风的地质作用——平博·PINNACLE中国热能

  风是一种很普遍的自然现象，是最广泛分布的外力地质作用之一。风的地质作用可以 发生在陆地的许多地区，但以干旱气候区表现得最为强盛。因为在这些地区降水稀少且分 配不均，多以暴雨形式降落，蒸发强烈，年蒸发量超过降水量的数倍，植被稀少，日照强 度大，昼夜温差大，物理风化强烈。这些自然条件大大地促进和加强了风的作用，使它成 为塑造当地地表形态的主要外动力。

 

  风的地质作用风的地质作用主要包括风的侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。

 

  (1)侵蚀作用：风以自身的压力和所夹带的砂粒对地表岩土进行冲击和磨蚀的过程 称为风的侵蚀作用，包括吹蚀作用和磨蚀作用两种形式。

 

  吹蚀作用：吹蚀作用又称吹扬作用，是依靠气流的冲击力和紊流作用，将暴露 在地表上的松散物质吹离地面的过程。吹蚀强度的大小取决于风力大小、地表碎屑物质的 粒径和联结程度、地面湿度、地面起伏和植被情况等因素。风速愈大，地面愈干燥，植被 愈稀少，组成地面颗粒直径愈小愈分散，吹蚀作用则愈强烈。

 

  磨蚀作用：风沙沿地面运动时，对地表物质的冲击、摩擦和磨损的作用，称为 磨蚀作用。磨蚀作用的强度也取决于风力的大小与地面的性质，风速愈大，风沙中作为磨 蚀工具的碎屑物质愈多，组成地面岩石愈软弱，裂隙愈发育，磨蚀作用愈剧烈。一般来讲， 只有大于0.2mm的砂粒才有明显的磨蚀作用，而这样的颗粒在强风的条件下才能被吹到 3——4m的高度，所以，吹蚀作用受高度的限制，在地表部分，磨蚀作用最显著。在某些沙 漠地区，电线杆下部被磨蚀成凹槽，甚至被磨蚀吹断；古老建筑的下部常常有类似的磨损 凹槽。

 

  实际上，风的吹蚀作用和磨蚀作用是同时进行的，两者相互联系是风蚀作用的有机结 合体。无吹蚀作用吹起砂粒，根本谈不上磨蚀作用，而风沙的冲击、磨损反过来也加强了 吹蚀作用。但在不同的条件下，吹蚀和磨蚀的表现是不一样的，在基岩裸露地区，磨蚀作 用较为明显；而在沙土覆盖地区，吹蚀作用就显得更为突出。

 

  风蚀作用的不断发展，使地面逐渐降低。如同河流下蚀作用一样，风蚀作用也有一个 基准面，就是当地地下水位。因为地面下降达到地下水位时，土颗粒湿度较大，不会发生 吹蚀作用，同时由于地下水的出露，植物生长茂盛，阻止了风蚀的进一步发展。沙漠中出 现的一片片绿洲和湖盆，往往就是这样形成的。

 

  搬运作用：地表松散的碎屑物质，不断地随风力由源地运移到别处的作用，称 为风的搬运作用。根据风力的大小，碎屑物质的运动形式也有推移、跃移和悬移三种形式。 在一定的风力下，不同粒径的物质有不同的运动方式，而同一粒径的物质，在不同的风力 条件，也表现为不同的搬运方式。如颗粒较大的物质，在较小的风力条件下，表现为推移 质；而在较大风力条件下，有可能表现为跃移质或悬移质。

 

  根据我国沙漠的野外观测，在离地面2m处，风速达4——5m/s时，风将地面上颗粒为

 

  0.1?0.25mm的细砂颗粒扬起随风吹走，即形成风沙流。风沙流中的含沙量随高度的增加 而减少，颗粒粒径也随高度的增加而减少。就含沙的重量而言，无论风力多大，在风的搬 运过程中，以跃移方式为主（占70%——80%)，推移次之（占20%)，悬移最少（一般不超过10%)，使风沙流中风运物质重量垂直分布，出现下多上少。

 

  和流水地质作用一样，风的搬运作用具有明显的分选性，大于2mm的砾石多沿地面 滚动或蠕动；0.2?2mm的砂粒多在距离地面30cm的地带内跃移前进；小于0.2mm的细 砂、粉砂、黏土颗粒则呈悬浮状态随风做长距离运动。如果是极细的尘土，则可以呈悬浮 状态被风吹到很远的地方，待风停息后逐渐沉积到地面上。风沙的搬运能量巨大，一次大 风暴的侵蚀，在大面积的地面上，黄沙滚滚，尘土飞扬，可以搬运成千上万吨物质。在第 四纪以来，在长期的风力搬运下，地球上形成了浩瀚的沙漠和莽莽黄土。

