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长江的地质作用

长江（Changjiang River），亚洲第一长河，全长6397千米。它发源于青藏高原唐古拉山的主峰各拉丹冬雪山。长江是世界第三长河，仅次于非洲的尼罗河与南美洲的亚马逊河，水量也是世界第三。总面积1808500平方公里（不包括淮河流域）,约占全国土地总面积的1/5，和黄河一起并称为“母亲河”。 长江是亚洲第一大河，无论长度还是流量都是亚洲第一大河，是世界第三大河，奔流向东注入东海。君住长江头，我住长江尾。此诗写出了两地相隔之远，长江之长。它源远流长，孕育了华夏文明，孕育了中华民族，哺育了一代又一代中华民族儿女。是世界三大古文明发源地之一。 长江流域从西到东约3,219公里，由北至南966公里余。长江流经：青藏高原-青海（青）-西藏（藏）-四川（川）-云南（滇）-重庆（渝）-湖北（鄂）-湖南（湘）-江西（赣）-安徽（皖）-江苏（苏）-上海（沪）-东海。发源于中国西部，完长江的正源沱沱河出自青海省西南边境唐古拉山脉的各拉丹冬雪山；其中有216条大小不一的冰川相接，是世界上会和冰川最多的。全或部分流经包括西藏自治区在内的11省区。 长江的深度不一，在1958年，长江的武汉长江大桥一带做试验时曾测量到江中水深30多米， 在下关浦口间曾测到40米， 在江西湖北交界处有一处叫牛关矶的地方曾经测到103米的深度，但长江口的深度只有10米左右，有时甚至会影响到正常的通航。 长江由河源到河口横跨中国地形上的三级巨大阶梯，穿过不同的地质构造和岩层，沿途接纳支流的汇入，对长江的河谷形态和水流特性产生不同的影响。按水文、地貌特点把干流划分为上、中、下游3段：从河源至宜昌市为上游段，宜昌市至湖口为中游段，湖口以下为下游段。上游河段横跨两个地形阶梯。因在高原顶部，河谷开阔，河槽宽浅，一般河宽300～1700米，河道蜿蜒曲折，水流缓慢散乱，汊流很多。从巴塘河口到宜宾称金沙江，是第一至第二阶梯的过渡地段，这里地形突变，山高谷深，除局部河段为宽谷外，河流穿行于峡谷之中，比降大，河水湍急。中游段在长江出三峡从宜昌以下，进入第三级阶梯的长江中下游平原，江面展宽，水流缓慢，河道弯曲。下游段水深江宽，从湖口到入海口，江苏省扬州、镇江一带的长江干流又称扬子江。得名于这一带古代有扬子津和扬子县，现在外国人常用扬子江这一名称泛指整个长江。 北魏时郦道元所写《水经注》一书中有一段生动叙述："自三峡七百里中，两岸连山，略无阙处。重岩叠嶂，隐天蔽日，自非亭午夜分，不见曦月……"。三峡，是万里长江一段山水壮丽的大峡谷，为中国十大风景名胜之一。它西起四川省奉节县的白帝城，东至湖北省宜昌市的南津关，由瞿塘峡、巫峡、西陵峡组成，全长192公里，其中峡谷段90公里。它是长江风光的精华，神州山水中的瑰宝，古往今来，闪耀着迷人的光彩。这里有许多历史遗迹，珍稀物种。 长江各异的风景是由于不同类型不同强度的地质作用形成的。河流上游以侵蚀作用为主，下游以沉积作用为主。河水及其所挟带的碎屑物在运动过程中对河谷的破坏作用称河流的侵蚀作用。