風及其挾帶的沙粒及塵土對地表巖石和地形的破壞和建造作用的總稱。包括風蝕作用、搬運作用和沉積作用。前二者是破壞作用,後者是建造作用,基本上均屬於機械作用。風的地質作用在氣候乾旱、溫差大、物理風化強烈而植被稀少的地區,特別是荒漠中很強烈。

  風沙運動的特點 風主要是空氣的水準運動,呈層流和紊流兩種狀態。由於地面摩擦的影響,越近地面風速越小。當風速大到足以把沙粒舉入氣流中時,形形成挾沙的氣流,叫風沙流。啟動沙粒的風速受沙粒粒徑、沙層含水率等的影響。在新疆野外測得,2米高處,風速達4米/秒的風便可挾帶粒徑為0.1~0.25毫米的細沙,形成風沙流。風沙流中沙量的分配隨離地面高度的增加而減少,絕大部分沙集中在自地面到30厘米高的范圍內。風速5米/秒,在0~10厘米的高度上含沙量占90%。所以,風的地質作用集中於近地表范圍內。

  風蝕作用 風對地表巖石、地形的破壞改造作用。其方式有2種:一是吹蝕作用(吹揚作用),風直接把地表松散沙粒和塵土吹走,並使地面遭到破壞;一是磨蝕作用,指風中沙粒對巖石的磨損。兩種方式伴生。風中的沙粒在巖石的裂隙中或表面坑窪處表現出強烈的旋轉運動。質地不均勻的巖石經風蝕作用後,表面可形成小凹坑和洞穴,叫石窩;礫石改變成具有多個磨光面而邊棱清晰的石塊,叫風棱石;突出地面的石塊變成下小上大的蘑菇狀,叫石蘑菇。垂直節理發育的巖層,可被風蝕作用改造成石柱群(圖1),

準噶爾盆地德侖山崗風蝕石柱 地面流水形成的溝谷可被風蝕作用改造成風蝕谷。風蝕谷的特征是形狀蜿蜒曲折,谷底崎嶇不平,兩坡陡峻。風蝕作用使風蝕谷不斷擴大,谷間地區不斷縮小,最後隻剩下孤立的風蝕殘丘。由於巖層產狀和構造不同,殘丘有尖塔狀、城堡狀等。風蝕作用還可以挖掘出風蝕坑,當地下水面出露時,則成為綠洲。(見彩圖)

風蝕蘑菇(河北承德)

  風的搬運作用 風將地面松散沙粒搬往它處的過程。在風的作用下,沙粒有3種移動方式:懸移、躍移和推移。

  ①懸移。細小的沙粒和塵土在風力沖擊和紊流上舉力作用下,脫離地面隨氣流移動叫懸移。懸移物的粒徑一般小於0.2毫米,而小於0.05毫米的一經啟動就不易沉降,可漂移到距源地2000公裡之外的地區。②躍移。風沙流中的沙粒在重力作用下不時下落,以平緩的傾角迅速沖擊地面後,再反彈起來繼續前進,並使沖擊點附近部分的沙粒也加入前進行列。這種彈跳式的前進叫躍移。躍移沙的粒徑一般為0.2~0.5毫米,速度可達幾至幾十厘米/秒。③推移(蠕動)。沙粒或細礫沿地面滾動或滑行。它可以由風力直接推動,也可以由躍移沙的沖撞產生。躍移沙可以推動6倍於其體積的碎屑向前滾動,所以高風速時地表有一層徐徐移動的沙流,移動速度一般不到2.5厘米/秒。

  被風搬運的沙、土移動方式以躍移為主,占總搬運沙量的70~80%,推移的約為20%,懸移的少於10%。沙粒移動的方式隨風速大小而變。

  風的沉積作用 風速減小,碎屑所受重力大於風的推動和下舉力時即發生沉積。風減速的原因有地面的摩擦,地面障礙物的阻擋,與冷濕氣流相遇而被抬升。風的沉積物叫風積物。風積物有良好的粒度分選性和分佈分帶性,即從風源地向外,由粗到細呈帶狀分佈。風積物主要有風成沙和黃土。

  ①風成沙和沙丘。經風力改造而後再沉積的沙叫風成沙。來源多為其他外力作用形成的松散沉積物。如殘積物、沖積物等。典型的風成沙的組分以石英為主,其次為長石、雲母等。風成沙的分選性和磨圓度都很好,表面呈毛玻璃狀,有撞擊痕,常呈黃褐色。

  風沙流遇到巖石、樹叢等阻擋時,沙在障礙物後停積形成沙堆,沙堆順風延伸,進而演變成沙丘。由於風向、來沙量和地形等的不同,沙丘有各種形態,以及不同的高度和長度。新月形沙丘較常見,平面為彎月形,迎風坡緩(5°~20°),背風坡陡(30°~34°)(圖2)。

新月形沙丘 未固定的沙丘能不斷移動,掩埋農田和建築物等。

  ②風成黃土。灰黃- 棕黃色粉沙質的土狀沉積物。疏松多孔、無層理、垂直節理發育,並含有一定量的碳酸鹽礦物。黃土主要分佈在沙漠區和大陸性冰川區的外緣。中國黃土主要分佈在西北的黃土高原區,一般厚達150~200米。

  風的地質作用盛行地區的自然景觀為荒漠。荒漠是大陸上氣候幹旱,雨量稀少,植被稀疏、矮小,土地貧瘠之地。荒漠有石質、礫質和沙質之分。石質和礫質的平地叫礫漠(戈壁);完全被沙層覆蓋的是沙漠。荒漠占陸地面積的1/5。(見彩圖)

雅丹地貌(青海柴達木)

  

參考書目

吳正著:《風沙地貌學》,科學出版社,北京,1987。

 R.A.拜格諾著,錢寧等譯:《風沙和荒漠沙丘物理學》,科學出版社,北京,1959。(R.A.Bagnold,The Physics of Blown Sand and Desert Dunes,Methuen,London,1954..