地球岩石及其形成作用（18）
胡经国
3、海洋侵蚀作用
⑴、海水运动及海洋环境分区
①、海水运动
影响海水运动的主要因素有：风、日月引力、海底地震或火山爆发、地球自转、海水温度、盐度。
海水运动的主要方式有：波浪、潮汐、洋流和浊流。
海水运动是海洋地质作用的主要动力。
A、波浪
波浪（SeaWeave）是海水最基本的运动方式，主要由风吹引起。在风与水面之间磨擦力的作用下，海水运动形成波浪。当波浪运动时，水质点基本上绕某个平衡位置作圆周运动，向前位移很小。
a、波浪要素
水面波浪起伏的最高点称为波峰，最低点称为波谷，两峰之间的距离称为波长，波峰与波谷之间的垂直距离称为波高。
波长及波高的大小与风力、水深有关。在广海深水区，风力越大，波浪的波长和波高就越大。
b、波浪的下限——浪基面
水质点的动能在向下传递过程中，随水深增加、压力增大，内摩擦力也增大，质点运动圆周变得越来越小。实验证明，其圆周直径的减小与波长呈函数关系；当水深达1/2波长时，波浪运动已很微弱。一般认为，此深度是波浪作用的下限，称为浪基面（WaveBase）。
另外，由于海水深度的差异，海底对运动的水质点产生的影响也不同，因而波浪运动的特点也不同。据此，波浪作用又可分深水波和浅水波。
c、波浪运动过程
浅水波出现于深度小于1/2波长的水域，质点运动受内磨擦力和海底磨擦力的影响，表层水质点运动比下层水质点快，运动轨迹变形成椭圆形，形成向前倾的不对称波浪。
随水深进一步变浅，波浪翻卷，卷入空气，在空气压力与重力的作用下形成破浪。
破浪因惯性冲上海岸形成进流，进流在重力作用下沿斜坡回到大海形成退流（底流）。
当进流方向与海岸斜交时，可同时形成退流和平行海岸的沿岸流。
深水波出现于深度大于1/2波长的水域，质点作规则的圆周运动。波浪规则对称，不发生变形。
d、威力巨大的拍岸浪
在礁石海岸的较深水区，波浪突然受阻以后，波长迅速减小，波高急剧加大，形成拍岸浪。其能量巨大，冲击力可达29t/m2。
e、波浪折射现象
在岬角及海湾发育的海岸地带，波浪受海底磨擦力不同的影响，使波浪向海岸推进的速度产生差异。海湾处快，从而使波脊线（波峰连线）弯曲，趋向与弯曲的海岸平行，这种现象称为波浪折射。由此导致波能向岬角聚集，在海湾分散。
f、海啸
当海底火山或地震发生时，海水产生汹涌的海波，波高可达几十米，称为海啸（Tsunami）。海啸能长距离传播，可将上百吨船只抛上海岸。
B、潮汐与潮流
潮汐（Tide）是由月球和太阳的引力引起的地球海水面周期性升降现象。海水面升降导致的海水水平流动称为潮流（TideCurrent）。
海面升高，海水涌上海岸称为涨潮；反之称为落潮。
由高潮和低潮产生潮差。潮差具有周期性变化；潮差最大时为大潮，最小时为小潮。
在海峡、海湾、河口以及低缓的海岸带，潮汐作用尤为明显，潮流速度也快。
C、洋流
洋流（OceanCurrent）是海洋中沿一定方向有规律移动的海水。分为表层洋流和深层洋流。
表层洋流主要受盛行风的磨擦力拖带作用产生，以水平运动为主，深度为100～200米。深层洋流由温度和盐度差引起，具有水平和垂直两个运动方向。以上两种洋流可以相互转换，并且作长距离迁移，对海洋沉积和生物分布具有重大影响。
D、浊流
浊流（TurbidityCurrent）是海洋或湖泊中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流，相当于水下“泥石流”。
浊流的特点是密度大，携带大量粘土、泥沙及砾石。
浊流分布于大陆架外缘、大陆坡上部或河口三角洲前缘。其诱发因素主要为地震。
②、海洋环境分区
