主题：长江的卵石问题 -- 温雅颂
家园 长江的卵石问题 这个问题在meokey所开的主题《黄万里先生与三峡》中有很热烈的讨论。我习惯于使用西西河的“树展”方式阅读，以便明白帖子之间的回复关系。可惜，由于讨论太热烈了，以至于“树展”过于枝繁叶茂，早已超过了西西河“树展”的能力。“大树”变成“草坪”，回复关系很难再看出来了。
我认真看了meokey、njyd、老老狐狸关于葛洲坝处35米厚卵石层的讨论，感觉他们没有看清问题的实质。为了便于进一步讨论，特此另开一题。
以下进入正题：
从地貌学角度讲，河流根据发育程度可以分成三个阶段：下切阶段、平衡阶段、和堆积阶段。河流下切还是堆积，取决于河床的坡度。坡度越大，下切越烈。坡度越小，堆积越重。坡度在某个中间值时，河床既不下切也不堆积，呈平衡状态。
从河流形态上看，下切河段河道一般狭窄平直，堆积河段河道一般宽阔弯曲。当然，如果在河道形成之后地壳发生变化，弯曲的堆积河段就会加大下切力度，形成弯曲的深切河曲。单从形态上分析，美国大峡谷似乎就应该是这么形成的，当然这需要实地调查验证。
一条大河，一般上游坡度大，河流下切，下游坡度缓，河流堆积。中间如果坡度发生变化，则也会导致下切或堆积的变化。
外链图片需谨慎，可能会被源头改从这幅中国地势图上可以看出，长江从青藏高原发源，进入四川盆地。这是一段河流强烈下切的地段，产生了巨大的高山峡谷，其中以虎跳峡最为著名。进入四川盆地后河流坡度平缓，河流应该以堆积为主。经过三峡时坡度加大，河流下切力度再次加大，堆积情况缓解。但因为坡度不够，河流呈现微淤状态，这是长委经过多年观测得出的结果。出了三峡之后坡度非常平缓，河流堆积严重。
前面说一堆这个是为什么呢？因为它关系到后面卵石的分析。
首先，卵石是河流沿岸岩石风化崩塌，破碎的岩石落入河里，在水流和石块之间互相摩擦的作用下，棱角被磨圆而形成的。这是地学界公认的结论。黄万里设想的卵石形成机理是完全错误的，而且错得离谱。他在这个问题上能错成这样，说明了他地质地貌学的知识非常有限。他在水利水文方面是专家，但在地质地貌方面，不过是学了点皮毛，连半路出家都谈不上。
根据卵石形成的机理，长江卵石只能在下切河段生成，经流水的搬运和自身的磨损，在堆积河段沉积或磨碎后变成泥沙流入大海。这也是为什么大河都是上游水清、下游水浑的道理。上游河底以卵石为主，下游河底以泥沙为主。认为上游的卵石会原封不动地全部向下游输移，没有中间的沉积，也没有磨损变成泥沙，这是黄万里另外一个明显的错误。他错误地假设了卵石的形成机理，也因此错误地假设了卵石的生命周期。
在下切的河段，河底卵石不论快慢，都会全部向下游输移。输移过程中卵石对河底基岩的摩擦，是河床进一步下切的重要原因。因此，我们可以从河床下切的现象得出卵石全部下移的结论。
但在堆积河段，因为河床处于堆积状态，河床底部将不是裸露的基岩，而是堆积的物质，可以是泥沙，也可以是卵石。既然是堆积河段，这里的泥沙卵石将不可能全部下移。能下移的只是表层的泥沙卵石，水大时冲走一部分，水小时又重新沉积下来。从总的数量看，堆积的必然大于冲走的。
因此，长江主支流中产生的卵石，在经过四川盆地时，势必有大量卵石沉积在河道里，进入三峡后因为水流加快，沉积量会减少，大部分继续下移，直到进入平原地带，才会大量沉积下来。这时连泥沙都会发生沉积，所以这时的卵石沉积，将基本是永久性沉积。
葛洲坝的卵石层有35米之厚，这毫不奇怪，因为它们是长江河道形成以来亿万年永久性沉积下来的卵石，不是输移中的卵石。表层卵石在汛期会被冲走，但这个表层的厚度将非常有限。
