贺兰山东麓冲积扇发育特征

() 北京大学学报 自然科学版,第 35 卷 ,第 6 期 ,1999 年 11 月 Acta Scientiarum Nat uralium ( )U niversitatis Pekinensis , Vol . 35 , No . 6 Nov ,1999 1) 贺兰山东麓冲积扇发育特征 莫多闻 朱忠礼 万林义 ()北京大学城市与环境学系 ,100871 摘 要 贺兰山东麓是我国冲积扇发育比较典型的地区之一 ,受独特的气候和山地特征以及黄河 冲积帄原的影响 ,该地区冲积扇发育有着不同于其他地区的特点 : 扇体主要以砂砾石物质为主形 成 ,砾石滩地与前缘坡地呈突然转折 ,前缘形成咸水湖沼和沙地 ,扇体坡度较大 ,扇体前缘基本沿 直线分布等 。而且本地区冲积扇在发育上也存在着较大的差异 :北段的大武口冲积扇物质组成较 细 ,坡度较帄缓 ,面积较大 。中段的大水沟等四个扇体组成物质较粗 ,坡度较大 ,而面积较小 。南 段的贺兰口等 4 个扇体则物质粗 ,坡度大 ,面积中等 。本文介绍了贺兰山东麓冲积扇的形态 、规 模 、地貌 、物质 、沉积结构构造等 。并对流域特征与扇体特征的关系以及其他影响冲积扇的发育特 1109 1133 征的因素进行了探讨 ,发现扇体面积与流域面积 、地势起伏度有以下关系 : A = 61245 A h。f d - 0127 0139 扇体坡度与流域面积和地势起伏度的关系式为 : r = 10167 A h。可见山地地势起伏对贺兰d 山东麓冲积扇的影响相对较大 。同时 ,气候 、构造和黄河冲积帄原也影响着扇体发育 。 关键词 冲积扇 ; 贺兰山 ; 地势起伏度 中图分类号 P93111 0 引言 冲积扇是河流从山地进入盆地时在山前形成的一种扇状地貌堆积体 ,是流水地貌的一 重要组成部分 。在不同气候状况下形成的冲积扇在地貌上和物质组成上有较大的差异 。前 尤其是国外学者对此作了较多的研究 ,并提出了干旱气候条件下和湿润气候条件下的沉积 1 式以及“干旱扇”和“湿地扇”的概念。 我国幅员辽阔 ,东西跨度大 。由东部的湿润半湿润气候到西部的极端大陆性干旱气候 , 育了不同程度不同规模的冲积扇地貌 。对于东部和西部的冲积扇 ,国内都有过研究 ,而对于 部气候过渡带的冲积扇发育特征 ,则涉及较少 ,基本上没有进行过地貌学上的系统研究 。贺 山是我国东西部气候和地貌的分界线 ,其东麓冲积扇的发育特征代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了这种独特气候和地 条件下的扇形地发育的特征和方式 。 1 研究区概况 贺兰山位于中国大陆的北中部 ,为一北北东向的山脉 ,一般海拔 2 000,3 000 m ,主峰 ( ) ( )) 1国家自然科学基金 49471011、国家自然科学基金重大资助项目 59890200 收稿日期 : 1998206216 ; 修改稿收到日期 : 1998209218 3 556 m的敖包疙瘩 ,山地高度北低南高 ,而宽度则北部大 ,南部小 。 贺兰山区是我国东西部气候的分界 ,属 季风气候向大陆性气候的过渡 。山 前 帄 原 降水 200,300 mm 左右 ,而受山地垂直地带 性的影响 , 高山 区 可 达 430 mm 。其 年 降 水 量通常以夏季占 50 %,65 % ,月帄均降水量 最大值一般出现在 8 月 。降水的年 际 变 化 较大 ,多雨年降水量是少雨年降水量的 2,6 倍 ,降水变差系数为 012 , 0146 。山地多年 帄均 气 温 为 - 018 ?, 山 前 帄 原 为 8 , 9 ?。 月帄均气温以七月最高 , 山地为 12 ?, 帄原 为 23 , 24 ?。一月最低 , 山地为 - 14 ?, 帄 原为 - 9 ?。春季升温和秋季降温过程短而 快 ,对物理风化起着重要的促进作用 。 贺兰山不仅是我国东西部的气候分界 , 也是地质地貌的南北向分界线的 北 段 。地 貌上表现为自西向东贺兰山山地 、山前冲洪 积帄原 、黄河冲积帄原 、灵盐台地依次排列 , () 形成带状的地貌格局 如图 1。贺兰山山地 主要的岩性组成为花岗岩 、灰岩 、石英岩 、砂 岩以及板岩 、砾岩等 。 1 . 中高山 ; 2 . 低山 ; 3 . 台地 ; 4 . 黄河冲积帄原 ; 5 . 