根据深度及海底地形，海洋环境可分为滨海、浅海、半深海及深海。各个分区的水动力特点、物理化学及生物特征各不相同。
A、滨海
滨海（LitoralZone）是指低潮线与最大高潮线之间的海陆交互地带。其环境变化大，水动力强，生物稀少，常暴露地表。滨海带的宽度取决于潮差的大小及海岸地形的坡度；若潮差大、坡度缓，则滨海带宽，反之则窄。
B、浅海
浅海（NeriticZone）是指低潮线以下至水深200米之间的海域。其海水较浅，阳光、氧气充足，生物丰富，水温受季节影响，海底平缓，以波浪的影响为主。陆源物质较丰富。
C、半深海
半深海（BathyalZone）是指水深200～2000米之间的海域。其海底地形较陡，平均坡度在4.3度以上，是大陆坡分布的地带。大陆坡上常发育深达数百至上千米的海底峡谷。由于水深，透光性差、水温较低，因而海水运动以洋流为主，生物贫乏，以浮游生物及食腐生物为主。
D、深海
深海（AbyssalZone）是指水深大于2000米的广大海域，是大洋盆地分布区。其陆源物质少，海水运动以洋流为主，生物贫乏。
⑵、海洋侵蚀作用概述
海洋海水对海岸和海底岩土体的侵蚀破坏作用称为海洋侵蚀作用，简称海蚀作用。例如，当海浪冲击基岩海岸时，往往会形成破坏力巨大的拍岸浪，拍打着海岸带的岩土体，对海岸产生强烈的破坏作用。
海水的运动方式和侵蚀作用营力主要有波浪、潮流、洋流和浊流四种。其中，洋流和浊流主要作用于大陆坡和深海盆地；而对陆地海岸带和滨海带造成侵蚀破坏的主要营力是波浪和潮流。
按作用性质，海蚀作用分为机械侵蚀作用和化学溶蚀作用两种类型。海洋机械侵蚀作用主要是指由于波浪、潮流等对海岸岩土体产生的破坏作用。波浪和潮流的机械侵蚀能力远远大于陆地地表径流，在较短时间内可对海岸岩土体和地貌造成巨大破坏。许多沿岸地区都建有防波堤以保护海岸。防波堤是一种有很多孔洞的人造堤坝，通常建立在离海岸一定距离的地方。它既保证了海水的自由出入，又能有效地分散波浪能量。
海洋溶蚀作用是指含有较多CO2等溶剂的海水对海岸及海底岩石产生的溶解侵蚀作用。与陆地淡水相比，海水的矿物质含量较高，对沿岸岩石具有更强的溶蚀作用，往往能够塑造出一些千奇百怪的海蚀地貌景观。不过，海水溶蚀作用仅在海岸易溶岩分布地区才有显著影响，其作用范围有限。
按作用方式，海洋机械侵蚀作用可分为冲蚀作用和磨蚀作用两种类型。因此，按作用方式，海蚀作用可分为冲蚀作用、磨蚀作用和溶蚀作用三种类型。
海蚀作用在基岩海岸表现最为明显。它通过冲蚀、磨蚀和溶蚀作用使海岸线遭到侵蚀破坏。
⑶、冲蚀作用
①、海浪冲蚀作用
海浪以巨大的能量冲击海岸岩土体，使之遭到侵蚀破坏。例如，法国北岸迪埃晋记录到，海浪的冲击力达到60吨/平方米。特别是对有裂隙和节理的岩体，海浪不仅以其巨大的冲击力破坏岩体，而且压缩岩体裂隙中的空气；海水退却时，压力骤减，可形成一种爆炸力量。如此反复进行，可以使海岸岩壁破碎、崩解，导致海岸不断后退。
②、潮流冲蚀作用
潮流在开阔海岸带附近的冲蚀作用较弱，仅起助长波浪冲蚀的作用。涨潮时，汹涌潮水将能量叠加于波浪之上，从而增强了拍岸浪威力；退潮时，又把大量侵蚀产物（松散碎屑物）带走，使海岸基岩裸露从而增大了波浪侵蚀的范围和深度。特别是在海湾河口地区，潮流的侵蚀破坏作用十分强烈。例如，中国杭州湾在潮流高潮时，水位迅速升高、速度加快，至海宁市可形成高8～12m的潮峰，猛烈冲击两岸，进行强烈的侵蚀破坏。
⑷、磨蚀作用
海浪携带着砾砂以巨大的力量前拥后退，对海岸边和水下的基岩进行强力磨蚀。长期的磨蚀作用可将海岸塑造成陡崖，将海底基岩磨成平台。
⑸、溶蚀作用
