第五章 风化作用与剥蚀作用.docx
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第五章风化作用与剥蚀作用
第五章风化作用与剥蚀作用
第一节风化作用
目的要求
风化作用是大气圈、水圈和生物圈与出露在地表岩石之间的相互作用，主要通过物理力和化学分解两种方式破碎岩石。
风化作用的产物，最终停留在基岩的表面，形成一层各地厚薄不等的疏松薄壳，其上部进而成为土壤。
而土壤则是大部分陆生生物活动的基础，因此风化作用具有重要的生态学意义，要求深入理解。
课时：
2学时
授课内容
∙一、风化作用的概念
∙二、风化作用的类型
o
（一）物理风化作用
1.温差作用
2.冰劈作用
3.释荷（卸载）作用
4.盐类的结晶与潮解作用
o
（二）化学风化作用
5.氧化作用
6.溶解作用
7.水解作用
8.水化作用
o（三）生物风化作用
∙三、风化作用的产物
o
（一）物理风化作用的产物
o
（二）化学风化作用的产物
o（三）生物风化作用的产物
o（四）风化壳
o（五）土壤
∙四、影响风化作用的因素
o
（一）岩石的性质
o
（二）气候与地形
重点
本节课程的重点应放在：
1.机械风化包括多种应力作用，但最明显的是冰劈作用；
2.化学风化的主要类型是氧化、溶解和水解作用；
3.在风化作用中裂隙很重要，因为它使空气和水能在很深的地方侵蚀岩石，同时它还大大增加了岩石发生化学反应的表面积；
4.风化作用有一种使被破坏的岩石块体产生球形表面的普遍趋势。
难点
本节课的难点在如何简要阐述风化壳的时间意义。
教学方法
本节课以叙述为主配合图件，择重讲授。
讲授重点内容提要
∙一、风化作用（weathering）
所谓风化作用，就是岩石在地表常温常压下，遭受大气、水、水溶液及生物的破坏作用，使坚硬的岩石变成疏松堆积物的过程。
风化作用是一种自然现象，如古墙的层层脱落；石刻的模糊不清、残缺不全；路基的斑剥，甚至铁器的生锈等等，均与风化作用有关。
风化作用可以是机械的破坏，也可以是化学分解，而生物风化作用两者皆而有之。
风化作用是一种岩石在原地遭受破坏的作用。
破坏下来的产物除部分被水溶液带走外，一般不发生显著的位移，这是与其它外动力作用最明显的区别。
必须指出，风化作用与风的地质作用，在概念上是毫不相关的。
∙二、地球内部圈层的划分
根据风化作用的性质，将风化作用分为三大类：
物理风化、化学风化及生物风化作用。
o
（一）物理风化作用（physicalweathering）
岩石在地表条件下，在原地产生机械破碎，而不改变其化学成分的过程称为物理风化作用。
1.物理风化作用最重要的方式是卸载（释荷）、温差和冰劈作用。
i.卸载作用（unloading）
卸载作用是处在地下深处的岩石，由于受高温高压的影响，因此坚硬而致密。
当它转移到地表常温常压条件下时，由于静压力解除，在张应力作用下自发膨胀，这种现象就叫卸载，即能量释放，负荷减轻，结果使岩石表面产生一系列平行或垂直于地表的裂隙，这种裂隙就叫席理。
由于长期的卸载作用，促使岩石层层剥离崩解，所以又叫剥离作用。
ii.温差作用
温差作用是因气候变化而导致岩石产生崩解。
由于岩石导热性差，不同的造岩矿物有不同的体胀系数。
白天太阳照射，热向岩石内部传递，岩石内外之间出现温差，结果在岩石表里之间产生平行裂隙，使岩石表面出现层层脱落。
晚上因内热外冷，表里不一，于是出现垂直于岩石表面的裂隙，最后崩解为沙泥（图5—1）。
iii.冰劈作用（riving）
冰劈作用是当昼夜气温在0℃上下变动时，渗透在岩石裂隙中的水，时而冻结，时而溶解。