河流侵蚀作用可分为机械侵蚀和溶蚀两类。机械侵蚀按侵蚀作用的方向可分为下蚀作用和侧蚀作用两类。 河水及其所挟带的碎屑物对河床底部产生破坏，使河谷加深，加长的作用称为下蚀作用。下蚀作用在河流的上、中游段或山区河流中占显著地位。在这里水流受基岩河谷挟持,断面狭窄,纵比降大，流速大，多急流、涡流。由于组成河床的岩石的抗蚀能力存在差异，河床纵剖面崎岖不平，常呈台阶状。河水流经其上则形成瀑布、急流。从高处跌落的河水，以强大的冲击力和沙、砾旋钻，磨蚀陡坎下的河床，掏空陡坎基部，陡坎上部岩石受重力作用而坍落，台阶后退。一段如此不断地进行，台阶终于消失，河床被夷平。在河流的源头多有跌水，下蚀作用引起的掏蚀坍落，使河头向源头伸长,向分水岭上部发展,这种现象称溯源侵蚀作用。当分水岭两侧的河流侵蚀力强弱不同时，侵蚀力强的向弱的方向延伸,分水岭向弱者方面迁移,甚至被切穿。两条河流相连，侵蚀力强的河流夺取另一条河流在连结点以上的上游。这种现象称河流袭夺（图1 河流袭夺示意图）。河流袭夺会引起水系大变动。 下蚀作用不是无限的，当河流在河口到达其汇入的静止水面时,流速丧失,下蚀作用也就终止。外流河以海平面为河流下蚀作用的极限面，称终极侵蚀基准面。此外，河流还以其流经的湖面，支流以其注入的主流水面等为其局部侵蚀基准面。在大陆稳定和侵蚀基准面长期不变时，下蚀作用将河床上的起伏、台阶夷平，河床纵比降减小，流速变低，流水动能减小。当坡度减小到流水动能与河水搬运泥、沙所消耗的能达到平衡时，河床的纵剖面在理论上是一条下凹的圆滑曲线，称为河流平衡剖面。力图达到平衡部面是河水改造河床的总的趋向。 当曲流域特别是尕尔曲、布曲源头多冰川雪山，在唐古拉山中段北坡当曲支流郭纽曲、天曲源头有昂普玛雪山，布曲、冬曲源头有直候玛雪山等，冰雪面积达460余平方公里，体积约为28立方公里。当曲流域冻土分布广泛，厚度为20～80米，夏季表面融冻层1～3米，河流封冻期达5个月以上，和沱沱河、楚玛尔河流域冻土相连，是全球低纬地带唯一发育大面积厚层永久冻土的地区。多年冻土的存在和长封冻期，使河流深蚀作用受到抑制。 金沙江河谷地貌特征可以德格县白曲河口和马塘县玛曲河口附近分为上、中、下三段。其中上段为峡宽相间河谷段，中段为深切峡谷段，下段为峡谷间窄谷段。上段河谷形态受地质构造与谷坡岩性影响，呈峡谷与窄谷（宽谷）相间分布。峡谷段河床单一，阶地不发育。河宽一般９０米左右，河流切入基岩。窄谷段谷底一般宽度在５００米左右，支沟口有洪积或泥石流台地发育。其中最大的谷地在本段河谷的北端邓柯宽谷，该段河长４０公里左右，江面海拔３３００米左右，河谷开阔而平直，呈北西西走向，是受构造控制的河谷。谷底宽达２——３公里，此段江面多分汊，河漫滩、江心洲发育，两侧支沟洪积扇发育，促使河道迂迥曲折，河流阶地呈不对称分布，该段谷地是昌都地区各大河流地中最宽大的谷地。在其它河谷段，河床仍为单一河道为主，江心滩十分少见。中段深切峡谷段，河段谷中谷现象明显，河谷上部谷坡较缓，下部陡峻，谷坡不稳定，崩塌、滑坡和泥石流频繁发生。河流深切基岩，河床中多急流、险滩，绝大部分地段河床即为谷底。