 

  沉积作用：由于风力的减弱，或因地表的山脉、森林、草丛、建筑物的阻挡， 风的搬运能力降低，风的搬运物便逐渐堆积下来，形成风积物，为风的沉积作用。

 

  由于风的分选性作用，风积物在平面上的分布具有分带性，从风源开始沿风的前进方 向，风积物的粒径由粗变细，依次为细砾带、粗砂带、中砂带、细砂带、粉土带等。我国 西北地区盛行西风，风积黄土的粒径分布呈由西北向东南变细的特征。

 

  2.风沙地貌风对地表岩石和松散堆积物的侵蚀、搬运和堆积过程中所形成的地貌，

 

  称为风沙地貌。它包括风蚀地貌和风积地貌两类。

 

  (1)风蚀地貌：由于风蚀作用只限于地表附近的范围内，所以风蚀地貌在近地面处 最明显。风蚀地貌包括雅丹地貌、风蚀城堡、风蚀柱、风蚀蘑菇、风蚀洼地、石窝等。

 

  (a)风蚀城堡：干旱地区的水平岩层，经过长期风蚀分割后残留的孤立平顶小丘， 风蚀城堡形似片段的城墙，很像一座毁坏的古城，称为风蚀城堡。这种地貌在 青海柴达木盆地内有广泛的分布。

 

  (b)雅丹地貌：干旱地区的冲洪积平原、湖积平原上，由于湖水干涸，黏性土干缩 开裂，主要风向沿裂隙不断吹蚀，使裂隙逐渐扩大形成沟槽，在沟槽之间形成高几米或十 余米的陡壁和垅脊，顺主风向延伸较远，沟槽内常为泥砂所充填。这种地貌在新疆罗布泊 北岸的雅丹地区最典型，称为雅丹地貌。

 

  图3 -12雅丹地貌

 

  风蚀柱、风蚀蘑菇：在基岩分布区，如垂直裂隙发育，经长期的风蚀作用后， 岩体沿节理分离，就会形成一些孤立的石柱，称为风蚀柱。其大小高低不一，有单独的， 也有成群分布的。如果基岩构造水平，下部岩性较软弱，近地面的风蚀作用强烈，结果下 部比上部磨损大，形成顶部大、下部较细的菌状岩体，称为风蚀蘑菇。

 

  风蚀洼地：在松散物质堆积区，经风蚀作用后，常形成宽广而轮廓不太明显的 洼地，称为风蚀洼地。这种洼地外形呈长椭圆形，长轴与主风向一致。有的洼地呈新月形， 自地面向下凹陷，甚至达到潜水面。背风坡较陡，常超过30°，迎风坡较缓。风蚀洼地一 般深度不超过10m，长度在1——2km之间。在我国青海柴达木盆地西部广泛发育。

 

  (c)风蚀石窝：在陡峭的岩壁上，由岩石的差异风化和风蚀作用形成的大小不等、 形状各异的洞穴和凹坑，使岩石具有蜂窝结构，称为风蚀石窝。这种石窝的直径可达20cm， 深度约10——15cm，多分布在花岗岩或砂页岩石壁上。

 

  (2)风积地貌：风成沉积物主要有沙质沉积和尘土沉积两类。沙质沉积是指风积作 用形成的各种沙丘；尘土沉积是指颗粒较细的尘土呈悬浮状态被风力搬运，在某些地带沉 积下来，形成著名的黄土地貌。由于风的分选性强，这两类沉积物分别在不同的地带沉积， 形成不同的沉积地貌。

 

  沙丘：沙丘是沙漠地区最基本的地貌形态，沙丘的形成和发展是在干旱气候下风和沙 质地表的相互作用，并受地形、地面物质和植被条件等因素等综合影响的产物，由于这些 因素在各地不同，因此产生多种类型的沙丘。

 

  (a)新月形沙丘：在单一方向的风的作用下，形成的一种平面上呈新月状的沙丘， 称为新月状沙丘。它的剖面的两坡不对称，迎风坡凸出，坡度较小（10°——20 ° )，背风坡坡形下凹，坡度较大（28°——34°，相当于沙土的休止角）。新月形沙丘在平 面上状如新月，其两侧沿顺风向延伸着对称的两翼，两翼之间的交角取决于主风速的大小。 风速愈大，交角愈小。这种沙丘高度不大，一般不超过15m,个别的可达30?40m,沙丘 的宽度可达100——300m。

 

  新月形沙丘在风力的作用下，还能顺风移动。这时迎风坡的砂粒被风带到沙丘顶部， 当达到丘脊后会顺着背风坡滚落到坡脚堆积下来，接着后来的沙子又重新覆盖在上面，这 样迎风坡的沙子一层层地被剥去，后在背风坡一层层地堆积下来，于是沙丘不断地前进。