冰冻时因体积增大，使岩石裂隙扩张，最后使岩石崩解（图5—2）。
图5—2冰劈作用示意图
一般说来，冰冻风化主要发生在弯弯曲曲的岩石裂隙中，因为向上张开的“V”形裂隙，在产生冰劈时，压力会向冰帽方向转移，岩石就不易产生进一步的破坏。
在干旱和半干旱地区，由于盐类在岩石裂隙中的过饱和结晶，也同样可以挤碎岩石。
2.物理风化作用产物的特征
物理风化作用产物的特征主要有：
1.破碎后的颗粒粗细不等，棱角显著，没有层次；
2.多分布在水分岭上或斜坡上；
3.碎屑物的成分与下覆基岩成分一致。
o
（二）化学风化作用（chemicalweathering）
化学风化作用是指大气和水所引起的氧化、溶解、水解、水化等作用对岩石的分解破坏过程。
化学风化作用使岩石的矿物成分发生变化，转变为地表稳定的新矿物。
这是与物理风化作用的区别。
3.化学风化的速度在很大程度上受降水量的影响。
世界上没有一个地方是永久干旱的，即使是在干燥的荒漠地区也有化学风化的痕迹。
所以它属于世界范围的作用。
然而在终年冰冻的寒冷气候区，化学风化十分微弱。
4.化学风化作用的方式主要是：
氧化、溶解和水解作用。
i.氧化作用（oxidation）是指大气中的氧与矿物化合形成氧化物的作用。
在地下水面低，地形起伏大，岩石裂隙发育的温湿地区，氧化作用进行得比较充分，深度也大，甚至可达百米以上，从地面到地下被氧化的地带，叫氧化带。
自然界许多元素都具有与氧结合的能力，特别当岩石的矿物中含有低价元素时，大气中的氧会很快与之反应，转变为地表稳定的新矿物。
常见的例子如硫化物中的黄铁矿（FeS2），经风化后就转变成了褐铁矿（FeO3·3H2O）。
当黄铁矿转变为褐铁矿后，不仅矿物成分发生了变化，矿物的颜色、比重、硬度甚至结构也都发生了变化，这是反应中产生的硫酸腐蚀分解矿物的结果。
黄铁矿风化后所形成的褐铁矿，一般留在原地，其它成分经氧化形成易溶的盐类，被水带走，使氧化带中铁的含量大大增加。
这种富集在地表氧化带顶部的褐铁矿因成红褐色，称为铁帽（gossan）。
它的出现常认为是寻找原生金属硫化矿床的标志。
ii.溶解作用（dissolution）
自然界纯水是罕见的，不论地表水还是地下水，都不同程度的含有各种气体（O2、N2、CO2）和化合物（酸、碱、盐），因此自然界的水都是水溶液。
不同的矿物，溶解度差别很大，如在常温下（20℃），纯水对云母的溶解度为0.0029g/㎏；对方解石的溶解度为0.015g/㎏；对岩盐的溶解度为320g/㎏。
从以上三种矿物的溶解度说明：
在自然界，硅酸盐类的矿物最难溶。
碳酸盐、卤化物、硫酸盐等较易溶解。
矿物溶解度的大小，一方面决定于化合物的性质，另一方面决定于外界条件（水和水溶液的温度、压力及CO2的含量等）。
溶解作用的结果是：
易溶物质流失，难溶物质残留原地，岩石孔隙增多，硬度变小，岩石被破坏。
5.水解作用（hydrolysis）
某些矿物一遇水就变成带氢氧根离子（OH－）的新矿物，这种化学作用叫水解作用。
纯水是中性的，其PH值为7，不显酸性，也不显碱性。
但它具有离解能力，其中一部分离解为H+和OH－离子。
当弱酸性碱盐或强碱性组成的矿物遇水时，就会离解为带不同电荷的离子，这时它们分别与水中的H＋和OH－离子结合，生成新的化合物（新矿物）。
由于这种反应是不可逆的，离解与化合不断进行，直到原有矿物被水解完为止。
例如地壳中广布的长石，就属于强碱弱酸盐矿物。
这种矿物水解后形成高岭土、氢氧化物溶液和二氧化硅胶体。
反应式为：
4KAlSi3O8+6H2O→Al4[Si4O10][OH]8+8SiO2+4KOH