海水对岩石、矿物的溶蚀能力比陆地淡水强。海水除了能溶蚀碳酸盐岩以外，对玄武岩、正长岩、角闪石和黑曜岩的溶蚀速度比陆地淡水大3～14倍。就连石英晶体在微碱性的海水中也有较高的溶解度；它使含SiO2的基岩遭到溶蚀破坏。
⑹、基岩海岸的海蚀作用
基岩海岸由坚硬的未经移动的岩体组成。其特点是坡度相对较大，潮间带窄，海岸线不平，多岬角和港湾。
①、基岩海岸海蚀地貌
基岩海岸的海蚀作用可形成以下海蚀地貌：
A、海蚀凹槽
海蚀凹槽（SeaNotch）是指由于海蚀作用在基岩海岸陡崖下部海浪到达高度附近而形成的沿海岸延伸的凹槽。由于基岩海岸向陆地方向海水迅速变浅，导致拍岸浪形成，海水及其所夹带砂和石块反复冲蚀和磨蚀基岩海岸，使其下部岩石破碎，并且被掏空，从而形成平行海岸延伸的凹槽。
B、海蚀崖
海蚀崖（SeaCliff）海蚀崖是指由于基岩海岸海蚀凹槽形成和扩大，凹槽上部岩体失去支撑不断崩塌而形成的海岸直立峭壁。
C、波切台
波切台（WaveCutBench）是指由于海蚀崖不断后退，而在前方形成的微向上凸、向海倾斜的基岩平台。
D、海蚀洞穴
海蚀洞穴（SeaCave）是指在海蚀崖下部，因受拍岸浪及其挟带石块冲蚀和磨蚀而形成的洞穴。
②、基岩海岸海蚀作用结果
当地壳长期稳定、平均海平面不变时，随着波浪侵蚀作用进行，波切台逐渐拓宽。当波切台宽度发展到波浪虽然在波切台上运动，但是能量基本消耗在克服与波切台的磨擦和搬运碎屑物上时，波浪不再有侵蚀能力。此时，基岩海岸的横剖面线呈上凸的曲线，该曲线上各点的侵蚀强度趋于零，这种基岩海岸的横剖面称为基岩海岸海蚀作用平衡剖面。下图表示基岩海岸海蚀作用平衡剖面的形成过程（来至网络）。
总之，基岩海岩海蚀作用的结果是使基岩海岸趋于平直，地形坡度变缓。
⑺、砂质海岸改造过程
①、砂质海岸及其再造动力
砂质海岸是指由松散的砂粒所组成的海岸，其地形较为平坦。
砂质海岸改造的动力是波浪和潮流。进流和潮流将砂粒向海岸方向搬运，而底流又把部分砂粒向海洋方向搬运。
②、改造过程
首先假定，原始砂质海岸坡度各处一致，处于动态平衡的中立点。
在中立点上，进流和退流动力与砂粒重力沿坡向的分力大小相等、方向相反；砂粒只绕各自的平衡点作往复运动。
在中立点以上，水浅，波浪冲击力强，砂粒向岸运动。而在中立点以下，砂粒则向海洋方向运动。经长期作用以后，海岸形成下凹的形态。中立点以上海岸坡度变陡，中立点以下海岸变缓。
③、形成的地形
A、沿岸堤
沿岸堤是指由迁移的砂粒在高潮线附近堆积而成的沿岸分布的长条状砂垄。
B、水下砂坝
水下砂坝是指由迁移的砂粒在低潮线附近（中立点以下）堆积而成的平行海岸分布的长条状垄岗地形。
4、风力侵蚀作用
⑴、风力侵蚀作用概述
风力侵蚀作用，简称风蚀作用，是指风力对地表岩土体的侵蚀破坏作用，地表岩石和土在风力作用下脱离原地。它包括风直接的吹蚀作用和风沙的磨蚀作用。这两种作用彼此相辅相成。风蚀作用的强度取决于风速和地表岩石和土结构及地形状况。风蚀作用在近地面23厘米高度内最强烈，许多风蚀微地貌（如石蘑菇）都现示了这个特点。
⑵、风蚀作用机制
当风吹经地面时，因为地面不平，气流发生乱流作用，可以吹扬起地面的砂粒。风吹起砂粒并且挟带砂粒向前移动，形成风砂流。由于运动的砂粒对岩石表面或岩石裂隙等凹部进行摩擦和旋磨，因而风蚀作用实际上不仅包括对地表的吹蚀作用，使砂粒离开地表，从而使地表岩石和土遭受破坏，并且还包括对岩石进行的磨蚀，即风砂流移动时砂粒对地表岩石的冲击和摩擦。
风沙流的含沙量是随高度增加而减少的。绝大部分砂粒在距地面30厘米以下运动，特别集中在距地面10厘米以下运动。因此，砂粒主要是贴近地面迁移的。风蚀作用随离地面高度的增加而减弱。