 

  沙丘的移动速度主要受风力、风的持久性、沙丘高度、植被状况、沙丘湿度、地形起 伏程度等因素的影响。新月形沙丘的移动速度一般每年2?4m，个别的可以达到40m，甚 至更快。新月形沙丘是风积地貌中最普遍的一种地貌形态，分布广泛。

 

  由于新月形沙丘的不断扩大，或因不同大小沙丘移动速度的差异，使两个或两个以上 新月形沙丘连接起来，形成新月形沙丘链。规模巨大的沙丘链，在其缓长的迎风坡上，往 往又形成次一级的新月形沙丘，形成复合沙丘链，长度可达10km，高度达100m以上。在 北非的撒哈拉和我国的塔克拉玛干沙漠，都有广泛的分布。

 

  上述这类沙丘的延展方向和风的方向垂直，一般将这类沙丘称为横向沙丘。

 

  纵向沙垄：在单向风或几个方向相近的风的作用下，形成沿主风箱延伸的垄状 堆积地貌，称为纵向沙垄。这种沙垄在纵方向上延伸较远，呈沙脊起伏；在横剖面上不同 部位有较大变化，前端具有明显的侧向迎风坡和背风坡；中部具有两个对称的缓坡；后端 呈现相当平缓而对称的剖面。

 

  纵向沙垄的规模因地而异，在我国西北沙漠地区，一般高十余米至数十米，长度数百 米至数千米；北非撒哈拉中纵向沙垄，可高达100——300m。

 

  格状沙丘：在两个风向相互垂直的风力作用下，即可形成格状沙丘。沙丘呈纵 横交错，状如方格，沙丘之间有较深的洼地，这类沙丘在腾格里沙漠东南部最为常见，因 为这里盛行西风，形成了近南北向的新月形沙丘链；而后主风在贺兰山前受阻转为东北风， 因此在沙丘链之间形成短小的沙埂，构成格状沙丘。

 

  金字塔状沙丘：在风力均匀的几个方向风的作用下，发育的一种沙丘类型。在 高山山前地带，气流向前运动时受到山地的阻挡，使气流发生干扰，形成巨大的旋涡，同 时又受到山前局部气流的影响，因而风向复杂，便堆积成尖锥状的金字塔状沙丘，如我国 昆仑山北麓就有这类沙丘分布。

 

  黄土地貌：黄土是第四纪时期干旱气候条件下形成的一种松散堆积物。典型的黄土是 由风的搬运、堆积而成。黄土呈灰黄色或棕黄色，质地均匀，以粉粒（0.05——0.005mm) 为主，一般占总重量的50%以上；黏粒（小于0.005mm)和砂粒（大于0.05mm)的含量 较少。结构疏松，孔隙大，无层理，垂直节理发育。黄土具有独特的工程性质：于燥时强 度较大，遇水时结构发生破坏，产生湿陷变形，具有湿陷性。黄土经剥蚀、搬运、再沉积 形成的黄土，具有明显的层理，称为次生黄土。

 

  黄土在世界上分布广泛，主要分布在干旱的中纬度地区。中国黄土大致沿昆仑山、秦 岭以北、阿尔泰山、阿拉善和大兴安岭一线以南分布，构成北西西一南东东走向的黄土带。 黄土带的东端向南北两个方向展布，北自松嫩平原北部（典型黄土北起辽西及热河山地一 带），南达长江中下游，处于北纬30°?49°之间，而以北纬34°?45°之间的地带最发 育、厚度最大、地层最全，构成中国黄土的发育中心。

 

  关于黄土分布面积的估算，不同学者先后提出过不同的结果。依据刘东生等1965年 出版的《中国黄土分布图》，黄土分布面积为440000km2，黄土状岩石面积为191840km2， 两者共为632520km2。如将黄土与黄土状岩石与我国陆地面积进行比较，则黄土占陆地总 面积的4.4%，而黄土状岩石占1.9%左右；王永炎（黄土图集）测得黄土面积为631000km2。

 

  黄土的分布面积以黄河中游地区最大，占中国黄土总面积的72.36%;其次是新疆塔 里木盆地，为9.03%;分布面积最小的是河西走廊，仅占0.35%。随着工作的深入和资料

 

  不断充实，黄土分布范围和面积必将还有一些新的变化。

 

  黄土高原是指位于中纬度地区的黄河中上游地区，大致沿长城以南，秦岭以北；西起 日月山，东到太行山东麓，行政上包括了陕、甘、宁、青、晋、鲁、豫七省（区）的广大 范围。

 

