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地貌系統Morphological Systems
河盆系統 Drainage Basin
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原在深山一線溪 滲在林中遍土壤 浮著草根使我一身青綠 穿過晚 穿過晨霧 朝露散 雨中化 化為滴水流 流入湖中倆相聚 輕霧過 雨水帶來 遠山滿綠翠 太陽輕撫我悠然盡化煙 遊盡碧空一片天 散在雲中寄山畔 乘著清風使我一身飄逸 飛過冷冬飛過炎夏
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原在深山一線溪 滲在林中遍土壤 浮著草根使我一身青綠 穿過晚 穿過晨霧 朝露散 雨中化 化為滴水流 流入湖中倆相聚 輕霧過 雨水帶來 遠山滿綠翠 太陽輕撫我悠然盡化煙 遊盡碧空一片天 散在雲中寄山畔 乘著清風使我一身飄逸 飛過冷冬飛過炎夏
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外營力Exogenetic Factor作用怎樣改變地球的表面?
p. / 頁 外營力Exogenetic Factor作用怎樣改變地球的表面? 外營力作用包括: 侵蝕媒體Agent: 海浪wave 冰glacier 風wind 1 剝蝕作用 風化Weathering 河流Fluvial process 塊體移動Mass Movement 風化 侵蝕Erosion 搬運transportation 塊體移動 2 沉積作用 Sedimentation 侵蝕 搬運 沉積作用
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你能夠分辨出系統中的投入、過程和產出嗎?
河盆是怎樣以一個系統的方式運作的呢? p. / 頁 投入: 降水 熱能 過程: 風化 塊體移動 侵蝕 你能夠分辨出系統中的投入、過程和產出嗎? 搬運 滲透 下滲 滴流 降水 表層流 基本徑流 沉積 熱能 蒸散 礦物和岩屑 產出: 水 沉積物 礦物 熱能 蒸散 搬運 風化 侵蝕 塊體移動 滲透 滴流 下滲 基本徑流 表層流 沉積 水、沉積物、礦物和熱能
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甚麼是河盆水循環? 分水嶺Watershed 流域 支流Tributries Drainage Area 河網
p. / 頁 流域: 河流收集流水的地方 河網: 幹流和支流組成的網絡 分水嶺: 河盆與河盆之間的分界線 分水嶺Watershed 甚麼是河盆?分水嶺又是甚麼? 流域 Drainage Area 支流Tributries 河網 Drainage pattern 幹流 Main River
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甚麼是河盆水循環? p. / 頁 降水 吸收 蒸騰 蒸發 河道徑流 截流 水分儲存在地表 表面徑流 表層流 水分儲存為地下水 下滲
水分儲存在土壤 基本徑流 滲透
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河盆系統的組元及其相互關係 投入: 降水 熱能 過程: 風化 塊體移動 侵蝕 搬運 滲透 下滲 滴流 表層流 基本徑流 沉積 蒸散 產出:
p. / 頁 河盆系統的組元及其相互關係 投入: 降水 熱能 過程: 風化 塊體移動 侵蝕 降水 搬運 滲透 下滲 滴流 熱能 表層流 基本徑流 沉積 礦物和岩屑 蒸散 蒸散 產出: 水 沉積物 礦物 熱能 搬運 風化 侵蝕 塊體移動 滲透 滴流 下滲 基本徑流 表層流 沉積 水、沉積物、礦物和熱能
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p. / 頁 2. 水分循環 水體在陸地、海洋、大氣間的循環交替及水形態的改變 地球上的水量是平衡的︰ 降水=蒸發+淨增/負儲水+徑流
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p. / 頁 水分循環 大氣圈 生物圈 岩石圈 海洋
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水系網絡—水系模式 Drainage Pattern
樹枝狀水系(Dendritic pattern) 支流及次一級支流匯合於主流的方向,以大致近似銳角交匯 排列的形狀有如樹枝。 這種水系發育於地形傾斜較緩, 岩石物質比較均一,而且未受構造運動影響的地區。香港不少水系都是呈樹枝狀的。
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水系網絡—水系模式 p.10 / 五 頁 直角水系(rectangular pattern) 支流及次一級的支流均以直角交匯。
這種水系發育於垂直交叉斷裂、節理發育地區,水流順著薄弱線形成水道網。本港大欖涌地區即為這種水系
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水系網絡—水系模式 放射狀水系(radial pattern)
發育於隆起地區,水流從中央部分向外四散。新界大帽山及大嶼山大東山地區均可見到。
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水系網絡—水系模式 放射狀水系(radial pattern)
發育於隆起地區,水流從中央部分向外四散。新界大帽山及大嶼山大東山地區均可見到。
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河流密度、河流級數及分叉比 河流密度Drainage Density 單位面積中的河流長度 河網密度Drainage Intensity
p. 4 / 九頁 河流密度、河流級數及分叉比 河流密度Drainage Density 單位面積中的河流長度 河網密度Drainage Intensity 單位面積中的河流數量 河盆中河流總長度(公里) 總河盆面積(平方公里) 河盆中河流總數量 總河盆面積(平方公里)
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河流密度Drainage Density、河流級數Streams Order及分叉比 Bifurcation ratio
p. / 頁 河流密度Drainage Density、河流級數Streams Order及分叉比 Bifurcation ratio 影響河流密度的因素︰ 地表物質(粗幼?不透水層?) 河盆坡度 降水(種類、強度、總量) 流量 植被 - 下滲 + + - 熱帶雨林︰雨量大,幼質 熱帶荒漠︰雨量小
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3.2 河流密度、河流級數及分叉比 一條2級及一條1級河流相遇? 斯特拉勒︰河流級數 1級︰欠支流的河道(最低級)
p. / 頁 3.2 河流密度、河流級數及分叉比 一條2級及一條1級河流相遇? 斯特拉勒︰河流級數 1級︰欠支流的河道(最低級) 2級︰兩條或以上1級河流相遇 3級︰兩條或以上2級河流相遇 4級︰兩條或以上3級河流相遇 ․․․
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河網密度 幹支流之總長度與流域面積的比值
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河流能量 河流流量 河道坡度 河道粗糙度 河道形狀
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河流流量 水流通某一過水斷面的體積 河速x橫切面
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河流坡度 垂直距離 水平距離 河段位置 地殼變動 河道作用 彎曲度 垂直距離 水平距離
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河道粗糙度
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p. / 頁 荷頓河流級數定律︰
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3.2 河流密度、河流級數及分叉比 分叉比顯示每一條高一級支流平均由多少條低一級支流匯入。 分叉比的啟示? 級數 數量 分叉比
p. / 頁 3.2 河流密度、河流級數及分叉比 分叉比顯示每一條高一級支流平均由多少條低一級支流匯入。 分叉比的啟示? 一般而言,分叉比愈小,河水會更快地匯流到較高一級的支流,因此氾濫的危機較大。 級數 數量 分叉比 1 2 3 10 3.33 3 3.00 1
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p. / 頁 3.3 水文圖 在一時間內,河流某一點上的流量
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3.3 水文圖 流量 降雨 時間 在一單位時間內,越過河流某一點或橫切面的水量 立方米/秒(m3/sec) p. / 頁
3.3 水文圖 p. / 頁 流量 在一單位時間內,越過河流某一點或橫切面的水量 立方米/秒(m3/sec) 降雨 時間 河道橫切面面積(m2) x 河流流速(m/sec)
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p. / 頁 3.3 水文圖 洪峰 時滯 降雨最高峰和洪峰間的時間差 影響因素 河盆地質和坡度 降雨強度 土壤水分性質
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3.3 水文圖 漲水翼 退水翼 基本徑流 p. / 頁 坡度越大洪峰越強時滯越短 地下水慢慢滲到河道之中
3.3 水文圖 漲水翼 坡度越大洪峰越強時滯越短 退水翼 基本徑流 地下水慢慢滲到河道之中 量及水位較為穩定,即使在旱季也有一定的基本徑流 泛濫後的量為最高
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p. / 頁 3.3 水文圖 最高雨量於何時錄得? 最大洪水(洪峰)於何時錄得? 雨量高峰和流水量高峰間的時距是多少?