风蚀作用在干旱地区最为活跃。由于岩石和土大都裸露于地表，几乎整个地面都受到吹蚀。
风的吹蚀作用具有选择性。最小的颗粒，如粘土颗粒和粉砂，最容易被风扬起并且上升到高空。砂粒仅仅为中等强度以上的风所吹动，并且贴近地面迁移。砾石在平坦地面上受强风作用而发生滚动，但是它们不会移动很远。
⑶、风蚀作用类型
按作用方式，风蚀作用分为风力吹蚀作用和风力磨蚀作用两种类型。
①、风力吹蚀作用
风力吹蚀作用，又叫做风力吹扬作用，是指风单纯依靠气流的冲击力和紊流作用，把暴露于地表的部分松散细小碎屑吹离地表的作用过程。
风力吹蚀作用的强度主要取决于风力的大小、地表面碎屑颗粒的粒径及联结力。把松散无联结的、大小不同的碎屑物吹扬起来的临界风速（起砂风速）是不同的。风力越大、地表碎屑物越细，吹蚀作用越强。在地表碎屑粒径大于2.0毫米的地区（基岩裸露与戈壁区），吹蚀作用就很难发生。而在颗粒细小的松散沉积物分布区，吹蚀作用就易于发生。除此以外，地表的其他性质，如植被、土壤温度、地形起伏、地表糙度等，也可以引起起砂风速的改变。地面植物多、土壤潮湿、地形起伏和糙度大，起沙风速必将增大。
②、风力磨蚀作用
风力磨蚀作用是指贴近地面运动的风沙流中的砂粒对地表物质（岩石和土等）的冲击、摩擦作用过程。磨蚀作用的强度也决定于风力大小，同时和气流中夹带的砂粒的数量和大小也有关系。一般情况下，只有大于0.2毫米的砂粒才有明显的磨蚀作用，而这种颗粒即使在强风作用下也只能被吹扬到距地表3～4米的高度。所以，磨蚀作用还明显地受高度的限制。据观测，绝大部分砂粒都在距地表30厘米以下。因此，近地表部分的岩石和土受到的磨蚀作用特别显著。
③、风力吹蚀作用与磨蚀作用的关系
风力吹蚀作用和磨蚀作用是互相联系的作用过程。实际上，它们总是同时同地进行着的。没有吹蚀作用吹起砂粒，就根本谈不上磨蚀作用；而风砂流的冲撞对吹蚀作用也有促进。据研究，对同样的砂粒，夹砂风的起动风速要比无砂风的起动风速小20%。所以，可以将风蚀作用看成是风力吹蚀作用与磨蚀作用的有机综合或共同作用。但是，在不同的条件下，吹蚀作用和磨蚀作用的表现程度是不一样的。一般说来，在基岩裸露地区，磨蚀的作用较为明显；而在地表由松散而细小的碎屑物组成的地区，则吹蚀作用就显得更为突出。
5、地下水侵蚀作用
按作用方式，地下水侵蚀作用可分为地下水溶蚀作用和地下水潜蚀作用。它们多发生在地下水流经的岩土体的裂隙和孔隙中。
⑴、地下水潜蚀作用
通过地表以下岩土体中的裂隙流动的地下水流，溶解并且冲刷、带走岩土体中的可溶性物质成分的作用过程，称为地下水潜蚀作用。它对岩土体起淘空作用，导致上覆岩土体发生坍陷。
地下水潜蚀作用主要是地下水流对岩土体的机械冲刷破坏作用。地下水在岩土体中渗透，水体分散，流速缓慢，动能很小，机械冲刷能力微弱，只能将松散堆积物中颗粒细小的粉砂、粘土颗粒冲走，使其结构变松，孔隙和裂隙扩大。但是，经过长时间的冲刷作用，也可以形成一定规模的地下空洞，甚至引起地面陷落，形成落水洞和洼地。这种现象常见于黄土发育地区。疏松的钙质粉砂岩也容易受到冲刷破坏。当地下水充满松散沉积物的孔隙时，水可润滑、削弱以至破坏颗粒间的结合力，产生流沙现象；或者浸润粘土物质，使之具有可塑性，引起粘土体积膨胀，导致土层蠕动和变形。
⑵、地下水溶蚀作用
地下水流溶解地表以下的可溶性岩石，形成地下岩溶（喀斯特）地貌的作用过程，称为地下水溶蚀作用，又叫做岩溶（喀斯特）作用。
2020年2月13日编写于重庆
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