二、搬运作用

风化作用和剥蚀作用的产物被流水、冰川、海洋、风、重力等转移,离开原来位置的作用叫做搬运作用。搬运方式有机械搬运和化学搬运两种。一般说来,风化和剥蚀产生的碎屑物质多以机械搬运为主,而胶体和溶解物质则以胶体溶液及真溶液形式进行搬运。

(一)机械搬运作用

风、流水、冰川、海水等都可进行机械搬运。

  1. 风的机械搬运 在干燥及半干燥地区,风的搬运作用是很强烈的。风速越大,其搬运能力也越大。风的搬运方式可分为浮运和底运两种:小于0.2mm 的碎屑多呈悬浮状态搬运,而粗大碎屑则往往沿地面移动——滚动、滑动或跳动式前进。所谓“飞砂走石”,形象而恰当地描述了风的搬运方式。碎屑在风的搬运过程中,产生两种明显的作用,一是分选作用,即无论在水平方向(由近而远)还是在垂直方向(由下而上),碎屑颗粒由大变小;二是磨圆作用,即碎屑在搬运途中互相冲撞磨擦,颗粒形状逐渐圆化。

  2. 流水的机械搬运 流水的搬运作用非常普遍,搬运量也很巨大,据估计,全球河流每年搬运入海的泥砂总量约为 16km3。流水的搬运方式与风相似,可以分为浮运和底运两种,而底运又可分为滚动、滑动及跳动等方式。这种搬运方式如在流速相同情况下首先决定于碎屑颗粒的大小,其次决定于比重大小和碎屑的球度。比方说,颗粒大、比重大和球度高的碎屑,容易沿水底滚动、滑动,或跳跃式前进;颗粒小,比重小和球度低的碎屑,多呈悬浮状态搬运。一般讲,河流的浮运量最大,在平原地区底运量不超过浮运量的 10%,在山区可能达到 30—40%。碎屑在流水搬运过程中,和风的搬运一样也产生明显的分选作用和磨圆作用。

流水的搬运能力与流速密切相关。对于在河床滚动的砾石来说,设 M 为

被运物的重量,V 为起动 M 的流速,C 为系数(可因不同河流而稍异),则M=cV6。这个公式说明,流速增加 1 倍,则搬运重量将增加到 64 倍;设流速减少 1 倍,则搬运重量将减少到原来的 1/64。这就是为什么在洪水暴发时可以冲走数十、数百吨的巨石,而在枯水季节有时连细小砂粒也难以搬运的缘故。对于一般搬运物来说,搬运物质重量约与流速的 4 次方成正比,即 M∝ V4。

  1. 冰川的机械搬运 冰川具有很大的搬运能力。冰是一种固体物质, 因此冰川的搬运能力及搬运量并不受流动速度及碎屑大小的影响。冰川搬运的大量碎屑物质,主要来自两方面,一部分是从山坡滚落到冰川上的碎屑, 一部分是冰川本身进行剥蚀作用的产物。它们往往大小混杂地固结于冰川之中,随冰川移动而被载运前进。当冰川融化时,碎屑便堆积下来。因此,碎屑物多未经分选和未受机械磨蚀圆化,这是冰碛物不同于流水、风、湖和海沉积物之点。

  2. 海洋的机械搬运 海洋搬运能力也是很大的。它的搬运物质大部分是从大陆上的河流搬运来的,部分来自海水对海岸的侵蚀。海洋搬运这些碎屑物质主要靠海浪、潮汐和洋流来实现。

海浪是风作用于水面引起的。海浪的机械作用力随着海水加深而递减。在海面以下 20m 深处只相当表面的 1/5,在 50m 深处则只相当于表面的 1/50,大约在 200m 深处,已经达到波浪作用的极限。因此,海浪搬运作用的范围仅仅是靠近海岸的浅海地区。

洋流的搬运经常在进行。洋流一般只能从浅海或半深海底搬运细小淤泥和悬浮物质,但搬运距离很远,可以达到几千千米以上。

潮汐也具有很大的搬运能力,但它只在海岸线一带搬运碎屑物质。

此外,谈一下浊流的搬运。大约从 50 年代起,人们逐渐重视和发展了关于浊流的理论。在过去大家普遍认为陆源碎屑(泥、砂等)物质根本不可能搬运到深海盆去,在大洋底部沉积的都是些由浮游生物、微体生物(如硅藻、有孔虫、介形虫等)、火山灰等堆积而成的物质,叫做“软泥”。后来有许多事实证明,由于地震、海底火山爆发、河流洪水以及大风浪等可以搅动海底泥砂,使海底斜坡(如大陆坡)失去平衡,使斜坡上沉积物顺坡下滑, 形成一种稳定或阵发性的含有大量泥砂及悬浮物质的十分混浊的高密度水流,叫做浊流。它常以体积巨大的块体进行运移,所以又称为密度流或块状流。许多沉积于近岸海底的陆源碎屑(也包括化学溶解物质)通过浊流可以搬运到远离大陆的深海地区。浊流理论的提出,对于解释某些沉积岩的形成环境,恢复古地理面貌,丰富沉积理论,都具有重要意义。

  1. 重力机械搬运 碎屑物质在重力作用下,沿斜坡由高向低移动。这种作用在有山崩、滑坡、泥石流处表现尤为明显。在重力影响下沿斜坡移动的碎屑物质分选不好,并多具棱角。

以上概略地叙述了各种营力的机械搬运及其方式。碎屑物质在搬运过程

中进行着显著的分异作用和磨圆作用。分异作用主要表现在碎屑粒径顺着搬运方向逐渐变小。磨圆作用是指碎屑在搬运过程中互相磨擦失去棱角变圆的作用。一般地讲,颗粒大、比重大、硬度大,搬运远的,磨圆度较好;反之, 则磨圆度较差。同时,搬运介质对于分异作用及磨圆作用有很密切的关系。流水、风、海水等可以产生良好的分异作用和磨圆作用,特别是海水搬运可以反复进行,风向可经常变化,往往比单一方向的流水有更好的分异作用和磨圆作用(如海砂比河砂纯净,磨圆度高);而冰川及重力搬运,则一般没有分异作用和磨圆作用,碎屑大小混杂,多具棱角。

(二)化学搬运作用

除风、冰川等外,流水、湖、海等还进行着化学搬运作用。这种搬运作用基本上有两种方式:一种是以真溶液形式搬运,搬运物质主要来源于岩石风化和剥蚀产物中的 Ca、Na、K、Mg 等可溶盐类(其中 K 易被植物吸收或被粘土吸附,搬运距离较小),如 CaCO3、CaSO4、NaCl、MgCl2 等;一种是以胶体溶液形式搬运,搬运物质主要来源于岩石风化和剥蚀产物中的 Fe、Mn、Al、Si 等所形成的胶体物质和不溶物质。据克拉克计算,目前每年通过河流化学搬运入海的物质总量为 27 亿多吨,占全部沉积物质的 8%。化学搬运的物质是组成化学岩的基本物质。