冲积扇 ; 新生代时期 ,在北西2南东方向的水帄拉 6 . 风成沙地 ; 7 . 盐湖沼泽 ; 8 . 河流 ; 9 . 断崖 ; 10 . 铁路 张构造应力作用下 ,沿中生代形成的北北东 图 1 贺兰山东麓地貌略图 向断裂发生强烈拉张 , 银川盆地断陷 , 贺兰 Fig. 1 The geo morp hology map of t he eastern 山隆起 。进入第四纪以来 ,贺兰山东麓断裂 foot of Helan Mountain 带仍有持续活动 。全新世的断层活 动 在 冲 2 积扇上形成断层陡坎 ,明清时代断层仍有活动 ,错动了冲积扇上的明代长城。2 冲积扇发育特征 贺兰山东麓冲积扇主要发育在中部 ,即北起大武口 ,南至甘沟口的这一地段 。由北向南 , 依次形成了大武口 、鬼头沟 、韭菜沟 、汝箕口 、小水沟 、大水沟 、插旗口 、贺兰口 、苏峪口 、白寺口 和甘沟冲积扇 。大武口向北由于盆地缩窄 ,山地低矮 ,冲积扇规模小且形状差 。甘沟口向南由 于山地狭窄 ,河流短小 ,山前堆积物相互交织 ,基本不具备扇体形态 。中部冲积扇在规模和形 状上也存在着差异 。其南段的四个冲积扇规模较大 ,但由于相互距离太近 ,在扇体中上部形态 还比较完整 ,在下部则相互连接 ,而使得扇体边缘模糊 。中段的几个扇体则虽然规模上小于上 (() ) 述四个扇体 见表 1,但其形态相对完整 如图 1。笔者选择了具有代表性的南段贺兰口冲积 扇 、中段大水沟冲积扇和北段大武口冲积扇进行了实地调研 。 表 1 贺兰山东麓冲积扇及流域数据 Table 1 Data of alluvial fan and drainage basin of t he eastern foot of Helan Mountain 流域面积 扇体面积 流域高差 流域长度 流域宽度 扇体高差 扇体长度 扇体宽度 地 点 22/ m / km / km / m / km / km / km / km 大武口 1 214 588 30 36 110 60 12 14 15 3鬼头沟 1 240 83 14 8 15 60 4 1 158 185 20 12 40 60 7 大风沟 6 1 287 77 20 5 15 6 30 100 6汝箕沟 1515 18 318 5小水沟 1 730 75 4 14 100 618 2 120 134 33 140 大水沟 19 12 6 1 580 45 9 8 11 7 60 500 插旗口 515 贺兰口 2 040 45 11 45 340 8 7 2 000 47 11 50 360 10 5 苏峪口 6 1 680 32 55 300 8 8 11 615 黄旗口 515 1 680 40 14 80 590 15 7 甘 沟 211 贺兰口冲积扇 贺兰口沟发源于贺兰山主峰敖包疙瘩北侧 。由于山边线在此带以南直到甘沟附近凹入 山体相对狭窄 ,河流流域相应较小 ,但山地地势较高 ,起伏度较大 。 2 贺兰口冲积扇面积较大 ,约为 45 km,其形状呈长条形 ,在中上部较明显 ,表现在等高上为几乎以等距离弧形向外弯曲 。在中下部位则由于两侧插旗口和苏峪口扇体的推挤 、联合 以及河流偏于一侧流动所形成的次期堆积体 ,使得扇态模糊 。扇体的坡度较大 ,砾石质滩面 分为 3左右? ,且基本没有变化 ,为一条近乎直线状坡面 。只是在扇缘附近突然转为 0107的? () 微坡面 如图 2。 ( ) 11 山地 ; 21 河流 ; 31 断层陡崖 ; 41 等高线 40 m 等高距; 51 砾石滩地 ; 61 细砾石滩地 ; 71 沙砾石滩地 ; 81 前缘沙土帄原 ; 91 扇体边界线 ; 101 剖面线位置 图 2 贺兰口冲积扇及纵剖面简图 Fig. 2 Helankou alluvial fan and it’s p rofile 扇体的沉积物以砂砾石为主 ,在扇缘则与黄河冲积物接触 ,为砂质至土质 。砾石磨圆 () 好 ,分选亦较好 单以砾石论。较大的砾石以叠置状接触 ,小砾石和砂质填于其间空隙 。砾 的粒度在剖面中以 20 cm 左右较多 ,但不同部位亦有所不同 ,扇顶更大些 ,而扇中下部则以细 砾较多 。另外 ,扇顶至扇中的扇面上分布有大量的 1,2 m 的巨大砾石 ,而剖面中基本不见 。 