（钾长石）（高岭土）胶体真溶液
↓↘↙
残留流失
由化学风化作用残留在原地的产物叫化学残积物（eluvium）。
这些物质往往呈松散状，其成分主要是铁、铝、硅的化合物，如褐铁矿、铝土矿、高岭土、蛋白石等。
当残留物中铁质少，铝质多时，就形成红色粘土，称为红土。
我国南方许多省都能见到红土堆积，有的地方厚达几十米。
o（三）生物的风化作用（biologicalweathering）
是指生物的生命活动，促使岩石发生破坏的作用。
地表的岩石在物理、化学风化作用之后，再经过生物的活动，就不会再是单纯由无机物组成的松散物质了。
其中加入了腐殖质和空气而具有肥力，这叫土壤（soil）。
可见土壤是风化作用的综合产物。
∙三、风化壳及其意义
o
（一）风化壳概念及生成
岩石在长期的风化过程中，一些不稳定的矿物遭到分解，其中可溶性部分被水流失，难溶部分残留在原地，这些残留在原地的物质叫残积物。
由于残积物未经过搬运，残积物中碎屑棱角明显，大小不一，也无层理。
由地表面向下粒度逐渐变粗而过渡为基岩。
残积物常分布在分水岭上或缓坡上，残积物顶部常因生物的活动被改造成土壤。
由于残积物分布在地壳的表层，且构成一个不连续的薄壳，叫做风化壳（crustofweathering）。
o
（二）风化壳垂直分带
风化壳的风化程度是从地表向地下深处逐渐减弱，因此风化壳具有明显的垂直分带性。
根据产物特征，一般把风化壳分为以下几个部分（图5-3）：
从上到下：
Ⅰ层叫土壤层（风化壳表层），表层处在氧化环境，特别在湿热地区酸性条件下，矿物风化彻底，生成各种粘土矿物。
铁在此层呈高价氧化铁；Ⅱ层为残积物，一般由岩屑、粘土组成，风化不彻底，含有少量有机质；Ⅲ层为半风化层，遭受风化作用微弱，主要是未经化学风化的岩屑组成；Ⅳ层为底层，由基岩组成。
这里必须说明，风化壳剖面绝非一个模式而且如此完善。
由于各地区气候条件的差异和岩石类型的差别，风化壳模式也是多种多样的。
o（三）提示问题
在讲授风化壳的意义时，最好提示以下四个问题：
6.风化壳可以阐明地壳运动；
7.风化壳可以恢复古地理环境；
8.风化壳对找矿具有重要意义；
9.研究风化壳对工程建设也有重要作用。
∙四、影响风化作用的因素
在讲述影响风化作用的因素时，应抓住岩石本身的性质和地表环境这两个方面进行概述。
如：
2.一般说来，在岩浆岩中，最早结晶的矿物在地表条件下最先分解，最后结晶的矿物，如石英，抗风化的能力最强。
含铁镁矿物多的超基性岩比含硅铝矿物多的酸性岩易于风化。
3.单矿岩因具有各向同性，不易物理风化。
而复矿岩因所含矿物颜色、成分、内部晶架各不一样，其导热率、体胀系数也不一样，因此在温度和水溶液的作用下，易遭受破坏。
4.岩石中矿物的粒度大小，等粒不等粒，胶结物的性质和胶结程度，也影响风化作用的速度。
细粒、等粒，胶结好的岩石抗风化能力强。
疏松的岩石有利于水溶液渗透和生物的活动，因而抵抗风化的能力弱。
5.在层理或节理发育的岩石中，由于水溶液沿层面和节理进行化学风化，特别在层理与节理的交叉处，岩石块的棱角风化快，且逐渐圆滑化，结果岩块表面呈浑圆形，这种现象叫球形风化（图5—4）。
6.当抗风化能力强弱不同的岩石组合在一起时，抗风化弱的岩石组成负地形，抗风化强的岩石组成正地形，这种差异现象叫差异风化（differentialweathering）。
7.在温湿地区，雨量丰富，植被发育，化学风化作用和生物风化作用强烈。
在干寒地区，降水少，植被差，则盛行物理风化。
8.地形的坡度也影响风化作用的速度和方式，陡坡处地下水面深，植物少，物理风化作用强烈，基岩裸露又促使物理风化的持续进行；在缓坡或平凹区，地下水面浅，植被发育，化学风化作用和生物风化作用表现强烈。