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3.3.1 影響水文圖的因素
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3.3.1 影響水文圖的因素 河盆面積 河盆形狀 河盆坡度 河盆地質 土壤種類 土地利用 降水種類 溫度及蒸散 河盆密度 潮汐和海浪
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3.3.1 影響水文圖的因素—河盆面積 細降水會較快到達河道 時滯較短 中降水會較慢到達河道 時滯較長
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3.3.1 影響水文圖的因素—河盆形狀 方形/圓形河盆 長窄形︰徑流增加速度? 長 低 河盆分水嶺與檢測站的距離幾乎一致
3.3.1 影響水文圖的因素—河盆形狀 方形/圓形河盆 河盆分水嶺與檢測站的距離幾乎一致 較短時滯及較高洪峰 長窄形︰徑流增加速度? 水從最遠的邊緣區須較長時間才到檢測站 測量站 長 低
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3.3.1 影響水文圖的因素—河盆坡度 坡度大 時滯較短 坡度細 時滯較長
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3.3.1 影響水文圖的因素—河盆地質 岩石抗蝕力及母岩降水性 透水岩 下滲水地表徑流 時滯 不透水岩 下滲水地表徑流 時滯
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3.3.1 影響水文圖的因素—土壤種類 沙質土 孔隙度 下滲 時滯 洪峰 黏土
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3.3.1 影響水文圖的因素—土地利用 植被量多 植被量少 城市化
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3.3.1 影響水文圖的因素—土地利用 多植被 截流地表徑流 河道徑流 植物吸收 熱帶雨林vs農地 季節變化
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少植被 3.3.1 影響水文圖的因素—土地利用 截流 地表徑流 河道徑流 河道侵蝕 河床 時滯 洪峰
3.3.1 影響水文圖的因素—土地利用 少植被 截流 地表徑流 河道徑流 河道侵蝕 河床 時滯 洪峰 泛濫
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3.3.1 影響水文圖的因素—土地利用 城市化 混凝土覆蓋=不透水層 排水渠及溝渠作用 人工化河道河流磨擦力
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持續性降雨 強烈暴雨(如對流雨) 降雪 3.3.1 影響水文圖的因素—降水種類 地表飽和下滲地表徑流
3.3.1 影響水文圖的因素—降水種類 持續性降雨 地表飽和下滲地表徑流 強烈暴雨(如對流雨) 強度或>下滲力河流水位 降雪 初時,河流水位 融雪時,河流水位 不透水層
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3.3.1 影響水文圖的因素—溫度及蒸散 淺到爆
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3.3.1 影響水文圖的因素—河盆密度 與不透水層及透水層的關係 密度泛濫(時滯洪峰)
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3.3.1 影響水文圖的因素—潮汐和海浪 大潮限制河水流入大海下游會出現泛濫 孟加拉
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影響徑流的因素 氣候 集水區特徵 降雨時間 雨勢 雨滴大小 雨水分布 雨水蒸發之平衡 集水區的形狀 集水區的坡度 集水區的方向 地質 土質
土壤水分 植被 排水性
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2.2.1 影響徑流的因素—氣候 ∵降雨會先被截流及下滲 降雨時間 雨勢 降雨時間越長,表面徑流越大 其增幅原先會較慢
2.2.1 影響徑流的因素—氣候 ∵降雨會先被截流及下滲 降雨時間 降雨時間越長,表面徑流越大 其增幅原先會較慢 稍後上升幅度才逐漸增加 雨勢 雨勢>下滲力 雨勢下滲須較長時間才可徑流量
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2.2.1 影響徑流的因素—氣候 雨滴大小 雨水分布 雨水蒸發的平衡 雨滴表面徑流 截流
2.2.1 影響徑流的因素—氣候 雨滴大小 雨滴表面徑流 截流 雨水分布 雨水平均分布於隻水區中,地下水,表面徑流須較長時間才增加 雨水只集中於某一部分,表面徑流會突然增加得很快,但亦很快回復舊水平 雨水蒸發的平衡 大陽輻射、濕度、溫度、風速等會影響蒸發
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2.2.1 影響徑流的因素—集水區特徵 集水區的形狀 方形/ 圓形︰徑流增加速度? 長窄形︰徑流增加速度? 集水區的坡度
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CHANNEL DISCHARGE
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SEAWATER INTRUSION 鹹潮- 珠海 澳門 INTO MACAU AND ZHUHAI
海水倒灌引發鹹潮 1月 16日 星期一 珠三角鹹潮 「三分天災 七分人禍」 1月 16日 星期一 鹹潮災害引發深層思考 保護淡水資源不容忽視 建立生態補償機制手治理珠江鹹潮 專家﹕解決珠三角鹹潮須建長效科學用水防範機制
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+ + - - - - - -
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SEAWATER INTRUSION INTO MACAU AND ZHUHAI, WHY DOES IT HAPPEN?
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大氣圈內的水 Water in Atmospheric Sector
降水Precipitation 蒸發作用 Evaporation 蒸騰作用Evapo-transpiration 凝結作用 Condensation
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p. / 頁 2.1 大氣圈內的水—降水 以水或冰晶的形成地表 年降水量+季節變化徑流量 雨量↓ 、蒸發↑、下滲↑︰河流數目↓
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2.1 大氣圈內的水—蒸發作用 / 太陽輻射使土壤、葉子及水體的水,甚至雨水以水汽形成進入大氣圈
p. / 頁 2.1 大氣圈內的水—蒸發作用 太陽輻射使土壤、葉子及水體的水,甚至雨水以水汽形成進入大氣圈 溫度 相對濕度 風速 蒸發率 熱帶雨林︰ 熱帶荒漠︰ /
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2.1 大氣圈內的水—蒸騰作用Transpiration
植物的根部吸水,經樹幹,樹枝送往樹葉,再透過葉面氣孔Stomata,水氣排入大氣圈 溫度 單位空氣內的儲水量 相對濕度 植物新陳代謝速度 熱帶雨林 熱帶荒漠 蒸騰
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2.1 大氣圈內的水—蒸散 可蒸散量Potential Evapotranspiration︰在持續無限量水源下,最高流失於大氣中的水量
2.1 大氣圈內的水—蒸散 可蒸散量Potential Evapotranspiration︰在持續無限量水源下,最高流失於大氣中的水量 實際蒸散量Actual Evapotranspiration︰實際透過蒸散流失於大氣的水量 水文收支(可用水量)Soil Water Budget 可蒸散量可>降水量 但實際蒸散量則不行
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水文收支(可用水量)Soil Water Budget
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p. / 頁 2.1 大氣圈內的水—凝結作用 水汽水滴Canopy Drip 發生於溫度>0℃及有凝結核存在
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2.2 生物圈內的水Water in Biosphere
截流Interception 表面徑流Overland Flow 地表儲存 Land Storage
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2.2 生物圈內的水—截流Interception
降水被停留於葉面或樹枝上 「下降」至地面 「貫穿降水」/林內雨Throughfall 莖流Stemflow 被蒸發回大氣圈中 熱帶雨林 熱帶荒漠
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2.2 生物圈內的水—表面徑流 河盆實際的排水量 降水到地面後會下滲
p. / 頁 2.2 生物圈內的水—表面徑流 河盆實際的排水量 降水到地面後會下滲 在坡面,水流以整片覆蓋的形式向下流,稱為片流Sheet flow 表面徑流Surface Runoff vs河道徑流Channel Runoff(引導) 熱帶雨林 熱帶荒漠 下滲?(土壤飽和程度/透水性?) 雨水種類?
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p. / 頁 2.2 生物圈內的水—地表儲存 共四種︰
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2.3 岩石圈內的水Water in Lithosphere
下滲作用/ 滲透作用 表層流/ 間層流 基本徑流/ 地下水流
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2.3 岩石圈內的水—下滲/ 滲透作用 下滲作用Infiltration︰水分下滲至泥土
p. / 頁 2.3 岩石圈內的水—下滲/ 滲透作用 下滲作用Infiltration︰水分下滲至泥土 滲透作用percolation︰水穿過泥土,進入深石層 影響下滲的因素 起初的土壤含水量 不透水層存在與否 植被量—∵截流時間 泥土可吸水量—質地及孔隙度(沙vs黏土) 熱帶雨林 熱帶荒漠
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2.3 岩石圈內的水—表層流Throughflow/ 間層流interflow
p. / 頁 2.3 岩石圈內的水—表層流Throughflow/ 間層流interflow ∵坡度,水下滲至土壤B層後,平行於地面的形式向下坡流從新集結於河流 降雨時間與間層流往往有時滯 土質 坡度 蒸發率
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2.3 岩石圈內的水—基本徑流Baseflow / 地下水流Groundwater Flow
p. / 頁 2.3 岩石圈內的水—基本徑流Baseflow / 地下水流Groundwater Flow 水下滲至地下不透水層成潛水面Water table,以極慢的速度下移,再慢慢滲出地面,成為另一河源 基本徑流︰雨後的徑流上升須數星期時間
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你能在河流的同一段落找到這些地貌嗎?為甚麼?
