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家好!上次我們介紹了流水侵蝕作用中的海浪,今天我們要帶大家來看看河流對於地表侵蝕作用的影響。

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對於整個地球系統來說,河流也是塑造地表形貌最主要、普遍的營力,因為河水的侵蝕作用,高山峻嶺逐漸成為寬闊的平原,並且將大量的沉積物由高處帶往低處,甚至進入海洋。河流大概也是影響人類生活最深的地質作用了,從古至今人們無論是用水、取得能量、選擇居住地等皆離不開河水。

在進入河水的侵蝕機制前,讓我們先來了解侵蝕基準面(Base Level of Erosion)的概念。侵蝕基準面是河流侵蝕地表所能到達的最低點,是一個假想的平面,假設在這個面之下的河流無法產生侵蝕作用,像是湖泊、水壩、支流匯入主流處等水流流速變慢或坡度發生變化發生之處皆能構成侵蝕基準面。

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不過由於這些位置都有可能發生變化,當水滿出後開始向下流動,又會開始侵蝕作用,因此稱為暫時基準面(Temporary Base Level),而所有河水的最終基準面(Ultimate Base Level)為海洋,也就是大部分河流的終點。侵蝕基準面是影響河流侵蝕作用的因素之一,如果基準面上升,河流的下切、侵蝕能力會變差,沉積作用增加;基準面下降,河流的流速加大,侵蝕能力便會加強。

另一個影響河水侵蝕能力的因素為沉積物顆粒大小,一般我們想像沉積物的顆粒愈小會愈容易受到侵蝕,然而根據瑞典地理學家Filip Hjulström所進行的一系列實驗,並於1935年提出河水流速與能侵蝕的沉積物顆粒大小關係曲線(Hjulström Diagram)中顯示,中砂(0.25~0.5 mm)是最容易受到侵蝕的沉積物。沉積物顆粒愈大(如礫石),侵蝕所需要的河水流速就會愈大,至於顆粒更細的粉砂及黏土則因為本身膠結內聚力較大的原因,反而會較難侵蝕喔~

(如果大家對於Hjulström Diagram有興趣,這裡有一個影片介紹Hjulström Diagram所代表的涵義)

接著就讓我們來看看河流有哪些侵蝕機制吧!首先為水掘作用(Hydraulicking)或水力作用(Hydraulic Action),流水的動能直接衝擊底部沉積物質或岩石的節理、裂隙等,使岩石破碎成碎屑,再被水流帶走,這是在河水流量大時最主要的侵蝕作用。

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水掘作用(花蓮縣 太魯閣 立霧溪)

再來是各位耳熟能詳的磨蝕作用(Abrasion),但除了水中的岩石碎屑磨蝕河床外,它們互相也會碰撞、摩擦,所以被河流搬運愈長的石頭,大多呈圓形,也就是大家常聽到的鵝卵石或卵礫石。然而河水還有一種稱為渦流侵蝕 (Evorsion)的磨蝕作用,這是由河流紊流水產生渦流侵蝕底岩的現象喔。

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鵝卵石(花蓮縣 崇德)

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渦流侵蝕作用

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渦流 (花蓮縣 富里 鱉溪)

接著是只發生在河水流速夠快時才會發生的氣泡裂蝕(Cavitation),例如瀑布或急流,由於水壓快速改變使水中的氣泡爆裂,產生強大的衝擊波撞擊河床或河壁,可以造成迅速的侵蝕作用。(因為氣泡裂蝕有很多應用層面,例如超音波洗淨、船螺旋槳的改良等等,網路上有許多介紹影片,有興趣的人可以點進去看看:https://www.youtube.com/results?search_query=cavitation+bubbles)

此外,在石灰岩質地區或其他可溶性岩石區,河水使岩石產生化學風化,形成溶蝕作用(Corrosion),最著名的例子便是我們上週介紹的喀斯特地形(Karst Topography)(如果大家忘記了,可以點我回去複習一下)

今天就先為大家介紹到這裡,想要知道更多關於河流的侵蝕作用與河蝕地形,敬請期待下周的內容囉~

回顧上一集→ 侵蝕(EROSION)Ⅲ: 海蝕

 

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