本节小结
风化作用是指在地表或近地表条件下，岩石在原地发生分解和破坏的过程。
物理风化过程中，岩石在原地发生机械破碎，物质成分不发生变化；化学风化不仅使岩石发生破碎，岩石的物质成分也发生变化。
因此，二者有本质的区别。
形成由风化产物组成的、分布于大陆基岩表面的不连续薄壳称为风化壳，它具垂直分带。
影响风化作用的因素主要有气候、植被、地形、岩石特征、构造等方面。
思考题
∙
（一）基本概念
风化作用风化壳差异风化生物风化作用土壤
∙
（二）简述下列两组基本概念的主要区别
1.物理风化与化学风化；2.土壤与风化壳。
∙（三）回答问题
1.风化作用的类型和主要方式是什么？
2.研究风化作用的意义是什么？
3.球形风化是怎样形成的？
4.研究风化壳有何意义？
∙（四）画示意图说明风化壳的垂直分带。
本节参考文献
1.徐成彦等．普通地质学．武汉地质学院普地教研室（试用教材）．P68—84，1983
2.夏邦栋．普通地质学．北京：
地质出版社．P153—164，1984
3.夏邦栋．普通地质学．北京：
地质出版社．P134—143，2001
第二节剥蚀作用
目的要求
地表的矿物、岩石，由于风化作用，可以使其分解、破碎，并被运动介质剥离原地。
因此，剥蚀作用是一种常见的、非常重要的外动力地质作用，是地表物质迁移的重要动力之一。
要求学生们掌握河流、海洋、冰川、地下水等各种剥蚀作用的基本概念和基本原理，理解外动力地质作用与内动力地质作用的密切关系。
课时：
2学时
授课内容
∙一、地面流水的剥蚀作用
o
（一）河流的侵蚀作用
o
（二）片流与洪流的剥蚀作用
∙二、地下水、冰川和风的剥蚀作用
o
（一）地下水的侵蚀作用
o
（二）冰川的剥蚀作用
o（三）风蚀作用
∙三、海洋（及湖泊）的剥蚀作用
重点
我国大好河山的形成与河流的侵蚀作用密切相关，中国与邻国很多边界以河流主航道中线或分水岭划分。
因此，学习河流的侵蚀作用有重要的意义而将其作为本节的重点。
难点
冰川的剥蚀作用对初学者来说，可能难以理解，最好用幻灯照片说明。
教学方法
用野外实拍录相及幻灯照片结合岩石标本及教学模型讲授。
讲授重点内容提要
∙一、河流的侵蚀作用
河流的侵蚀作用塑造我国大好河山，并与人类生活、生产、旅游、环境以及自然灾害的防治和治理密切相关。
中国与邻国的很多边界线以河流主航道中线或分水岭划分。
因此学习河流的侵蚀作用有非常重要的意义。
o
（一）河流侵蚀作用的概念
1.河流（river）
在固定河道中流动的常年性线状流水称为河流。
它与片流及洪流明显不同。
2.片流（sheetflow）
下雨后沿斜坡流动的暂时性面状流水。
3.洪流（floodcurrent）
下雨后沿沟谷及河道流动的暂时性线状流水。
4.河流的侵蚀作用
河水在流动过程中，以其自身的动力以及所携带的泥沙对河床的破坏，使其加深、加长和加宽等过程称为河流的侵蚀作用。
5.下蚀作用（bottomerosion）
河水挟带的碎屑物质对河床底部产生破坏，使河谷加深的过程称为河流的下蚀作用。
6.侧蚀作用（lateralerosion）
河水以自身的动力及挟带的砂石对河床两侧或谷坡进行破坏的作用称为河流的侧蚀作用，亦称旁蚀作用。
根据我国特色，在中国境内河流的侵蚀作用可以通过以下几个部分作以分析：
①分水岭（源头）附近；②上游活动山地中；③中游相对稳定山地中；④（下游）平原区；⑤河流入海处。
o
（二）分水岭附近（源头）的侵蚀作用
分水岭（drainagedivide）
