淺析沖積扇在河流地貌中的作用

高洪濤

摘 要： 針對(duì)高中地理人教版必修一第四章第三節(jié)河流地貌發(fā)育一課中沖積扇的形成教學(xué)內(nèi)容，本文對(duì)沖積扇的發(fā)生和作用、影響因素、沉積物、意義等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，本研究對(duì)提高中學(xué)地理教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 高中地理 沖積扇 河流地貌

地理科學(xué)是一門(mén)具有區(qū)域性和綜合性的特征的學(xué)科，新課改要求地理教師注重培養(yǎng)學(xué)生的地理素質(zhì)教育，發(fā)展學(xué)生的地理學(xué)科自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到“學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理”等要求[1]-[2]。正如《地理教育國(guó)際憲章》中說(shuō)道：“學(xué)習(xí)地理應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑和探究，學(xué)生必須發(fā)展有助于解決當(dāng)前和未來(lái)空間組織問(wèn)題的地理技能?！盵3]本文以人教版地理必修一河流地貌發(fā)育發(fā)育一課為例，對(duì)沖積扇的發(fā)生和作用、影響因素、沉積物、意義等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、沖積扇的發(fā)生和作用

沖積扇是一種沖積的土地形式，山地流水在流到某處后，水流的能量降低，受到流水能量的影響，便形成了沖積扇。水流能量的急劇降低常發(fā)生在山前，水流中的粗顆粒物逐步沉積。在斷層控制的山前，沖積扇沉淀物會(huì)組成一系列厚的充填沉積物的一部分；在風(fēng)作用控制的山前，扇形沉淀物會(huì)薄一些，形成侵蝕平原。上述兩種情況下，沖積扇都會(huì)形成在山體和平原之間的過(guò)渡地帶上。

流水從山地集水區(qū)流出，發(fā)散成斜面。有些沖積扇，特別是在活性斷層處的扇區(qū)，可能只在頂點(diǎn)處有唯一水源。在遠(yuǎn)離山前處，沖積扇會(huì)聯(lián)合起來(lái)，形成沖積裙或沖積平原。沖積扇的縱剖面往往微微上凹，橫剖面上凸。溪流水溝和扇區(qū)表面的關(guān)系反映了系統(tǒng)的侵蝕或者沉積情況。在山地水源區(qū)的水系網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)慣性水渠支流形式，即按照一個(gè)扇形表面有一條水渠流出。當(dāng)沉積物占主導(dǎo)作用時(shí)，水渠會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑€程支流系統(tǒng)。在充分淤積的情況下的未被切割的沉積扇上，這種轉(zhuǎn)變會(huì)發(fā)生在扇頂，但是在許多沉積扇上，頂部的水流可能會(huì)在扇表面以下以扇形頭地溝的形式被切開(kāi)，然后出露于在扇區(qū)中部交叉點(diǎn)。在那些沖積扇上，活動(dòng)性的沉積物被限制于遠(yuǎn)端的位置。

沖積扇位于沉積來(lái)源區(qū)和封閉的沉積盆地或者主要干流系統(tǒng)之間，對(duì)于連接或者隔離干燥區(qū)域河流系統(tǒng)有重要作用。無(wú)論是未切斷并且近側(cè)沉積的沉積扇或者扇形頭下切并且遠(yuǎn)端沉積的沉積扇都將在河流系統(tǒng)中起到緩沖作用，打破來(lái)源區(qū)和沉積盆地或者主要水系之間的沉積活動(dòng)的連續(xù)性。沖積扇通過(guò)變化沉積速率和形式來(lái)改變、抑制對(duì)下游運(yùn)輸?shù)挠绊憽Ｒ虼?，沖積扇沉積序列會(huì)保留一個(gè)比主要河流沖積順序更敏感的環(huán)境變化記錄。事實(shí)上，在有大沖積扇的流域盆地中可能存在扇形地層序列與干流或盆地相序列之間小小的相互關(guān)系。同樣，沉積扇的存在會(huì)阻止、延緩與干流基準(zhǔn)面有關(guān)的變化向上游的傳送。

二、沖積扇發(fā)展的影響因素

沖積扇的發(fā)展和動(dòng)態(tài)變化主要受與沖積扇運(yùn)輸能力有關(guān)的泥沙供給率的影響，其中具體可分為三種：總體形態(tài)和地質(zhì)構(gòu)造因素、控制水沙來(lái)源的因素、控制扇區(qū)系統(tǒng)中沉積物運(yùn)移的因素。