河流在不同段落的河流作用都是相同的嗎? 你能在河流的同一段落找到這些地貌嗎?為甚麼? 你見過這些地貌嗎?
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甚麼是河流的縱剖面? 一條由河流源頭至河口的線 顯示河源至河口之間坡度的變化 河流源頭位處最高點 較高的地方坡度較陡斜 中部地段坡度較平坦
坡度十分平坦 河口是河流的最低點
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河流可分為多少個段落? 上游 中游 下游
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河流能量和河流作用由河源至河口的變化 特徵 上游: 河流水量多/少,不能移走巨礫。 中游: 河流水量較上游多/少,能移走巨礫。 下游:
河流水量最大/小。 河流需用大量能量運送搬運物。
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河流能量和河流作用由河源至河口的變化 原因 上游: 支流數目多/少,水量不多,能量較少。 河床平滑/粗糙,產生阻力,能量減弱。 中游:
較多/少支流注入幹流,河流水量增加。 下游: 支流匯聚,河流水量增加/減少,流速加快/減慢,抵銷了因坡度平緩或河道擴闊而減慢的流速。 搬運物數量大/小,耗用河流能量運送,剩餘能量不多。
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河流能量和河流作用由河源至河口的變化 河流作用 上游: 侵蝕作用為主 最常見, 和 也會發生。 垂直侵蝕 側蝕 溯源侵蝕 中游:
最常見, 和 也會發生。 垂直侵蝕 側蝕 溯源侵蝕 中游: 搬運作用為主 和 均會出現。 垂直侵蝕 側蝕 在流速較慢的地方出現。 沉積作用 下游: 沉積作用為主 側蝕 出現, 並不常見。 垂直侵蝕 持續。 搬運作用
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河流能量和河流作用由河源至河口的變化 河谷形狀 上游: 河谷深而窄/淺而闊。 中游: 河谷較闊/窄。 河谷兩旁山坡坡度下降。 下游:
河谷底部寬闊而平坦/狹窄而陡斜。 河岸兩旁山坡平緩。
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河流能量和河流作用由河源至河口的變化 河道形態 上游: 河流相對較曲/直。 河流會隨山勢而左右彎曲。 中游: 河流較上游筆直/彎曲。 下游:
河流蜿蜒,部分河段出現分叉,然後匯聚一起。 部分河道與幹流分離,或變成湖泊。
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上游有哪些地貌? 你知道上游有哪些地貌嗎? 你知道這些地貌是怎樣形成嗎? 還有: 交錯山咀 峽谷 急流 瀑布 跌水潭 壺穴
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中游有哪些地貌? 你能在下圖中指出中游常見的地貌嗎? 你知道這些地貌是怎樣形成嗎? 還有: 曲流 陡崖 沖積坡 河流陡岸
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下游有哪些地貌? 你能在圖中指出下游常見的地貌嗎? 你知道這些地貌是怎樣形成嗎? 曲流 辮狀河 牛軛湖 氾濫平原 三角洲
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長江河系有哪些特色和主要地貌? 特色 全國最長的河流,是世界上第三長的河。 幹流總長 6,300 公里。
水量大,輸沙量大,雨水是河水的主要來源。
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長江河系有哪些特色和主要地貌? 上游:宜昌以上的河道 發源自西藏的沱沱河 宜賓以上的河道 上游 -流量少 -水流緩慢 宜賓以下的河道
-支流匯聚,流量 增加 三峽 -侵蝕能力大增
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長江河系有哪些特色和主要地貌? 中游:宜昌至湖口 沉積作用 + 側蝕 + 搬運作用 中游 坡度銳減,支流多 -水量 增加 曲流 沉積作用
-湖水容量 下降
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長江河系有哪些特色和主要地貌? 下游:湖口以下的河道 地勢低 沖積氾濫平原 下游 曲流 辮狀河 河口出水緩慢,並受潮汐影響 沉積作用 三角洲
沙洲 + 沖積島 + 潟湖
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河道形狀 水力半徑 = 面積 濕周 33.333 約1000平方米 30米 12 30米 40米
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水力半徑較大代表: 阻力較小 流速較大 濕周愈長,摩擦力愈大,流速愈慢
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大矛盾?? 上游坡度較斜,但速度較慢;下游坡度較平卻流速較快???
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流水作用 侵蝕作用 搬運作用 沉積作用
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水力作用 磨耗作用 磨蝕作用
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沉積物顆粒大小與搬運.侵蝕,沉積的關係 侵蝕 速度(厘米/秒) 25 搬運 4 沉積 砂 顆粒直徑( 毫米)
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分選作用
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上游有哪些地貌? 交錯山咀 河流隨山勢左右彎曲。 交錯山咀 __________ 加深河道,河道兩旁的山咀看似凸起,互相交錯。 垂直侵蝕
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上游有哪些地貌? 峽谷 峽谷 垂直侵蝕較 ______ 快。 側蝕 形成河谷特別狹窄及兩旁山谷十分陡斜的 _______,亦即峽谷。 V形谷
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上游有哪些地貌? 急流 水力作用和磨蝕作用會較快侵蝕抗蝕力較強/弱的岩石。 急流 抗蝕力較弱的岩石河床因而下降/突出。 階梯
河床形成 ______ 狀。 階梯 河水流經階梯,水流湍急,形成急流。
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上游有哪些地貌? 瀑布 抗蝕力較弱的岩石因河流的 ______ 侵蝕,使下段階梯變得陡直。 垂直 瀑布 河水垂直向下傾瀉,形成瀑布。
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上游有哪些地貌? 跌水潭 瀑布的下跌水流急勁,產生 _________。 水力作用 岩屑夾雜在河水中,產生 _________。 磨蝕作用
河水沖擊瀑布底下抗蝕力弱的岩石,使底部下蝕,形成 ______,稱為跌水潭。 跌水潭 深潭
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上游有哪些地貌? 壺穴 壺穴 由於上游水流湍急,石礫和卵石在河床上如旋渦轉挖,產生 _______作用。 磨蝕
卵石在河床上環迴旋轉,把河床鑽挖成一個個 _______,稱為壺穴。 洞穴
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中游有哪些地貌? 河流陡岸和沖積坡 河岸外側水流較急,______ 強烈。 側蝕 河流陡岸
外則山咀後退,變得陡峭,形成 _________。 河流陡岸 河岸內側水流較慢,搬運物沿內側河岸沉積,產生 ______ 作用。 沉積 沖積坡 平緩的斜坡在河岸內側慢慢形成,稱為 ________。 沖積坡
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中游有哪些地貌? 曲流 持續的外河岸側蝕和內河岸沉積作用,使河道變得蜿蜒,彎曲的河道就是 ______。 曲流
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中游有哪些地貌? 陡崖 山咀後退 側蝕會沖蝕河谷兩岸的山咀,令山咀後退。 河流陡岸在河谷兩岸連成一線,變成 _______。 陡崖 陡崖
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下游有哪些地貌? 氾濫平原 水流流速下降時,搬運物沉積,造成河道 _______。 淤積 河水水位超越河岸,河水溢出,造成 _______。
氾濫不斷發生,沉積物堆積在河岸兩旁,成為廣闊的平原,稱為 _________。 氾濫平原
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下游有哪些地貌? 天然堤和延長支流 河水溢出時,較重和粗糙的搬運物沉積在河道兩旁。 天然堤
河道兩旁出現高出平原的河堤,稱為 _______。 天然堤 延長支流 支流被天然堤阻隔,不能匯合幹流,只能以平行幹流的方向流動。 支流穿過天然堤,與幹流聚合。這些支流稱為 ________。 延長支流
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下游有哪些地貌? 牛軛湖 曲流因 _______ 而變得愈來愈蜿蜒,河岸之間的土地成為曲流的頸部。 側蝕 牛軛湖 側蝕
河流氾濫時,河水越過 _______,形成新河道。 頸部 沉積物在新河道旁堆積,堵塞頸部的水道,形成斷流,曲流變成 ________。 沉積作用 頸部 牛軛湖
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下游有哪些地貌? 辮狀河 搬運物在河道上沉積。 河流被分裂成幾條河道,然後再匯聚起來,形成 ________。 辮狀河