  黄土地貌是在多种内外力地质作用因素综合作用下形成的。一方面黄土大面积覆盖在 地表，所以黄土地貌基本上继承了古老地貌的形态特征，但同时修饰和柔和了古地貌的起 伏，使之具有较为缓和的外形。另一方面，诸多外力因素如暴雨冲刷、坡面侵蚀、流水切 割、冰冻风化以及人类的活动，又改变着黄土地貌的外形，使其具有不同的特征，产生了 各种类型的黄土地貌，归纳起来共分为三类：黄土沟谷地貌、黄土沟间地貌和潜蚀地貌。

 

  黄土沟谷地貌：黄土地区的沟谷十分发育，地面被切割得支离破碎，形成千沟 万壑现象。按照黄土沟谷的形成、发展阶段、形态和规模大小，沟谷地貌有许多类型。有 初期发育的细沟和切沟；有规模较大的冲沟；还有规模更大的河沟。从细沟、切沟、冲沟、 河沟的发展过程，就是小沟谷发展成大沟谷，大沟谷发展成经常流水的河谷的过程。黄土 地区的溯源侵蚀十分强烈，尤其是暴雨时，沟头进展非常迅速。如陕西董志塬上的东沟沟 头溯源侵蚀速度达每年5m，1947年6月，8h的降雨量为132mm，使马家集至雷家胡同一 带的沟头推进了 10m。

 

  黄土沟间地貌：沟间地貌在我国黄土地区广泛分布，可分为塬、梁、峁三种类

 

  型。

 

  黄土塬：黄土塬是指由黄土覆盖的、范围较广的平坦高地。其特点是外形呈平台状， 地面平坦，边缘地带由于受到沟谷侵蚀影响而变得支离破碎，参差不齐。黄土塬的面积较 大，一般数十平方千米，如陇东的董志源，海拔1400m，长80km，最宽处40km。

 

  黄土梁：黄土梁是指由平行于河谷的长条状黄土高地，顶面平坦，一般是由两条平行 的沟谷分割黄土塬形成的。梁的顶面平坦者称为平梁；缓慢起伏的称为条梁；梁的脊线起 伏较大，有明显的土丘和鞍部的称为峁梁。我国黄土地区，许多梁的形成与堆积前的地形 有关，当时古地面已具有梁的轮廓，然后黄土堆积其上，又受到近代流水的侵蚀所致。

 

  黄土峁：黄土峁是指孤立的黄土丘，是河谷进一步分割黄土梁而形成的馒头状丘陵。 峁坡呈凸形斜坡，坡度一般在20°左右。黄土峁常分布在切割较深的河流下游地区或河流 的交汇处。

 

  黄土潜蚀地貌：地表水沿黄土的裂隙和孔隙下渗，进行机械侵蚀和潜蚀，带走 了部分土粒和胶体物质，使黄土的孔隙增大，形成洞穴。经过流水和重力地质作用，引起 洞穴的塌落，形成黄土特有的潜蚀地貌，亦称黄土喀斯特地貌。黄土潜蚀地貌主要有以下 几种：

 

  黄土碟：黄土碟是一种近似碟形的洼地，是由于地表水均匀下渗侵蚀黄土后，土层上 部被掏空，在重力作用下，土层被均匀地压密，使地面均匀下沉。黄土碟深度一般仅数米， 直径10?20m，多分布在平缓的地面上或沟头。

 

  黄土陷穴：黄土陷穴是地表水汇集到黄土节理裂隙中进行潜蚀作用使黄土塌陷而形成 的一种穴状洼地。陷穴在黄土地区分布很广，多分布在地表水容易汇集的沟间地边缘地带 和谷坡的上部，特别是切沟和冲沟的沟头附近最为发育。根据陷穴的形态特征，可分为竖 井状陷穴、漏斗状陷穴、串珠状陷穴三种。竖井状陷穴呈井状，口径小而深度大，主要形 成于地形相对高差较大，黄土厚度大，有利于水流汇集的黄土塬边缘地带；漏斗状陷穴呈 漏斗状，深度小，主要分布于谷坡上部和梁峁的边缘地带；串珠状陷穴是由多个陷穴连成 一体，在陷穴的底部常有孔道相通，多分布在沟床上或斜坡上。黄土陷穴是沟头侵蚀的方 式之一。

 

  黄土桥：由两个或多个陷穴串通后，其表面没有塌陷的部分，形成的桥状地貌，称为 黄土桥。黄土桥塌陷后又可发展为沟谷。

 

  黄土柱：流水不断地沿垂直裂隙进行侵蚀和冲刷，使黄土发生崩塌，逐渐分离成柱状 的残留土体，称为黄土柱。黄土柱一般高度为几米至十几米，由于顶部受水的面积较小， 不易被流水破坏，所以可以保留数十年甚至上百年。