扇体中上部的沉积物基本不具备组构 ,仅偶尔可见到砾石的叠瓦构造 ,扇缘的砂层中有帄行层 () 理 如图 2。 河流出山以后在扇顶切出了 7,8 m 的深槽 ,但很快便降到 1 m 左右 。只是扇中部位断层 活动形成的陡崖附近复又变深 ,亦达 7,8 m ,而陡崖以下几乎与扇面帄 。然后逐渐加深 ,至扇 前缘切割砂层达 5 m ,然后迅速减低 ,进入前缘后便消失 。 贺兰山前新构造活动仍很活跃 。在贺兰口沟 、苏峪口沟和插旗口沟冲积扇上可见到一条 2 高度在 7,8 m 的断层陡崖 。从地貌形态和测年结果来看 ,断层活动在全新世仍有活动。断 层崖上形成了较多的冲沟 ,但在扇面上没有形成扇形堆积体 ,而是在两扇之间的洼地中 ,以断 层崖附近为顶点 ,形成了新的扇形地貌 。 212 大水沟冲积扇 大水沟冲积扇发育在贺兰山的中部 ,山边线在此处突出 。河流流域较长 ,故而虽地势较高 ,但地势起伏度反而比贺兰口为小 。 2 大水沟冲积扇扇体规模较小 ,但形态比较完整 。扇体面积为 33 km左右 。由于两侧没有 较大河流的影响 ,扇体自由发育 ,形状比较 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。扇体坡度中等 ,扇体主体为 2?左右 ,至前缘 () 附近转为 0105左右? 。坡面在扇体中上部亦较帄直 如图 3。 11 山地 ; 21 河流 ; 31 砾石滩地 ; 41 细砾石滩地 ; 51 前缘沙土帄原 ; 61 湖沼 ; ( ) 71 等高线 40 m 等高距; 81 扇体边界线 ; 91 剖面线位置 图 3 大水沟冲积扇及纵剖面简图 Fig. 3 Dashuigou alluvial fan and it’s p rofile 扇体沉积物以砂砾石为主 ,扇顶至扇中为砾石夹砂 ,扇中至扇缘为细砾和砂 ,而扇缘则以 砂和土质为主 。扇顶附近的扇面散布较多的 1,2 m 的巨砾 ,剖面中较多的则是 20 cm 左右的 砾石 。临近扇缘则是顶面为砾石层 ,其下伏物质为砂层 ,扇缘则以砂层和土层为主 。扇体砾石 () 多以叠置状接触 ,难以分清层理现象 。砂层则有明显的帄行层理特征 如图 3。 河流出山后在山口切割扇体形成 2 m 左右的岸壁 ,然后迅速变浅 ,扇体中部河流已不十分 清晰 。在扇缘附近则又切入砂层 ,形成 2,3 m 的陡坎 ,然后变得较帄而浅 ,并被人工整治 ,最 后进入一个咸水湖沼之中 。 扇体前缘多为耕地 。但也有较多的盐碱地和沙地以及大小咸水湖沼 。坡度很小 ,难以 黄河冲积帄原分开 。 大武口冲积扇213 大武口冲积扇发育在研究区的最北段 ,山地开阔 、低矮 ,以 2 400 m 以下的低山为主 ,流在贺兰山东麓冲积扇中为最大 ,扇体面积也是最大 。大武口河支流较多 ,流域内地势起伏度 小 。 2 大武口冲积扇面积为 86 km左右 ,形态较完整 ,基本上没有受到其他河流的影响 。扇 坡度低缓 ,在各扇体中最小 ,为 01286。?扇顶坡度稍大 ,扇缘较小 ,但过渡不明显 ,没有形成 () 其他扇体的突然转折 如图 4。 11 山地边界 ; 21 河流 ; 31 细砾石滩地 ; 41 沙土滩地 ; 51 风成沙地 ; 61 湖沼 ; ( ) 71 等高线及半等高线 40 m 等高距; 81 扇体边界线 ; 91 剖面线位置 图 4 大武口冲积扇及纵剖面简图 Fig. 4 Dawukou alluvial fan and it’s p rofile 扇体沉积物以砂 、粉砂和土质为主 ,只在扇体中上部的河道北侧分布有砾石质沉积 。这 贺兰山东麓冲积扇中也是比较特殊的 。扇顶河道的北岸为砂砾石质 ,砾石以 10 cm 砾石为主 () 磨圆分选均不好 ,散布在砂层中 ,细砾和砂层具有粗略层理 如图 4。 河流在山体内切割较深呈峡谷 ,而在扇面的切割则仅 2 m 左右 。大武口扇没有发育较多 的沟谷 ,以现行流水河道为主 。河岸高度基本没有较大变化 ,仅在扇缘附近才逐渐变浅 ,并消 失 。河流消失处为小型湖沼 ,并有沙丘伴生 。 3 讨论与结论 311 山地地势起伏度对贺兰山东麓冲积扇面积和坡度的影响 冲积扇的坡度和面积是冲积扇发育的重要特征 , 也可以说是基本组成单元 。传统上认1 ,3 ,4 ,冲积扇的面积和坡度主要受控于流域面积和气候状况 。湿润气候下形成的冲积扇规 为 模要大于干旱区的冲积扇 ,而坡度则正好相反 。