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下游有哪些地貌? 三角洲 沉積物與海水混合,變重並帶黏性,逐層堆積在河口。 分流 沉積物形成平緩的泥灘,伸延出大海,形成 ________。
河流在三角洲上分裂成多條較細少的河道,稱為 _____。 潟湖 分流 沉積物把部分河水圍住,形成 _______。 潟湖
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沉積作用會出現在: 泥沙增加 冰水沉積物 天然植被減少 人類活動 河流減速 坡度減少 流幅變廣 河流發生阻礙 流量減少
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不規則 流量不平均 許多起伏
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侵蝕與堆積會漸趨平衡,河水所搬運的泥沙皆能順暢入海,
上游坡度大 下游坡度小 河流平緩,拋物線 侵蝕與堆積會漸趨平衡,河水所搬運的泥沙皆能順暢入海, 不再停滯在流域之內 侵蝕 沉積
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V 型狀取決於 氣候 坡面 岩質
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河道 河盆坡面上一條條窄長流動水體所佔有的溝槽狀流路 `
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河段 上游、中游、下游
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河川流速 每段時間內,河水在一河道中能前進的距離
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流速
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影響河流流速的因素 流速塑造河道能力的強弱 流速↑能量↑侵蝕力↑ 河道坡度 河流排放量 河道形狀 河床的平坦度 其他
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河道形狀 濕周 寬深比 水力半徑
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寬深比 A:300平方米 寬深比︰5/60=1/12 P︰70米 5米 60米 30米 寬深比︰10/30=1/3 A:300平方米
10米
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水力半徑 河道橫剖面面積與濕周長度之比 寬深比︰2/30=1/15 A︰60平方米 P︰34米 水力半徑︰60平方米/34米=1.76米
2米 30米 寬深比︰6/10=1/1.67 水力半徑︰60平方米/22米=2.72米 A︰60平方米 P︰22米 6米 10米
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搬運物量
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河流流速↑ 寬深比↑ 水力半徑↑
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河床的平坦度/ 粗糙度
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哪些因素會影響河流的能量? 影響河道摩擦力的因素: 河道的粗糙度 粗糙/平滑的河床,濕周較短,因此摩擦力較少。 增加河道粗糙度的因素:
甲河道 乙河道 粗糙/平滑的河床,濕周較短,因此摩擦力較少。 增加河道粗糙度的因素: 河床上的 樹木、 砂石、 草叢、 巨礫等。
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河流作用 河流通過 、 和 塑造地貌。而河流的 是 決定河流進行不同作用的主要因素。 侵蝕作用 搬運作用 沉積作用 能量 流速
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河流怎樣改變地貌
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目錄 影響河流能量的因素 河流作用 (Fluvial activities) 河流侵蝕作用 (Erosion)
河流搬運作用 (Transportation) 河流沉積作用 (Deposition)
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影響河流能量的因素 河流是一非常重要的外營力 河水流動時, 它會把原有的地貌切削, 侵蝕, 沉積…..等, 並造成新的地貌.
在這過程均需要能量. 河流的能量是那裡來? 能量公式: E=mv2 E=能量; m=質量(水量); v=速度
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影響河流能量的因素 水流流量: 河道水量愈大, 能量愈大 影響流水量的因素 單位時間內流經河道某地點的水量
水流流量 = 水流速 x 河道橫切面面積 河道水量愈大, 能量愈大 影響流水量的因素 降雨多少: 多 水量大; 少 水量小 蒸散強度: 弱 水量大; 強 水量小 植被密度: 疏 水量大; 密 水量小 岩石透水度: 大 水量大; 小 水量小 山坡陡斜度: 大 水量大; 小 水量小
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影響河流能量的因素 水流速, 流速愈快, 能量愈大 河道坡度 河道摩擦力(濕周長短,河床粗糙度) 坡度愈大, 流速愈快
流水與河道造成摩擦, 摩擦力愈大, 水流速愈慢
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濕周長短 濕周: 水流與河床和河岸接觸的邊界長度. 河道形狀, 影響濕周長短 濕周愈長, 摩擦力愈大, 流速愈慢, 能量愈低
濕周愈短, 摩擦力愈小, 流速愈快, 能量愈大 河道形狀, 影響濕周長短
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河床粗糙度 河床和河岸形狀不規則, 而河岸和河床上又有樹木, 草叢, 砂石, 砂礫,……. 這些因素皆會令河床及河岸變得粗糙不平.
且也會令河床的濕周因而加長. 摩擦力也隨之增大.
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河流作用 河流侵蝕作用 河流搬運作用 河流沉積作用
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河流侵蝕作用 (書 142-143頁) 河水沿河道向下流動, 沿途會把鬆散的岩石和砂泥(搬運物/負載物)帶走.
河水的沖刷, 加上搬運物的磨蝕, 會對河床及河岸較弱的岩石沖走, 這過程為河流侵蝕作用. 水流量愈高, 或河床及河岸岩石抗蝕力(堅硬程度)愈弱, 河流侵蝕作用愈強.
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河流侵蝕作用 (書 142頁) 河流侵蝕作用的方向 河流侵蝕作用的形式 下蝕 側蝕 向源侵蝕/溯源侵蝕 把河床上的岩石帶走, 令河谷加深
把河岸兩側的岩石帶走, 令河谷擴闊及河道彎曲 向源侵蝕/溯源侵蝕 河源的砂石被帶走, 令河源後退, 河道加長 河流侵蝕作用的形式
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河流侵蝕作用的方向 – 下蝕
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河流侵蝕作用的方向 – 側蝕
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河流侵蝕作用的方向 – 側蝕
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河流侵蝕作用的方向 – 向源侵蝕
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河流侵蝕作用的方向 – 向源侵蝕
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河流侵蝕作用的形式 磨蝕作用 磨耗作用 水力沖擊 溶蝕作用 搬運物向河床及河岸進行侵蝕, 是下蝕作用的主要過程.
搬運物互相磨損, 使搬運物變得細小及渾圓; 愈往下游, 搬運物愈細小及外形愈圓 水力沖擊 水力直接向河床及河岸沖擊, 便岩石的裂縫擴大, 岩石崩塌. 瀑布下的水力沖擊特別明顯 溶蝕作用 河水把岩石中的可溶性礦物溶解, 令岩石變得脆弱.
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河流搬運作用 搬運物(負載物)隨水移動的過程, 稱為搬運作用. 搬運物的來源為河流的侵蝕作用. 搬運作用分四種 溶液/溶移Solution:
被河水溶解的礦物質(溶解質), 隨流水帶往下游. 懸移Suspension: 流水中非常細小的砂泥(懸移質), 懸浮於水中, 隨流水帶往下游. 躍移Saltation: 河流中的石塊在河床中跳躍前進, 移往下游. 推移Traction: 河流中較大的石塊被河水推動, 在河床中滾動或滑動.
196
河流搬運作用
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河流搬運作用 搬運作用 搬運物體積 所需能量 溶移 懸移 躍移 推移
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沉積作用 當河流流水的能量下降時, 不能再搬運負載物, 便會發生沉積作用. 在河床上沉澱的物質稱為沉積物. 導致河流搬運物沉積的原因
199
河流分選作用 - Sorting 當河流能量下降, 沉積作用便發生.
較大的搬運物會首先出現沉積, 之後是較細的砂石, 最後是幼細的粉砂和黏土. 所以, 河口處會有較多的卵石, 而泥會在距離河口較遠的地方沉積.