移动卵石层的厚度受什么影响？一个是水流速度，一个是河床坡度。当河床坡度很大的情况下，卵石会因自身重力的影响而向下移动。但在河床坡度很小的情况下，卵石自身重力已不起作用，全靠水流的推动。单纯的卵石堆积层，水的推动力可以深入到卵石之间的缝隙里，作用于较深层的卵石，使深层卵石产生移动，因此使用采样器会有较大误差。但如果卵石之间的缝隙被泥沙塞满，水的推动力将无法深入，能推动的将只是表层的卵石。由此可见，在河水中用采样器量测卵石量，在泥沙少坡度大的河段，误差将会很大。但在泥沙多坡度小的河段，误差就会小得多。葛洲坝所在之处，长江已经出了三峡进入平原，河流堆积严重，河底卵石之间必然塞满泥沙。在这样的条件下用采样器量测，其结果应该是可信的。
黄万里拿永久性沉积的卵石计算卵石输移量，这错犯的太邪乎了。我感觉他是受自己头脑中固有成见的影响，为了找论据而昏了头。
黄万里不顾葛洲坝地形与上游水库的差异，彻底否定河水采样的可信性，虽然理论上成立，但不免犯了刻舟求剑式的错误。而他独创的静水采样的统计方式，方法原理上有太多的漏洞，在meokey所开题里已有丰富的论证，这里就不一一重复了。
至于卵石在输移过程的磨损，不妨想像一下：用一台混凝土搅拌车，装上卵石和水，开出几百公里后，卵石是否还能保持原状。
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家园 总结一下对卵石形成的看法 看了主题和后面的回复讨论，对卵石的形成，观点不同在于楼主认为卵石是在水流推动下石块相互摩擦形成的。因而在水流推动下也会逐渐泥沙化。而另外一方的观点是认为卵石主要是在陆地上由于地质地貌活动而形成，河流通过时掉入水中被水流携带或沉积，似乎不考虑卵石的磨损而导致的消耗。
不知道我的理解对不对？
家园 也说两句 地质上的卵石指粒径2cm~20cm的土层，圆砾的粒径小于它，漂石的粒径大于它。角砾的粒径和它差不多，但是磨圆和球度比它差，一般认为卵石是经过长期搬运历经磨圆后形成的，角砾一般是山前冲洪积形成的，搬运的距离有限。
从岩石到卵石，要经过风化，剥蚀，搬运，沉积这四个过程，有的时候还会有胶结成岩的过程，那就形成砾岩了。
风化后的岩石被雨水河流剥蚀下来大块的搬运距离短，小点的沿着河床滚，砂粒跳着走，黏粒悬浮漂着跑。这样靠山近的地方沉积的颗粒粗，属于河床沉积，快到入海口了经常形成三角洲沉积，颗粒细。沉积学上有河流相的二元结构，指的是下面沉积的粗颗粒上面沉积的颗粒变小了，认为山被削低了，离海越来越远了，原来的河床沉积变成三角洲了。
爪机无力，老铁凑合看吧！
家园 你的理解很对。
- 复 长江的卵石问题
家园 找到黄老对沙石属性的直接描述了，我们之前都有误解 如果说他在前面引用的另一篇文章中用了“喷出”“滚动”这些词是简略过头了容易给人误解，这里他已经非常明确地写出来了。
在黄老《长江三峡高坝永不可修的原由简释》里，他写道
卵石床沙 它是地质纪元前冰川退缩时遗留下来的火成岩或变质岩滚成的石子。并且，黄老在他的《水经论从 治水原理》中提到：
流域内治河的规划受到流域地质地貌条件的制约。长江上游大片地层的岩基是由页岩和沙岩（接受教训多说一句话，怀疑是砂岩之误）组成的。前者风化后成为泥，后者风化后成为沙。它们在暴雨后被地面迳流冲刷到江中成为悬沙。大片岩基两亿年前就被全面复盖了砾卵石，连同山头大小溪沟都铺满。雨水陆续把它们冲入江，成为床沙，也就是河床料，河床演变的主体。总结一下，黄老认为，长江里（严格的说这儿讨论的是三峡以上流域）卵石主要是两亿年前的火成岩或变质岩风化成的，而悬沙则主要是属于沉积岩的页岩和沙岩风化成的。这样理解对吧？