地質(zhì)構(gòu)造因素，長(zhǎng)期的地質(zhì)構(gòu)造和區(qū)域剝蝕的歷史創(chuàng)造了總體地形。在長(zhǎng)期時(shí)間間隔和地質(zhì)構(gòu)造作用區(qū)，構(gòu)造作用經(jīng)常被看做是扇區(qū)位置和沉積類型的重要控制因素。在現(xiàn)代地質(zhì)構(gòu)造作用區(qū)，構(gòu)造作用可以創(chuàng)造扇形沉積物的總體結(jié)構(gòu)；然而構(gòu)造作用卻不是扇區(qū)發(fā)展的本質(zhì)因素?；钴S的構(gòu)造作用會(huì)直接影響扇坡和基準(zhǔn)面，還可能涉及扇形沉積物的形變，或在沉積過(guò)程中，或是在沉積之后。構(gòu)造作用會(huì)通過(guò)它對(duì)侵蝕率的影響間接起作用，而活躍的構(gòu)造作用對(duì)侵蝕率的影響可以通過(guò)源區(qū)的持續(xù)抬升，維持積極的侵蝕和較高的泥沙來(lái)源率。構(gòu)造因素是最重要的，它控制著扇體位置，扇區(qū)發(fā)展的總體環(huán)境等。

扇形環(huán)境的水沙來(lái)源的控制因素，控制水沙供給率和泥沙來(lái)源能力的因素是在山地集水區(qū)控制水文和侵蝕率的因素。它們包括相對(duì)不變的地質(zhì)和地形因素，以及更加動(dòng)態(tài)的氣候和植被因素。源區(qū)地質(zhì)通過(guò)巖石阻力和侵蝕率之間的相反關(guān)系影響泥沙供給率。由于大型沖積扇主要由粗粒沉積物組成，主要的沖積扇很可能只發(fā)生在源區(qū)巖石通過(guò)風(fēng)化產(chǎn)生粗粒碎屑巖的地方。地形學(xué)因素影響泥沙供給率，這是因?yàn)槎钙碌那治g率往往較高。在河濱泥沙來(lái)源比山坡泥沙來(lái)源更占優(yōu)勢(shì)的地方，河流沖積過(guò)程比巖屑流過(guò)程更有利。氣候因素直接和間接方面都很重要。粗粒泥沙的高供給率與高震度地震和罕見(jiàn)的暴風(fēng)雨有直接關(guān)系。

扇形環(huán)境中土砂流送的控制因素包括沉積扇中土砂流送取決于運(yùn)輸機(jī)制和輸送能量。運(yùn)輸機(jī)制從泥石流與河流運(yùn)輸之間變化，不是扇體表面無(wú)約束的漫流就是河道中的河流運(yùn)輸。對(duì)河流過(guò)程來(lái)說(shuō)，單位水流能量可達(dá)到一個(gè)點(diǎn)，這直接取決于流量和坡度，并與河道寬度成反比。因此侵蝕或者沉積量受水渠坡度、扇體表面和水力幾何形態(tài)的影響。如果某處的單位功率低于輸沙所需值，換句換說(shuō)，低于水流能量的臨界閾值，此處將會(huì)發(fā)生沉積。對(duì)河流運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，由于它比較深，因此需要更大能量。扇體形態(tài)是由過(guò)程形式的內(nèi)部調(diào)節(jié)引起的，而這又是對(duì)供給率和主導(dǎo)傳輸機(jī)制的外部控制的回應(yīng)。

三、沖積扇沉積物

沖積扇土沙輸送機(jī)制貫穿從泥石流變化到河流的全過(guò)程。沖積扇經(jīng)常是由從河流或者漫洪主導(dǎo)到泥石流主導(dǎo)的一系列變化合成的。高的水沙比率，特別是低濃度的細(xì)粒土?xí)?dǎo)致河流對(duì)附著摩擦力、沙灘沉積和巖床形狀形成的粗粒碎屑的傳輸。增加的沉積物比例使質(zhì)量流的發(fā)生成為可能，增加的細(xì)粒土含量使得有填質(zhì)有足夠的內(nèi)部力量來(lái)支持碎屑，使塑性流動(dòng)的碎屑流發(fā)生。

四、結(jié)語(yǔ)

研究沖積扇的形態(tài)，對(duì)地理學(xué)的發(fā)展是有重要意義的。人類對(duì)沖積扇的利用有助于地下水資源的利用及農(nóng)業(yè)灌溉潛力的發(fā)展；沖積扇是河流系統(tǒng)連接和緩沖的關(guān)鍵區(qū)域；沉積扇是重要的地形和沉積環(huán)境。

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