200
侵蝕作用 河流侵蝕作用的三個方向 河流侵蝕作用的方向 垂直侵蝕/下蝕作用 側蝕 溯源侵蝕
201
河流侵蝕作用的三個方向 垂直侵蝕/下蝕作用 河流把 上的岩石沖走。 河床 垂直侵蝕把河谷 。 加深
202
河流侵蝕作用的三個方向 側蝕 河流把 的岩石移走。 河道兩岸 側蝕把河谷 。 擴闊
203
河流侵蝕作用的三個方向 溯源侵蝕 河源背後的鬆散岩石被沖走。 河源向前退/後退。 河谷的 增加。 長度
204
河流侵蝕作用的四個形式 河流侵蝕作用的形式 磨蝕作用 磨耗作用 水力作用 溶蝕作用
205
河流侵蝕作用的四個形式 水力作用 流水侵蝕 和 。 河床 河岸 河水湧入河岸的裂縫中,令裂縫擴大/縮小,岩石鬆脫或被移走。
206
河流侵蝕作用的四個形式 溶蝕作用 岩石中的可溶性礦物被 。 溶掉 可溶性礦物包括石灰岩中的 。 鈣 石塊表面會留下小洞。
207
河流侵蝕作用的四個形式 磨蝕作用 河流的搬運物侵蝕 和 。 河床 河岸 磨蝕作用是 的主要過程。 垂直侵蝕 河道會變得 。 平滑
208
河流侵蝕作用的四個形式 磨耗作用 河流中的搬運物互相 和 。 碰撞 磨損 河水愈往下流,搬運物的體積愈來愈大/小,外型也較方/圓。
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河流怎樣運送搬運物? 河流能量愈高/低,能運送的搬運物就愈大。 細小的砂泥懸浮在水,隨河 水流向下游。 懸移質 體積很大的石塊沿河床 或 。
或 。 較重的石塊沿河床跳躍 前進。 推移質 岩石的礦物被河水溶解後, 隨河水流向下游。 溶解質 滾動 滑動 懸移 溶液 推移 躍移
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當河流失去能量時會怎樣? 河流能量下降時,便會發生 。 沉積作用 沉澱在河床上的物質,被稱為 。 沉積物 影響河流搬運物沉積的因素:
河流能量下降時,便會發生 。 沉積作用 沉澱在河床上的物質,被稱為 。 沉積物 影響河流搬運物沉積的因素: 河流流量減少 河流流速下降 河流搬運物數量增加
211
當河流失去能量時會怎樣? 河流能量下降時, 先沉積。 卵石 接是較細小的石頭。 最後是幼細的砂石如 或 。 黏土 泥
河流能量下降時, 先沉積。 卵石 接是較細小的石頭。 最後是幼細的砂石如 或 。 黏土 泥 因此,靠近河口處會有較多 ,遠離河口處會有較多 。 卵石 泥
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風化子系統 各種風化的種類及影響因素 機械性風化 化學性風化 生物性風化 不同地方的風化 熱帶雨林 熱帶荒漠 苔原區
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剝蝕作用 剝蝕作用 denudation 包括風化作用 weathering、塊體移動 mass movement、侵蝕作用及搬運作用 transportation(被移動的物質稱為「搬運物」load),總的效果是使地表物質不斷被移走,地面逐步下降,直至外力作用消失或造成平地為止。
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風化作用 風化是將岩石及礦物在地球表面或接近表面的分解和轉變過程,使之與環境更呈平衡狀態。 投入 物質 產出 岩石 風化物 水分 溶液 氣體
能量 陽光 壓力 產出 風化物 溶液 氣體 過程
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風化作用 顏色、外形輪廓(較圓、稜角狀)、礦物結構(是否清楚)、堅實程度 點解無情情會變?
當岩石暴露於地表時,環境大為改變,與地下以至地殼深處截然不同,溫度及氣壓明顯下降;又因與大氣圈、水文圈和生物圈直接接觸,空氣成分、氣溫變化、水溶液及各種生物作用(等因素),均使岩石及其礦物發生物理(分解)或化學(變化),這些過程叫做風化作用 Weathering。 石在結構上和成分上發生變化,逐漸 由堅硬變為鬆散 由大塊變為小塊 礦物的結構也愈來愈模糊。
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風化剖面 從風化殼剖面,可見到不同階段的風化效果。 風化程度 主要物質 主要特徵 第一層 完全風化 似土壤物質 偶然有少量小石塊 第二層
高度風化 石塊較多較大 第三層; 輕度風化岩體 岩石的結構仍然清晰可辨 巨石之間有少量土質及小石塊 第四層 未被風化 岩體 沒有土質或小石塊 從風化殼剖面,可見到不同階段的風化效果。
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風化種類 機械性/ 物理性風化 化學性風化 生物性風化
物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 化學性風化 地表岩石與水、水溶液相空氣中的氧、二氧化碳等相互作用,發生氧化、溶解、水解、水化等一系列化學反應,因而改變了岩石的物理性質和化學成分,形成新的礦物,或者使岩石中可溶的礦物逐步被溶蝕流失。結果,原來岩石的結構被破壞,岩石變得疏鬆甚至逐漸變成鬆散的土層。這種對岩石的破壞作用,稱為化學風化作用。 生物性風化 通過生物在新陳代謝過程中產生的各種有機酸及其它溶液,透過微生物的分解作用,對岩石進行腐蝕,使岩石分解。
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1.1.1 機械性風化 物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 形成原因/種類︰ 凍融作用
1.1.1 機械性風化 物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 形成原因/種類︰ 凍融作用 鹽結晶作用 壓力釋放 熱力風化
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凍融作用 當氣溫下降至冰點,水便結冰,體積可增大9%,冰對岩石裂隙兩壁便產生巨大的壓力(-21℃2100kg/cm3)
而當氣溫回升時,冰便融化,加於兩壁的壓力驟減,兩壁遂向中央推回。 在反覆的凍結和融化過程中,岩石的裂隙就會擴大、增多,以致石塊被分割出來,這種作用叫凍融作用(freeze and thaw action)。 岩石經此作用後可產生棱角狀的碎石。 常見於潮濕,及日夜溫度徘徊於冰點上下的地方 溫度長期低於冰點的地方?
220
鹽結晶作用 進入岩石裂隙中的水,常溶解有大量鹽分,一旦水分蒸發,溶液濃度逐漸達到飽和而成為鹽晶體.體積因而增大,並產生膨脹壓力,使岩石逐漸崩解。 這種過程常出現在熱帶荒漠以及海岸地區。 在熱帶荒漠地區,含鹽分的水通過毛細管作用到達岩石表面,水分蒸發後出現結晶。 而在海岸地帶.岩石終年受到含有鹽分的波浪沖擊,也有利於鹽結晶作用的進行。
221
壓力釋放 許多形成於高壓環境的火成岩如花崗岩等,一旦暴露於大氣之下,壓力便大大降低,因而起起了岩體膨脹。
為什麼??? 壓力釋放 許多形成於高壓環境的火成岩如花崗岩等,一旦暴露於大氣之下,壓力便大大降低,因而起起了岩體膨脹。 當膨脹超過彈性極限後.岩石會發生破裂而產生許多大致平行地表的席狀節理,其厚度從十幾厘米到幾米不等。愈深入地下節理的厚度愈大,愈近地衣節理愈薄愈多,結果造成了岩石的層狀剝離崩解。 這種過程在花崗岩分布的地區最為常見,例如稱為頁狀剝落岡丘的巨大渾圓的花崗岩體便是這樣形成的。
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熱力風化 熱力風化是指岩石因其內部熱應力作用而產生的崩解破碎。
晝夜或季節的氣溫變化.使岩石或礦物反覆膨脹和收縮.最終導致了表面的剝落或破碎。 常見於日溫差大的荒漠 塊狀分裂、粒狀分裂和頁狀剝落
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熱力風化—塊狀分裂 若日溫差較大,而岩石有明顯的或較多的節理時,便會產生塊狀分裂,常見於光禿山坡及荒漠,在香港亦很普遍。
岩石在白天受陽光照射後.吸熱增溫而膨脹;到了夜晚,岩石則放熱降溫,發生收縮。這種熱脹冷縮過程若反覆進行,岩石的裂隙就會增多,並擴大加深.導致岩石沿裂縫成塊裂開。
224
熱力風化—粒狀分裂 岩石往往由多種不同礦物組成,不同礦物的顆粒大小、顏色深淺等特性也不一樣,一些礦物膨脹較快,降溫時則收縮較多,此等礦物遂與其他礦物顆粒分離、鬆脫,祇要有輕微的外力(如風力、水力等),便能使顆粒脫離母岩。 粒狀分裂常見於粗粒岩石,如花崗岩、砂岩等。
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熱力風化—頁狀剝落 由於岩石是熱的不良導體,日間受熱時,岩石表層增溫最快,膨脹最劇烈 而表層以下卻增溫很慢,膨脹量較小。