再贴一次黄老《续》文里对地质史的总结作参考：
从上述长江地质历史和河床演变过程，便可明确下列事实：（1）卵石是漫铺在长江上游广阔的流域内的，当然在干支流和溪沟里较为集中，岸坡及丘陵上容易落到溪沟里，故较少。
（2）卵石是从水成岩断层裂缝中喷出的溶浆凝结成后经长期滚动而成形的。它们可从流域各处喷出，经地质历史上地形的升降与来回滚动，趋向于较均匀地分布在流域里。
（3）这些卵石在河槽岩基上组成覆盖层。下层的粗大些，上层的细小些。两边滩地上洪水过后留有较大的卵石，河中深水处可流动着较小的卵石。这些卵石便是组成河床的河床质。卵石间夹有些从沟两岸塌下的粗沙。
（4）由于地质史上地层的升降和地形的演变，卵石曾多次东西来往运移。运移过程虽使卵石磨损减小，但因其起源地点和运移方向多经变化，不一定是上游山区的较大，下游平坦地区的较小。
（5）岩基水成岩经风化后，再被径流冲入河里，成为悬沙，其量很大。大多为细粒，可以一泻千里，不沉河底。这就是水土流失，是下游洪积平原的原料。它们不参与造床，在筑坝后库内流缓处沉积。部分随流出库。
家园 这可真不是一个学者能说的话 卵石是碎石在水流的作用下被磨去棱角而形成的，只有可能出现在与水流有关的各种水道中，漫铺在长江上游是一句胡话。
物理风化后的岩石都有可能形成卵石，和岩石的成因没有任何关系。喷出岩由于结晶程度较低，很少能够形成卵石。长江上游从中生代以来一直处于上升状态，而中生代以前，现在的长江上游还是一片大海。不知道地质史上的地形的升降是从何说起。
卵石类的物质在水力学上叫做推移质。除了要有足够的水力动能以外，还要有一定的河床坡度。所以卵石在河道中基本上只有一个运动方向，那就是向着下游。而且运动方式也非常简单：水大了就动一动，水小了就不动了。这也为什么在水利上只有研究泥沙而没有研究卵石的。
沙是会沉的。只要水的流速低于一定的数值，一定大小的沙就会沉积在河床上。这不是水土流失，而是基岩的物理风化。水土流失指的是土壤的流失。土壤中沙的含量是有一定限制的。土壤的主要成份是粘土类矿物和腐植质。这些东西在一定的物理化学条件下，可以在水中形成悬浮液。悬浮液的沉淀更多是受物理化学条件的控制，而不是水流流速的控制。这种悬浮液的沉积才是洪积平原的原料。
这些都是基本的常识，地学专业或是水利专业的专业基础课内容。如果黄老连这些都会搞错的话，那他说的关于三峡的东西基本上应该没有什么可信的了。所以这些东西应该是那个民科借黄老的名写的。
家园 看起来你了解的并不多 长江上游从中生代以来一直处于上升状态，而中生代以前，现在的长江上游还是一片大海。不知道地质史上的地形的升降是从何说起你这儿说的是整体的趋势，黄老说的是局部地区的升降还有关于长江的流向问题，这个问题其实千里追风更权威回答你
引一段长江流域规划办公室编写的《长江水利史略》
距今二亿年前的三迭纪 那时我国南方和华北的地形是东高西低距今一亿年以前的侏罗纪 一次强烈的造山运动形成了横断山脉，。。。，它们由一条水系从东向西串连起来，由南涧海峡流入古地中海，这就是古老的长江雏形
随后的白垩纪燕山运动 四川盆地上升，洞庭盆地下降，湖北西部的古长江发育，向四川盆地溯源伸长，和盆地各水系联系起来。
距今三、四千万年前的喜马拉雅造山运动。。。地形于是西高东低，汇成今日的长江。
这也为什么在水利上只有研究泥沙而没有研究卵石的每个水库大坝的修建前都需要研究推移质。推移质研究的少，不是因为不需要研究，而是因为研究推移质的困难比研究悬沙大的多一定大小的沙就会沉积在河床上。这不是水土流失，而是基岩的物理风化。水土流失指的是土壤的流失一看就是望文生义的典型，这个说法绝对不是“基本的常识，地学专业或是水利专业的专业基础课内容”。风化的概念我们说了很多了，不多说。这儿引用一下什么是“水土流失”1981年科学出版社《简明水利水电词典》提出，水土流失指