在一些较小支沟汇入处偶见滑坡泥石流扇台地发育，局部稍宽谷地里偶见阶地分布，如江达岗托附近有两级阶地，分别高出江面２５米和６５米。本段河谷是昌都境内金沙江最狭窄的一段河谷。下段峡谷间窄谷段，河床单一，河流切入基岩，阶地不发育。本河段所夹的窄谷段，谷底一般宽度在５００米左右，河床较宽，有狭窄的阶地和支沟口洪积或泥石流台地发育。如巴塘竹巴笼金沙江大桥附近江面宽约２００多米，其下游可见河漫滩和江心洲发育。玉树巴塘河口至地理孔端河道多为幼年期“V”型峡谷，河谷顺直，河道深切，险滩急流较多，最大坡降达15‰～20‰，平均坡降1.95‰。金沙江中段除金江街、三堆子至龙街、蒙姑、巧家等地为开敞的“U”型河谷(谷底宽200～500米、最宽可达1000～2000米、水面宽100～200米)外，其他大部分河段均为连续的“V”型峡谷，因此金沙江河谷形态气势都十分雄伟。 长江上中以下蚀作用与侧蚀作用为主，中下游侧蚀作用为主。河水以自身的动力及携带的碎屑物对河床两侧或谷底进行破坏的作用成为河流的侧蚀作用。侧蚀作用的结果是使河床弯曲，谷坡后退，河谷加宽。自然界很少有平直的河流，多数为弯曲河流。凹岸在单向环流的冲击下，下部岩石不断被掏空，侵蚀下来的岩石碎屑被第六搬运到凸岸堆积，是河谷河床愈来愈弯曲，形成河曲进而形成蛇曲。 长江出三峡，在宜昌进入中游后，穿过夹江对峙的虎牙山、荆门山河谷，突然变得开阔起来，两岸不再是“猿声啼不住”了，而是进入“楚地阔天边，苍茫万顷连”的大平原。由于长江进入平原后流经古荆州地区，所以，这段河道通称荆江。荆江从湖北枝城到湖南洞庭湖的出口城陵矾，全长423公里。其中又以藕池口为界，分为上荆江和下荆江。下荆江是典型的婉蜒性河道，全长240公里的堤岸其实只有80公里的直线距离，江水在这里绕了16个大弯，所以，这里有了“九曲回肠”的说法。荆江南岸是洞庭湖平原，北岸是江汉平原，地势都很低，特别是北岸的江汉平原。下荆江自由河曲极为发育，横向摆幅达20～40千米，河弯曲折率平均为3，在我国的蜿蜓 性河道中居首位，而其中的孙良洲河弯道河道的长度为10余千米，直线距离不到500米，曲折率高达25。人们根据河弯的平面形状，把类似孙良洲这样的河弯称为"河环"。蜿蜒型河道在水流的作用下，河弯的凹岸不断崩坍，河弯变得更加弯曲。"一弯弯，弯弯变"，河道向下游蠕动，河长逐渐增长；河弯继续自由发展就形成几乎对穿的河环，河环狭 窄处一旦被洪水冲穿，便发生自然裁弯，河长就迅即缩短。如此周而复始，交替出现，河床就很难稳定下来。据统计，下荆江近100年来，曾发生过十余起自然裁弯，最近一次为1972年发生的石首县沙滩子自然裁弯。自然裁弯发生后，江水从河曲颈部通过，成为新河，老河道上下口门淤塞，形成牛轭湖。下荆江两岸分布了许多牛轭湖，如尺八口、月亮湖、大公湖 、西湖、沙滩子等，正是荆江古河道的残迹。 河流搬运作用有机械搬运和化学搬运两类。机械搬运有推移，跃移和悬移三种方式。 沉积作用是被运动介质搬运的物质到达适宜的场所后，由于条件发生改变而发生沉淀、堆积的过程。 当长江携带大量泥沙流动时，由于流速降低、泥沙逐渐沉积，在河长江的中下游常常造成宽广平坦的冲积平原和三角洲，如中国的长江中下游平原和长江三角洲。