這樣岩石表層與內部的熱膨脹變形量不同,兩者之間產生了張應力差。 夜間的情形則相反,表層散熱降溫快,迅速發生收縮;而下層散熱性,收縮量小。兩者之間產生了壓應力差。 岩石經過長時間的張應力、壓應力的交替作用後,產生了許多風化裂隙,既有與表面平行的橫向裂隙,也有與表面垂直的縱向裂隙,最終導致岩石的表面逐層剝落。 在各類形狀的岩石中,顆粒較細的岩石最容易發生頁狀剝落。
227
其他 生物作用 : 生物的活勤也可導致岩石的物理風化,如植物的根系沿岩石裂隙生長,使裂隙擴大而把岩石擠開;動物挖掘洞穴、可使岩石破碎、土粒變細等。
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1.1.2 化學風化 化學風化改變石頭的成分,形成新礦物 部分石頭礦物與天然的酸有反應,如其溶於水的話,更會被帶走
1.1.2 化學風化 化學風化改變石頭的成分,形成新礦物 部分石頭礦物與天然的酸有反應,如其溶於水的話,更會被帶走 氧化作用、水解作用、水合作用、碳化作用、溶解作用
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化學風化—氧化作用 氧化作用是自然界最常見及最重要的化學作用,是指氧氣與各種礦物混合,產生新的氧化物(及熱量),以適應新的環境。
含鐵的礦物最易受到氧化,往往在岩石表面形成棕褐色的鏽斑。 氧化礦物的體積會增加 石頭本身會變得更脆弱及較易作進一步風化
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化學風化—水解作用 水解作用是指礦物與水發生反應而分解。水中存在游離的H和OH-離子,能使某些鹽類礦物在水中出現離解,其離子與水中的H,及OH-結合,產生新的礦物。 例如花崗岩的主要造岩物之一的長石,經水解後變成了黏土性的高嶺石。
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化學風化—水化作用 水化作用是指水與某些不含水的礦物相化合,改變了原來礦物的分子結構,形成較鬆軟的新礦物。
在水化過程中,礦物的特性發生了很大的改變,如硬度降低、密度變小等,而且引起了體積膨脹(如硬石膏水化成石膏後,體積約增大了30%),對岩石內的其它礦物造成擠壓作用,加速了岩石的崩解。
232
化學風化—碳化作用 喀斯特地貌 雨水在大氣中溶解了一些二氧化碳而帶上微弱的酸性,形成含碳酸的水。
當雨水中的碳酸與岩石中的金屬離子發生反應時,即形成碳酸鹽,這就稱為碳酸化作用。 石灰岩及其它含碳酸岩石,受碳酸化作用的影響尤其明顯。例如構成石灰岩的碳酸鈣在純水中溶解速度較慢,但它能與水中的碳酸發生快速反應,生成的碳酸氫鈣,易溶於水(比碳酸鈣易溶30倍),並隨水流失。 在碳酸化作用下,石灰岩地區形成了奇特的岩溶地形,不論地上和地下都產生許多溶蝕而成的大大小小的洞穴和溶隙。 喀斯特地貌
234
化學風化—溶解作用 溶解作用是指水對礦物的直接溶解。
溶解的速度一般很緩慢,但在很長時間的作用下,不少較難溶的礦物也能逐步溶解。溶解作用對於由方解石、石膏、岩鹽等易溶礦物組成的岩石來說,破壞效果尤其明顯。 由於溶解作用增加了岩石的孔隙,破壞了岩石的結構,因而有利於其它風化方式的進行。
235
生物帶來的化學風化 生物和死後遺體所析出的有機酸及其他溶液,和透過微生物的分解作用,對岩石進行腐蝕,使岩石變成鬆軟物質。如青苔、地衣等植物,均可促進岩石作化學分解。
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1.2 影響風化的因素 內在因素︰石頭結構、成分、地形 外在因素︰氣候、植被、時間
237
影響風化的內在因素 岩性 質地 粗粒vs幼粒 表面積vs結構 構造 岩石若有節理,水及空氣較易進入岩石
238
地形 高度及坡度 在左平原及低緩的丘陵地區,由於坡度緩,地表侵蝕較慢,風化層較厚
在地形高差很大的山區,一般風化的深度和強度大於低平地區,加上山坡較陡,地表侵蝕較快,風化產物較易被搬走,因而風化層很溥,地面往往由裸露的岩塊或岩體構成 風化? 風化?
239
影響風化的外在因素 氣候 對物理風化來說.凍融作用是溫度在0 ℃上下波動的地區佔主導地位,如果氣候太冷(常年冰凍)、太熱(不發生冰凍)、太乾(沒有足夠的水分凍結成冰)或太濕(如植物覆蓋地表),都不利於凍融作用的進行。 太熱和缺乏水分,很難發生物理風化作用。 高溫多雨.地表覆蓋著厚厚的植被,大大減弱了陽光對岩石的作用,所以物理風化不明顯,但化學風化卻十分強烈,因各種有機酸最豐富,大量物質被溶解並隨水流失。 時間 風化作用一般較為緩慢,因此要使岩石完全風化,往往要經過漫長的時間。例如,有人測定過在印度果阿地區的濕熱氣候條件下,由岩石變成磚紅壤風化殼,至少需要70一80萬年。 一般來說,潮濕熱帶地區的岩石,約 才可形成超過1米厚的風化殼。 2萬年
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風化子系統 各種風化的種類及影響因素 機械性風化 化學性風化 生物性風化 不同地方的風化 熱帶雨林 熱帶荒漠 苔原區
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剝蝕作用 剝蝕作用 denudation 包括風化作用 weathering、塊體移動 mass movement、侵蝕作用及搬運作用 transportation(被移動的物質稱為「搬運物」load),總的效果是使地表物質不斷被移走,地面逐步下降,直至外力作用消失或造成平地為止。
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風化作用 風化是將岩石及礦物在地球表面或接近表面的分解和轉變過程,使之與環境更呈平衡狀態。 投入 物質 產出 岩石 風化物 水分 溶液 氣體
能量 陽光 壓力 產出 風化物 溶液 氣體 過程
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風化作用 顏色、外形輪廓(較圓、稜角狀)、礦物結構(是否清楚)、堅實程度 點解無情情會變?
當岩石暴露於地表時,環境大為改變,與地下以至地殼深處截然不同,溫度及氣壓明顯下降;又因與大氣圈、水文圈和生物圈直接接觸,空氣成分、氣溫變化、水溶液及各種生物作用(等因素),均使岩石及其礦物發生物理(分解)或化學(變化),這些過程叫做風化作用 Weathering。 石在結構上和成分上發生變化,逐漸 由堅硬變為鬆散 由大塊變為小塊 礦物的結構也愈來愈模糊。
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風化剖面 從風化殼剖面,可見到不同階段的風化效果。 風化程度 主要物質 主要特徵 第一層 完全風化 似土壤物質 偶然有少量小石塊 第二層
高度風化 石塊較多較大 第三層; 輕度風化岩體 岩石的結構仍然清晰可辨 巨石之間有少量土質及小石塊 第四層 未被風化 岩體 沒有土質或小石塊 從風化殼剖面,可見到不同階段的風化效果。
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風化種類 機械性/ 物理性風化 化學性風化 生物性風化
物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 化學性風化 地表岩石與水、水溶液相空氣中的氧、二氧化碳等相互作用,發生氧化、溶解、水解、水化等一系列化學反應,因而改變了岩石的物理性質和化學成分,形成新的礦物,或者使岩石中可溶的礦物逐步被溶蝕流失。結果,原來岩石的結構被破壞,岩石變得疏鬆甚至逐漸變成鬆散的土層。這種對岩石的破壞作用,稱為化學風化作用。 生物性風化 通過生物在新陳代謝過程中產生的各種有機酸及其它溶液,透過微生物的分解作用,對岩石進行腐蝕,使岩石分解。
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1.1.1 機械性風化 物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 形成原因/種類︰ 凍融作用
1.1.1 機械性風化 物理風化作用是指岩石和礦物逐步疏鬆崩解成碎屑的過程,而它們自身的化學成分則不會發生改變。 形成原因/種類︰ 凍融作用 鹽結晶作用 壓力釋放 熱力風化
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凍融作用 當氣溫下降至冰點,水便結冰,體積可增大9%,冰對岩石裂隙兩壁便產生巨大的壓力(-21℃2100kg/cm3)
而當氣溫回升時,冰便融化,加於兩壁的壓力驟減,兩壁遂向中央推回。 在反覆的凍結和融化過程中,岩石的裂隙就會擴大、增多,以致石塊被分割出來,這種作用叫凍融作用(freeze and thaw action)。 岩石經此作用後可產生棱角狀的碎石。 常見於潮濕,及日夜溫度徘徊於冰點上下的地方 溫度長期低於冰點的地方?