地表土壤及母质、岩石受到水力、风力、重力和冻融等外力的作用，使之受到各种破坏和移动、堆积过程以及水本身的损失现象。这是广义的水土流失。狭义的水土流失是特指水力侵蚀现象。家园 拜托，您真的知道您引用的这些东西说的是什么吗 你说“黄”说的是局部。那好，请说是那一个局部？再说，为什么可以用局部升降来代替整体的上升？
您说研究推移质困难大。请问您能不能说一说推移质的运移和悬移质的运移受那些因素影响，为什么推移质要比悬移质难研究？事实上，推移质和您或是“黄”老说的卵石也不完全是一回事。简单说，卵石是推移质的一部分，更多的对于推移质的研究集中在粗砂和细砂的交替上。对于粗砂来说就已经有弱水强水的不同要考虑了，那么对于比粗砂颗粒更大的卵石来说，造成运移的水流就要更加强大才行。也就是说，所有能够造成推移质运移的条件都会造成悬移质运移，而悬移质运移时，完全可能没有推移质的运移。换句话说，悬移质运移的研究包括了推移质的研究。想不出来您从那儿得出研究推移质要比研究悬移质更困难。
请问您有没有二亿年是一个什么概念？所谓的古长江只不过是一个借用的名字，和现代的长江除了名字以外完全没有任何可比性。而且，侏罗纪有个什么河，当时的地形是那里高和现代的卵石完全没有任何联系。再说，当时的西和现在的西也没有必然的联系。简单说，当时的四川盆地和横断山脉根本就不在一个板块上。就象你不能把科罗拉多河的流向和珠江的流向放在一起说一样，这个古长江也不能和现在长江放在一起说。
你给的那个“水土流失”的定义是一个非常不严谨的定义。请解释一下母岩和岩石的区别？用这个定义就会得出一些非常荒唐的结论。比如说，植被可以防止水土流失。可用这个定义来看，植被反而会加速水土流失，因为植被是加速
母质、岩石受到水力、风力、重力和冻融等外力的作用，使之受到各种破坏和移动的一个重要因素-植物的根系破坏基岩结构。而且，用这个定义来说，水土流失也完全没有防治的可能。水土流失是一个土壤学，生态学的概论。加了母岩就成了画蛇添足。最后您扯的太远了，也离您能说的清楚太远了。重复一下山某原来说的话：卵石，或是说长江里面能被水流携带的卵石，只和长江上游近几百万年的发育有关。在讨论松散堆积物时能扯上几千万年的地史是没有受过正规地学科学训练的结果。
家园 送花 恭喜：你意外获得【铢钱】四个
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家园 我想我知道 你说“黄”说的是局部。那好，请说是那一个局部？再说，为什么可以用局部升降来代替整体的上升？四川盆地以及长江流域的褶皱和断层相当多，这些本身就说明了地层的升降。如果只考虑“整体的上升”，那么这些褶皱和断层就不会存在
为什么推移质要比悬移质难研究？刚才写了一大堆，可惜浏览器crash了，全丢了，晕死。简单的说吧，推移质与悬移质的运动方式根本就不同，就这一点就可以否定你说的悬移质运移的研究包括了推移质的研究。其他例如实测不准确，很多数学模型目前还不够准确，比如二维甚至三维挟沙力模型，床面石沙运动模型，推移质输沙率模型，阻力等等。这个古长江也不能和现在长江放在一起说当时的古长江固然还没有东西贯通，但是古金沙江与古长江宜昌-重庆段与现金沙江和长江段流域相当接近甚至重合，所以古长江里的砾卵石现在存在于现在长江的河床，不是没有可能水土流失的定义在《中国水利百科全书》上的定义也是类似。我不知道你那个“水土流失指的是土壤的流失”的定义是从何而来。