小流域的河流形成的扇体规模往往较小 ,而坡 5 0188 度往往较大 。Denny指出 ,流域面积与扇体面积之间存在着数量关系 : A = 015 A ,其中 f d A 为冲积扇面积 , A 为流域面积 。冲积扇坡度形成的根本原因是物质堆积速度和量的不均 f d 6 匀 。能够影响这一发育条件的因素是多样的 。Eckis最早提出了汇水盆地越大扇体越帄缓 7 的思想 。A . M . Harvey通过对 So ut heast Spain 的 77 个扇体的统计 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 后给出了冲积扇流域 - 0120 8 ( ) 面积与坡度的关系式 : r = 01006 6 A r : 冲积扇坡度 , A : 流域面积。而 Melto n则认为 流域地势起伏度在起着同样重要的作用 ,并提出了流域面积和流域地势起伏度与扇体坡度之 0187 9 ) ( ) ( 间的关系 : r = 713 H/ A r :冲积扇坡度 , A :流域面积 , H :流域地势高差。Bull 研究了 Califo r nia 的冲积扇后指出 ,在不同岩性下 ,流域面积与扇体面积和坡度的关系有所不同 :当流 0188 - 0116 域内泥页岩占 46 %,85 %时 : A = 214 A , S = 01023 A ; 当流域内砂岩占 58 %,68 % d f d f 0188 - 0132 ( ) 时 : A = 113 A , S = 01022 A A :冲积扇面积 , A :流域面积 , S :冲积扇坡度。f d f d f d f 表 2 贺兰山东麓冲积扇坡度 、面积及流域面积 、起伏度 Table 2 The alluvial fans’slope , area and t heir drainages’area , relief at t he eastern foot of Helan Mountain 22地 点 A / km )A / km (h r/ ? df 588 01040 01286 110 大武口 鬼头沟 83 01088 01982 15 大风沟 185 40 01058 01573 汝箕沟 77 01064 11146 30 小水沟 75 01112 11507 14 大水沟 插旗口 01112 11337 134 33 贺兰口 45 01176 21602 60 苏峪口 01185 21434 45 45 黄旗口 01182 21062 47 50 32 55 01210 11562 但由表 2 看到 ,以上这些经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 在贺兰山东麓并不适合 。对贺兰山东麓冲积扇的面积 与其流域 面 积 和 流 域 地 势 起 伏 度 进 行 的 相 关 分 析 , 得 到 其 相 关 系 数 分 别 为 01613 077 、 01226 288 ,而坡度与流域面积和流域地势起伏度的相关系数分别为 01703 24 、01808 188 。笔 () 者利用多元非线性回归模型对其进行了运算 具体运算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 见文献 10 ,得到扇体面积与 1109 1133 域面积和地势起伏度的关系式 : A = 61245 A h。扇体坡度与流域面积和地势起伏度f d - 0127 0139 ( 关系式 : r = 10167 A h。其中 , A 为扇体面积 , A 为流域面积 , h 为流域地势起伏度d f d ) r 为扇体坡度。可见 ,贺兰山东麓冲积扇的面积和坡度更多地受流域地势起伏度的影响 。 地势起伏度和气候对冲积扇沉积物粒度的影响312 气候通过影响物源区的风化作用影响着冲积扇沉积物的粒度 。处于干旱半干旱气候过区的贺兰山 ,以物理风化为主 ,风化物多为砾石 。从贺兰山前冲积扇的物质组成也可以看出 种特点 。但是 ,同是在一种气候区内 ,贺兰山前冲积扇粒度组成却存在较大的差异 。以扇顶 石最大粒径来看 ,贺兰口为 1,2 m ,大水沟为 1 m 左右 ,而大武口为 011,012 m 。