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鹽結晶作用 進入岩石裂隙中的水,常溶解有大量鹽分,一旦水分蒸發,溶液濃度逐漸達到飽和而成為鹽晶體.體積因而增大,並產生膨脹壓力,使岩石逐漸崩解。 這種過程常出現在熱帶荒漠以及海岸地區。 在熱帶荒漠地區,含鹽分的水通過毛細管作用到達岩石表面,水分蒸發後出現結晶。 而在海岸地帶.岩石終年受到含有鹽分的波浪沖擊,也有利於鹽結晶作用的進行。
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壓力釋放 許多形成於高壓環境的火成岩如花崗岩等,一旦暴露於大氣之下,壓力便大大降低,因而起起了岩體膨脹。
為什麼??? 壓力釋放 許多形成於高壓環境的火成岩如花崗岩等,一旦暴露於大氣之下,壓力便大大降低,因而起起了岩體膨脹。 當膨脹超過彈性極限後.岩石會發生破裂而產生許多大致平行地表的席狀節理,其厚度從十幾厘米到幾米不等。愈深入地下節理的厚度愈大,愈近地衣節理愈薄愈多,結果造成了岩石的層狀剝離崩解。 這種過程在花崗岩分布的地區最為常見,例如稱為頁狀剝落岡丘的巨大渾圓的花崗岩體便是這樣形成的。
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熱力風化 熱力風化是指岩石因其內部熱應力作用而產生的崩解破碎。
晝夜或季節的氣溫變化.使岩石或礦物反覆膨脹和收縮.最終導致了表面的剝落或破碎。 常見於日溫差大的荒漠 塊狀分裂、粒狀分裂和頁狀剝落
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熱力風化—塊狀分裂 若日溫差較大,而岩石有明顯的或較多的節理時,便會產生塊狀分裂,常見於光禿山坡及荒漠,在香港亦很普遍。
岩石在白天受陽光照射後.吸熱增溫而膨脹;到了夜晚,岩石則放熱降溫,發生收縮。這種熱脹冷縮過程若反覆進行,岩石的裂隙就會增多,並擴大加深.導致岩石沿裂縫成塊裂開。
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熱力風化—粒狀分裂 岩石往往由多種不同礦物組成,不同礦物的顆粒大小、顏色深淺等特性也不一樣,一些礦物膨脹較快,降溫時則收縮較多,此等礦物遂與其他礦物顆粒分離、鬆脫,祇要有輕微的外力(如風力、水力等),便能使顆粒脫離母岩。 粒狀分裂常見於粗粒岩石,如花崗岩、砂岩等。
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熱力風化—頁狀剝落 由於岩石是熱的不良導體,日間受熱時,岩石表層增溫最快,膨脹最劇烈 而表層以下卻增溫很慢,膨脹量較小。
這樣岩石表層與內部的熱膨脹變形量不同,兩者之間產生了張應力差。 夜間的情形則相反,表層散熱降溫快,迅速發生收縮;而下層散熱性,收縮量小。兩者之間產生了壓應力差。 岩石經過長時間的張應力、壓應力的交替作用後,產生了許多風化裂隙,既有與表面平行的橫向裂隙,也有與表面垂直的縱向裂隙,最終導致岩石的表面逐層剝落。 在各類形狀的岩石中,顆粒較細的岩石最容易發生頁狀剝落。
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其他 生物作用 : 生物的活勤也可導致岩石的物理風化,如植物的根系沿岩石裂隙生長,使裂隙擴大而把岩石擠開;動物挖掘洞穴、可使岩石破碎、土粒變細等。
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1.1.2 化學風化 化學風化改變石頭的成分,形成新礦物 部分石頭礦物與天然的酸有反應,如其溶於水的話,更會被帶走
1.1.2 化學風化 化學風化改變石頭的成分,形成新礦物 部分石頭礦物與天然的酸有反應,如其溶於水的話,更會被帶走 氧化作用、水解作用、水合作用、碳化作用、溶解作用
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化學風化—氧化作用 氧化作用是自然界最常見及最重要的化學作用,是指氧氣與各種礦物混合,產生新的氧化物(及熱量),以適應新的環境。
含鐵的礦物最易受到氧化,往往在岩石表面形成棕褐色的鏽斑。 氧化礦物的體積會增加 石頭本身會變得更脆弱及較易作進一步風化
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化學風化—水解作用 水解作用是指礦物與水發生反應而分解。水中存在游離的H和OH-離子,能使某些鹽類礦物在水中出現離解,其離子與水中的H,及OH-結合,產生新的礦物。 例如花崗岩的主要造岩物之一的長石,經水解後變成了黏土性的高嶺石。
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化學風化—水化作用 水化作用是指水與某些不含水的礦物相化合,改變了原來礦物的分子結構,形成較鬆軟的新礦物。
在水化過程中,礦物的特性發生了很大的改變,如硬度降低、密度變小等,而且引起了體積膨脹(如硬石膏水化成石膏後,體積約增大了30%),對岩石內的其它礦物造成擠壓作用,加速了岩石的崩解。
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化學風化—碳化作用 喀斯特地貌 雨水在大氣中溶解了一些二氧化碳而帶上微弱的酸性,形成含碳酸的水。
當雨水中的碳酸與岩石中的金屬離子發生反應時,即形成碳酸鹽,這就稱為碳酸化作用。 石灰岩及其它含碳酸岩石,受碳酸化作用的影響尤其明顯。例如構成石灰岩的碳酸鈣在純水中溶解速度較慢,但它能與水中的碳酸發生快速反應,生成的碳酸氫鈣,易溶於水(比碳酸鈣易溶30倍),並隨水流失。 在碳酸化作用下,石灰岩地區形成了奇特的岩溶地形,不論地上和地下都產生許多溶蝕而成的大大小小的洞穴和溶隙。 喀斯特地貌
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化學風化—溶解作用 溶解作用是指水對礦物的直接溶解。
溶解的速度一般很緩慢,但在很長時間的作用下,不少較難溶的礦物也能逐步溶解。溶解作用對於由方解石、石膏、岩鹽等易溶礦物組成的岩石來說,破壞效果尤其明顯。 由於溶解作用增加了岩石的孔隙,破壞了岩石的結構,因而有利於其它風化方式的進行。
264
生物帶來的化學風化 生物和死後遺體所析出的有機酸及其他溶液,和透過微生物的分解作用,對岩石進行腐蝕,使岩石變成鬆軟物質。如青苔、地衣等植物,均可促進岩石作化學分解。
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1.2 影響風化的因素 內在因素︰石頭結構、成分、地形 外在因素︰氣候、植被、時間
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影響風化的內在因素 岩性 質地 粗粒vs幼粒 表面積vs結構 構造 岩石若有節理,水及空氣較易進入岩石
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地形 高度及坡度 在左平原及低緩的丘陵地區,由於坡度緩,地表侵蝕較慢,風化層較厚
在地形高差很大的山區,一般風化的深度和強度大於低平地區,加上山坡較陡,地表侵蝕較快,風化產物較易被搬走,因而風化層很溥,地面往往由裸露的岩塊或岩體構成 風化? 風化?