水的流速、流量的变化以及碎屑物本身大小、形状、比重等的差异，沉积顺序有先后之分。一般颗粒大、比重大的物质先沉积，颗粒小、比重小的物质后沉积。因此，在不同的沉积条件下形成砾石、沙、粉沙、粘土等颗粒大小不同的沉积层。当长江携带大量泥沙流动时，由于流速降低、泥沙逐渐沉积，在河长江的中下游常常造成宽广平坦的冲积平原和三角洲，如中国的长江中下游平原和长江三角洲。地面流水的沉积作用以机械沉积作用为主，由于地面流水总是处于较快的运动与循环状态，其中的溶运物在搬运过程中一般不具备沉积条件，故化学沉积作用微弱。 长江的沉积作用，自上游至下游普遍存在。发生沉积作用的原因，归纳起来有三点：一是流速减小，二是流量减小，这二者都会使其活力降低而发生沉积；三是进入河流的碎屑过多，超出河流的搬运能力而发生沉积。据此分析，河流发生沉积作用有三个主要场所：一是河流汇入其它相对静止的水体处，如河流入海、入湖以及支流入主流处；二是河床纵剖面坡度由陡变缓处，一般来说河流中、下游地势较平坦，沉积作用明显；三是河流的凸岸，由单向环流侵蚀凹岸，其产生的碎屑在凸岸沉积。 滞留砾石沉积在河流上游，由于坡降大，河流具有较大的动能。细粒物质被冲走，粗粒物质留下来成为滞留沉积。其沉积物以河床砾石为主，成分复杂，砾石呈叠瓦状排列，一般厚度不大，常呈透镜体分布于河道之中。 长江的边滩沉积与河漫滩 河流在迁移弯曲的过程中，所携带的碎屑物在凸岸一侧沉积下来。开始仅仅形成浅滩，随着河流不断侧向迁移，浅滩也不断增长，最后形成宽阔的边滩。边滩沉积物成分复杂，常含有植物碎片。粒度变化范围大，规模较大河流的边滩沉积，都是以砂为主，有少量的砾石和粉砂；较小河流的边滩沉积，粒度可粗至砾石级。边滩沉积中的层理以大型板状交错层理为主。边滩沉积是单向环流侧向加积的产物，当洪水期来到时，水位增高，边滩被没于水下，洪水中的细粒物质（粉砂、亚粘土等）就会叠积在边滩沉积物之上，形成河漫滩，并一般具有水平薄层层理。因此，河漫滩具有二元结构，即底部为边滩沉积，顶部为河漫滩沉积。 长江的心滩沉积 辫状河或网状河的特点是发育一系列心滩。心滩形成于洪水期，此期间形成双向环流，表流从中央向两侧流，底流从两侧向中心汇聚，然后上升，由于水流的相互抵触和重力作用，使碎屑在河心发生沉积。每一次洪水期，使心滩扩展、加高，最后露出水面，造成河流分叉。这种分叉过程在河道内反复进行，即形成了心滩密布的、网状的游荡性河流。心滩沉积物成分复杂。粒度变化范围比边滩大得多，也更粗一些，可以有砾石、粗砂，有时还有粉砂和粘土夹层。心滩沉积物中的层理发育，常见大型槽状交错层理，层理的底界面常为明显的冲刷面，并有砾石分布。 长江的天然堤与决口扇沉积 洪水期河水漫越河岸，由于河水变浅、流速骤减，河水所携带的大量悬浮物质，很快在岸边沉积下来，形成天然堤。天然堤主要发育在蛇曲河流中，沉积物为粉砂和泥，两者常呈互层。决口扇是洪水冲决天然堤，在天然堤外侧斜坡上形成的扇状堆积物。它在剖面上呈透镜状，厚度自数十厘米到几米。沉积物的粒度比天然堤的粗，主要为细砂和粉砂。