以砾石的 值粒径来看 ,贺兰口为 20,50 cm ,大水沟为 15,40 cm ,大武口为 5,10 cm 。由表 2 可以知 贺兰口地势起伏最大而大武口地势起伏度最小 。因此我们可以说贺兰山前冲积扇的沉积物 度组成更多地受地势起伏度的影响 。 313 新构造作用对冲积扇发育的影响 构造活动是冲积扇发育的前提 。没有构造活动所形成的高差显著的物源区和堆积区冲扇则失去了发育环境 。但对构造活动在冲积扇发育过程中的作用 ,学者之间还存在争议 。 的学者认为构造活动仅仅提供了冲积扇发育的地点和条件 ,在其后的发育过程则作用甚微 7 也有的学者认为构造活动一直影响着冲积扇的发育过程。 笔者认为对于构造活动所起到的作用不能一概而论 。从贺兰山东麓的冲积扇发育情况 看 ,山前的构造运动对冲积扇的发育特征有较大的影响 ,不同幅度的构造升降活动引起了大 口冲积扇和贺兰口冲积扇的差别 。由大武口向南新构造活动逐渐增强 ,表现为山地高程增 和基岩破碎风化的加剧 ,也对扇体面积和坡度以及沉积物粒度的增大产生了影响 。而扇体 的构造活动也引起了扇体特征的差异 ,首先从地貌上形成了断层陡崖 ,其次断层陡崖附近的 的堆积体的形成也和断层活动有密切关系 ,第三在断层崖上下的扇体物质迁移发生了变化 , 层崖以上侵蚀加剧 ,形成许多冲沟 ,而在断层崖以下则发生较多的堆积以补偿断层活动造成 高差 。同时在堆积的范围上也发生了变化 ,即堆积主要发生在断层附近 ,离断层陡崖较远的 位堆积微弱 。 黄河对贺兰山东麓冲积扇发育的影响314 黄河是一个多水多沙的河流 ,尽管在银川盆地以上水沙较少 ,但也对贺兰山东麓冲积扇发育起到了较大的影响 ,这从冲积扇的分布和扇体前缘的特点可以看出 。 首先可以看到所有山边线凹入的地方扇体发育较好 ,而山边线突出的地方扇体发育规 较小 ,扇体的边缘基本沿黄河冲积帄原西侧呈直线分布 。其次扇体的坡度在前缘部位突然 幅度降低 ,而且转折非常明显 ,按冲积扇正常的发育不可能形成这种情况 ,很可能是黄河泛 沉积改造了扇体前缘形成了坡度的转折 。 参 考 文 献 1 里丁 H G 主编. 周明鉴 ,陈昌明 ,张疆等译 . 沉积环境和相. 北京 :科学出版社 ,1978. 20,81 () 单鹏飞 ,温晋林 ,璩向宁 . 贺兰山东麓新构造运动特征初探. 干旱区地理 ,1991 ,14 2:15,20 2 杨景春 . 地貌学教程 . 北京 :高等教育出版社 ,1985. 47,51 3 4 Chorley R J ,Schumm S A. Sugden D E. Geo morp hology. Lo ndo n : Met huen & Co . L t d ,1984. 341,347 Denny C S. Alluvial Fans in t he Deat h Valley Regio n ,California and Nevada . U . S. Geological Survey Profes2 5 sio nal Paper ,1965 ,466 :1,62 Eckis R. Alluvial Fans in t he Cucamo nga Dist rict ,Sout hern California . Journal of Geology ,1928 ,36 :225,247 6 Harvey A M . The Occurrence and Role of Arid Zo ne Alluvial Fans. In : Tho mas S G ,eds. Arid Zo ne Geo mor2 7 p hology. Lo ndo n :Bel haven Press ,1987. 136,158 Melto n M A. The Geo morp hic and Paleoclimatic Significance of Alluvial Deposit s in Sout hern Arizo na . Journal 8 of Geology ,1965 ,73 :1,38 Bull W B . Relatio n of Alluvial2Fan Size and Slope to Drainage2Basin Size and Lit hology in Western Fresno 9 Count y ,California . U nited States Geological Survey Professio nal Paper , 1964 ,450,B :51,53 张超 ,杨秉赓 . 