重复一下山某原来说的话：卵石，或是说长江里面能被水流携带的卵石，只和长江上游近几百万年的发育有关。准确的说，河床里数十米厚的堆积砺石，确实年代比较近，大多数只是更新世前后剥落的。但是这些卵石可不一定只有几百万年的历史，它们完全有可能是在更古老的年代形成的。不过你想说明什么呢？- 复 我想我知道
家园 扯了那么多，要说的就是这一句话 准确的说，河床里数十米厚的堆积砺石，确实年代比较近，大多数只是更新世前后剥落的。但是这些卵石可不一定只有几百万年的历史，它们完全有可能是在更古老的年代形成的。不过你想说明什么呢？两个概念：卵石的年代说的是它形成卵石有多长时间，而不是组成卵石的岩石本身有多长时间。说来说去，含混在卵石的年代和组成卵石的岩石的年代。用三年的陈米做的米饭不能说这个米饭有三年了。你引用的这个“黄”的说法就是不断的在说，这米有多长时间，把米的保存条件，米的来源用不同的说法在不断的重复。这是没有受过地学基本训练的表现。黄是一个水利专家，不可能不了解这些简单的基础知识。如果这个东西真的是黄写的，那他就是一个完全没有学术道德，为了证明自己的观点可以胡说的人。出于最善良的愿望，山某说这是民科在挂羊头。
至于其它，就算山某错怪你了，你真的知道你在说什么。山某没有本事在这里把地层学，沉积学，大地构造学，水力动力学四门专业课拿在这里上。
家园 我感觉黄只是在说明卵石有些年代了 所以什么岩性的都有，所以遍布流域各处。至于这些卵石是什么时候剥落的，他好像没有提及。这个也不是大问题吧，长江里是砺石还是卵石，圆的还是方的，只要不是沙子都属于推移质啊
家园 真是服了您这弯弯绕的本事 要是您不明白形成卵石的年代和卵石本身岩石的年代，那说什么也没用。您这儿一会是卵石形成的年代，一会是形成卵石的那些岩石形成的年代。您不觉得乱吗？正是这种混乱引起的争论。您一转身，这又不是问题了。然后，卵石的年代又变成了基岩的年代了。
至于这些卵石是什么时候剥落的，他好像没有提及。这个也不是大问题吧，这才是问题的关键
再纠正您一个错误概念。推移质只和水中颗粒的运动形式有关，和这些颗粒的大小没有直接的关系。
家园 我的印象里似乎我们都在讨论岩石形成的问题 在你跟贴之前的那个帖子里我说的是“黄老认为，长江里（严格的说这儿讨论的是三峡以上流域）卵石主要是两亿年前的火成岩或变质岩风化成的，而悬沙则主要是属于沉积岩的页岩和沙岩风化成的”。
千里追风的帖子里，说卵石的形成，其实说的还是卵石剥落之前的岩石的岩性到底是喷出岩/变质岩，还是有沉积岩，讨论时说“卵石”只是为了文字上方便起见。您可能误解了。
推移质只和水中颗粒的运动形式有关，和这些颗粒的大小没有直接的关系您这里的“水中颗粒”是指什么？家园 从来没有讨论岩石形成问题 讨论的一直是卵石的形成问题。岩石的成因和三峡关系不大吧？而且黄老也和岩石成因太远了点。关键也不是您在这里说的
黄老认为，长江里（严格的说这儿讨论的是三峡以上流域）卵石主要是两亿年前的火成岩或变质岩风化成的，而悬沙则主要是属于沉积岩的页岩和沙岩风化成的”而是（1）卵石是漫铺在长江上游广阔的流域内的，当然在干支流和溪沟里较为集中，岸坡及丘陵上容易落到溪沟里，故较少。（2）卵石是从水成岩断层裂缝中喷出的溶浆凝结成后经长期滚动而成形的。它们可从流域各处喷出，经地质历史上地形的升降与来回滚动，趋向于较均匀地分布在流域里。
您这里的“水中颗粒”是指什么？一般水力学上的水中颗粒指什么，山某这里的水中颗粒就指什么。您知道推移质而不知道水中颗粒吗？