作用是一种面状运动，因而它的搬运量是很巨大的。现代陆地面积中达几千万平方千米的沙漠和近三百万平方千米的黄土，都是在近二百万年内主要由风力搬运而成。

当风速减低或遇障碍物时，风力变小，其所携带的碎屑物质，就会沉积下来。颗粒较粗的沙粒，搬运距离不远，就在附近堆积下来，形成风成沙堆积；颗粒细小的尘土，则飘扬到远处堆积下来，形成风成黄土，在平面上具有明显的分带性。

（2）冰川的搬运与沉积作用

冰川对碎屑物质的搬运方式是部分碎屑浮在冰面上或固结在冰块中呈悬浮搬运；另一部分碎屑则沿冰川谷底被拖运。冰川的搬运能力是很大的，它可以载运上千吨的巨大石块。

在冰川的末端由于蒸发和融化，冰体脱离冰川体系，被搬运的碎屑便作为终迹而堆积下来。此外，在冰川前进途中，若底部或两侧碎屑过多，冰川不足以将大量碎屑冻结在一起，也会导致冰运物中途停积。

冰碛物具有无分选性和无明显层理的特点，碎屑棱角显著，并常具有擦痕、压坑等特点。

3.碎屑物质在被搬运过程中的变化

碎屑物质在被各种地质营力搬运的过程中，由于颗粒之间或颗粒与基岩之间的相互摩擦、碰撞，进一步发生机械破碎，甚至产生化学分解而使碎屑在成分、粒度及外形上都发生显著的变化。

1）粒度（颗粒大小）的变化：随着搬运距离的增加，碎屑颗粒的粒度变化是由粗变细，颗粒大小则愈来愈趋于一致。在河流的上游，因为流速大，不同粒度的碎屑同时被搬运，随着搬运距离的增加，流速逐渐变慢，颗粒从大到小依次有规律地沉积下来。这种搬运的颗粒在不同的水动力条件下以不同的粒度级别分离（分别沉积）称为分选作用。

2）颗粒形态（圆度与球度）的变化：碎屑颗粒的形态包括圆度、球度及形状三个方面。圆度指颗粒的棱和角被磨蚀圆化的程度，球度指接近球体的程度。由于摩擦作用的结果，随着搬运距离的加长，碎屑颗粒的磨圆程度与趋近于球形的程度一般都是愈来愈高。但是碎屑颗粒的圆度与球度除与搬运距离的长短有关外，矿物的物理性质、碎屑颗粒的大小和形状对于颗粒的圆化和球度有影响。如粗粒的比细粒的易磨圆，硬度大和有解理的颗粒则不易磨圆等。此外，在搬运过程中仍然存在机械破碎作用，因而部分抵消了颗粒的圆化。

3）碎屑颗粒中矿物成分的变化：碎屑颗粒在被搬运的过程中，那些性质不稳定的矿物，如长石、铁镁矿物等，仍然继续崩解和化学分解，随着搬运距离的加长，数量会逐渐减少；而那些性质稳定的矿物，如石英，其含量就会相对增加，使矿物成分愈来愈单一。