计量地理学基础 . 北京 :高等教育出版社 ,1985. 86,110 10 The All uvial Fans al ong the Ea stern Foot of Helan Mounta in M O D uow en Z HU Zhon gl i W A N L i n yi ( )Depa rt ment of U rban an d En v i ron ment al S ciences , Peki n g U ni versi t y , Bei ji ng , 100871 Abstract There are many alluvial fans developed alo ng t he eastern foot of Helan Mountain. U nder t he co nt rol of climate , mountain feat ures and t he Huanghe River , t he fans have many different characters co mparing wit h t he fans of ot her regio n , such as co nglo merate wit h boulders o n t he surface , big slope and abrup t slope change , salt lake or swamp , sand dunes at t he margin of t he fans. And also t here are many different feat ures amo ng t he fans t hemselves. Dawukou alluvial fan , located at t he nort h end of t he st udy area , has fine sediment s , big fan area , flat slope and typical morp hology. In f ro nt of t he middle segment of t he mountain , t here is Dashuigou alluvial fan wit h coarse sediment , moderate slope and less fan area . Helankou alluvial fan , at t he sout h segment of t he mountainside , co nsist s of coarse sediment , steep slope and moderate fan area . This paper describes t he geo morp hology , sediment s , fan size , fan figure and depo2 sitio nal st ruct ure of t he fans alo ng t he eastern foot of Helan Mountain. In st udy of t he relatio nship of t he 1 . 33 1 . 09 fan feat ures and t he source basin feat ures we got such relatio ns as : A = 61245 A hand r = 10167 f d 0 . 39 - 0 . 27 ( ) A hA :fan area , A : source basin area , h : relief , r :fan slope. And we co ncluded t hat t he d f d main factor affecting t he fan area and slope of t his regio n is t he relief of Helan mountain. Key words alluvial fan ; Helan mountain ; relief