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影響風化的外在因素 氣候 對物理風化來說.凍融作用是溫度在0 ℃上下波動的地區佔主導地位,如果氣候太冷(常年冰凍)、太熱(不發生冰凍)、太乾(沒有足夠的水分凍結成冰)或太濕(如植物覆蓋地表),都不利於凍融作用的進行。 太熱和缺乏水分,很難發生物理風化作用。 高溫多雨.地表覆蓋著厚厚的植被,大大減弱了陽光對岩石的作用,所以物理風化不明顯,但化學風化卻十分強烈,因各種有機酸最豐富,大量物質被溶解並隨水流失。 時間 風化作用一般較為緩慢,因此要使岩石完全風化,往往要經過漫長的時間。例如,有人測定過在印度果阿地區的濕熱氣候條件下,由岩石變成磚紅壤風化殼,至少需要70一80萬年。 一般來說,潮濕熱帶地區的岩石,約 才可形成超過1米厚的風化殼。 2萬年
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塊體移動有利條件 風化嚴重,增加負載物 降雨 透水岩石位於不透水岩石上 山坡陡斜 缺乏植被 切割山坡,填土坡 山坡上建築 流水侵蝕坡腳
地震,爆炸 下 下 抗 下 抗 下 下 抗 抗
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影響坡面穩定性因素 坡面性質:坡度角,坡高 岩石性質:抗蝕力,結構,節理,弱線 雨量:減低坡面抗蝕力 增加下蝕力 造成潤滑作用 凍融作用
溫度差別 植被:增加抗蝕力 改善土壤水分 防止土壤乾裂
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快 慢 岩石 岩屑 泥土 岩石墜落/岩石崩瀉 雪崩/岩屑墜落/岩屑崩瀉 岩石滑動/石滑 岩屑滑動 泥流/ 土流/岩屑流 /崩移 土蠕/土石流
速度 岩石 岩屑 泥土 快 慢 岩石墜落/岩石崩瀉 雪崩/岩屑墜落/岩屑崩瀉 岩石滑動/石滑 岩屑滑動 泥流/ 土流/岩屑流 /崩移 土蠕/土石流
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山脊 崖壁 岩屑坡 山前侵蝕平原
303
平行後退特點 坡的風化進行速度各部份相同 有不同的搬運作用 多發生在半乾旱地區 濺擊及土蠕 洪暴,河流或海浪把坡 積物沖走 投入=產出
洪暴,河流或海浪把坡 積物沖走 平行後退特點 投入=產出 岩石崩落 例子:殘丘 滑落 片蝕
305
板塊運動 河流深切 準平原
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特點: 多發生在潮濕溫帶地區 山脊:土蠕 沒有從上方坡面收到坡積物 運輸速度較風化速度快 坡度下降 山麓:呈凹形 因從上方山坡收集大量坡積物
從上方坡面收集坡積物 不穏定坡積物增加 塊體移動
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地形系統 坡面子系統
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坡面物質沖下山坡,在山腳形成沉積物。 地面輻射。
坡面子系統 風化 侵蝕 搬運 塊體移動 坡面是與水平呈傾斜的表面 產出 水分產出,包括蒸發作用、下滲作用。 坡面物質沖下山坡,在山腳形成沉積物。 地面輻射。 山坡形態,山腳下沖積地形。 外在投入 太陽輻射、地熱、降水、植被 內在投入 母岩風化 引致山坡發展和改變的過程。 風化作用 侵蝕作用 塊體移動
311
坡度 山脊 凸坡 直段 1 凹坡 ? 1:?
312
坡面系統的穩定性 如果投入=產出山坡處於平衡狀態中。 如果投入>產出坡面的風化層則會積累,山坡發展受搬運作用影響。
當風化層厚度增加,山坡斜度增加,令下坡運動力量加強,物質滑下山坡,令產出上升,使系統回復平衡。 如果產出>投入,坡面上的風化物不斷被帶走,風化層變薄,山坡發展受風化作用影響。 當風化層變薄,岩石露出地面,受到外在因素影響,風化作用加強,令系統回復平衡。
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坡面的侵蝕作用 透過水、風或冰等外力將岩屑移離母岩。 影響坡面侵蝕作用的因素
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所有粒子都會有凹凸不平的表面,這會於接觸面上產生摩擦力。
坡面的塊體移動 坡面上的風化碎屑,在重力作用下,以不同形式,不同速度,沿山坡向下運動的現象。 所有粒子都會有凹凸不平的表面,這會於接觸面上產生摩擦力。 導致坡面物質向下移動的力量﹕滑動力+重力(A切應力) b) 防止坡面物質向下移動的力量﹕附著力+摩擦力(B抗切應力) A>B → 塊體移動,山坡不穩定。 A<B → 山坡穩定,並無塊體移動。 A=B → 暫時並無塊體移動,但隨時可發生,危險山坡。 粒子的形狀使它們連結起來。 風化物的黏性粒子會透過電力產生凝聚力,使粒子間互相吸引。
315
影響塊體移動的因素 坡面物質特性 氣候狀況(水) 植被的覆蓋程度 觸發因素 人為因素
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影響塊體移動的因素 坡面性質 坡度 坡高 坡面的物質︰粒子間的摩擦力(摩擦力越大,抗切應強度亦較強,坡面亦較穩定);粒子連結的形式(粒子越粗糙,越可抵受較斜的坡度) 岩坡 岩石節理 土坡 砂土vs黏土
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影響塊體移動的因素 氣候因素 就氣候因素而言,降雨佔了很重要的影響地位,作為風化媒介,水可以減低坡面物質對切應力的抵抗力量。而在河流或水侵蝕中,水會帶走底下及側面的物質,造成坡面破敗。 減低泥粒間的摩擦力 物質亦會因額外的水分而變重 對母質產生潤滑作用 凍融作用
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影響塊體移動的因素 植物 它保護泥土,使泥土免受侵蝕的直接影響。 植物根部的糾纏效果對防止坡面於飽和情況下的下滑有很重要的效用。
樹木透過蒸騰和截流降低地下水面,從而調節了泥土的水分,延遲或防止泥土的乾旱和龜裂。 伐林後,植物對坡面穩定的好處仍可維持數年
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影響塊體移動的因素 觸發因素 人為活動 地震活動常見、不能預測,亦不能防止,它會造成大規模和急速的泥流。
地洞和礦洞、堆填 、護土牆、植樹……
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塊體移動的種類 塊體移動可以分為快速和緩慢兩種。
緩慢塊體移動是指肉眼不可見,但從各種跡象顯示出有塊體移動。包括土蠕作用(soil creep)和融凍泥流(solifluction)。 快速塊體移動是指肉眼可見的塊體移動,包括岩崩(fall)、滑動(slide)、滑坡(slump)和流動(flow)。
321
土蠕 斜坡上的碎屑或土壤顆粒在重力作用大緩慢地下坡的運動。 過程緩慢,不容易察覺,只能以不同跡象反映。這些跡象包括﹕
322
土蠕常分佈於乾燥區內的侵蝕坡面上,其速度取決於坡度,研究得出其速度於32°至33°的山坡上為每年50毫米,而於5°上則為每年10毫米。
323
融凍泥流 融凍泥流是在苔原地帶發生的緩慢下坡過程。
在苔原地區,夏天時永凍層以上土層融解,水分受永凍層影響,不能下滲。當水分流下山坡時,土粒會隨水緩慢下移。 它的速度比土蠕為快,達每年5至20厘米。
324
岩崩 岩屑堆
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岩崩 發生在斜度大的山坡,坡度角可達70-90°。 山坡由岩石組成,其他土粒已因斜度大而滑下山坡。
當岩石受到風化時,脫離岩層剝落,形成崩塌現象。 物質落下時並未接觸坡面。
326
滑動
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滑動 黏結性塊體沿著滑動面向下滑移過程。 物質以完整的塊體下移,所以整個塊體下移的速度一致。
要求一個堅固的山坡作為滑動面,坡面的物質沿滑動面向下移。
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滑坡/ 山泥傾瀉 95年8月13日︰香港仔黃竹坑深灣南朗山道山泥傾瀉毀海邊船廠︰2名外籍人士死亡
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滑坡 在較脆弱的山坡上發生,例如由鬆散泥土組成的山坡。 山坡上的塊體在彎曲的滑動面上向下滑動。
滑動的速度隨著與滑動面的距離而遞減,越近滑動面的物質下移的速度越快。
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流動 山坡上的物質以液體方式向下滑動。 流動速度隨著與山坡表面的距離而增加。 越近山坡,流動物質與坡面的摩擦力越大,坡面物質流動的速度越慢。
當山坡上含有大量幼小黏粒,加上大量水分時,物體會以流動的形式向下降,這種流動的方式稱為泥石流。 泥石流可以分為黏性泥石流和稀性泥石流兩類。黏性泥石流是團體物質含量較高(>40%),物質呈黏稠泥漿狀,速度較慢。稀性泥石流固體物質含量較低(10-40%),速度較快。
331
坡面演替/ 發育 侵蝕 演替--隨時間外形的改變 坡面演替 坡面漸減(W.M.Davis戴維斯) 坡面更替(W.Penck彭克)
平衡後退 (L.C.King金)
332
山坡 山脊 凸坡 直段 凹坡 山麓平原
333
坡面漸減Slope Decline 均衡坡(35°) 風化vs侵蝕 坡度↓ 坡底出現凹面
334
坡面更替(Slope replacement)
岩屑堆 休止角
335
平行後退(Parallel retreat)
除山麓平原外,所有坡元長度及坡度都不變
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