流域与流域之间由山体或高地所分开，水流方向不同，这种分开相邻流域的高地称为分水岭。
我国长江流域和黄河流域主干水流水体源头部位的分水岭是巴颜喀拉山脉。
而长江流域和黄河流域两大水系的地理分界是秦岭山脉。
分水岭以北，所有支流汇集到黄河干流并流入渤海。
分水岭以南，所有支流汇集到长江干流并流入东海。
分水岭附近的侵蚀作用主要包括以下两个方面：
7.向源侵蚀（upstreamerosion）
使河流向源头方向加长的作用称河流的向源侵蚀作用。
沟头汇集了斜坡上分散的片流，使流水集中，流量和流速增加，比周围斜坡上片流侵蚀能力大大增强。
山高水高，地下水顺坡或沿断层、节理等构造面向沟谷运动，甚至形成滴答滴答的滴水，它们对源头有一定的侵蚀作用，并有利于在沟头发育泉水，掏蚀岩石，加速沟头向上坡伸长的进程。
随着河流向源头方向伸长，分水岭就逐渐变窄，两侧其高度随之降低。
8.河流袭夺（rivercapture）
如果分水岭两侧河流向源侵蚀能力相同，则分水岭高度降低，而其位置不发生变化。
倘若一侧河流的向源侵蚀能力超过另一侧河流，则分水岭高度降低的同时，就会伴随其位置向着向源侵蚀能力弱的河流一侧移动（图5-5）。
向源侵蚀能力强的河流向上坡加长的结果可以交切向源侵蚀能力弱的另一条河流，将后者上游的河水截夺过来，这种现象称为河流袭夺。
袭夺它河的河流称为袭夺河（capturingriver）。
被袭夺者称为被夺河（capturedriver）。
o（三）上游活动山地中河流的侵蚀作用
上游活动山地中河流的基本特征是：
坡度陡，水流急，流速大，河流以下蚀作用为主。
下蚀作用的产物主要有：
“V”型谷；急流（湍流）；小型瀑布；局部侵蚀基准面；河流阶地。
由于水力的冲击和飞流溅落与掏蚀，往往会掘掉瀑布陡壁下部的岩层，使陡壁上面突出状如岩坎形态的岩层失去支撑而崩落，导致瀑布向上游后退。
9.“V”型谷或称峡谷（Canyon）
由于坡度陡，水流急，河流产生较强的下蚀作用，将山谷侵蚀呈“V”型的河谷地貌，这种谷地边坡陡峻，坡度高达70°以上。
著名的金沙江虎跳峡江面最窄处仅为30m，最陡的坡谷可达70°，峡谷深度达3000m（图5-6虎跳峡照片）。
图5－6虎跳峡
10.急流（torrent）
由于河床坡度大，水流湍急，下蚀作用非常强烈，往往形成下蚀凹槽（即凹槽式河谷）。
11.小瀑布（smallwaterfall）
活动山地出露的岩石以火成岩（花岗岩、闪长岩、辉长岩等）和变质岩（片岩、片麻岩、花岗质片麻岩、混合岩等）为主，褶皱强烈，断裂发育，在山区往往形成陡崖地貌。
瀑布常在断裂通过的陡崖处出现，或者是因断层两盘的岩性软硬差异，使河床呈阶梯状，流水从高处泻落，尤如匹练下垂，以飞瀑或多个、多级面流瀑布为主。
瀑布一旦形成，下蚀作用更为强烈，面流瀑布对河床有强烈的洗刷侵蚀作用。
在瀑布跌落处，水花四溅，掏蚀下面的岩石，促使上部岩石崩塌。
水流下落，定向击打，在重力作用下可形成深潭。
12.局部侵蚀基准面（localbaseleveloferosion）
河流由于地形平缓,流速下降，下蚀作用减弱甚至消失，在其所注入的水体表面，使河床坡度局部消失，此地即为局部侵蚀基准面。
13.河流阶地（riverterrace）
因活动山地的上升，下蚀作用增强，使原本的谷底呈阶梯状残留在新的谷坡上，成为在河谷两坡的阶梯状地形，主要有3种类型（图5-7）：
i.堆积阶地（accumulationterrace）
阶地面和阶地斜坡全由河流沉积物组成，无基岩暴露。
这种阶地在山地边缘地带出露较多。
ii.基座阶地（basementterrace）
阶地下方有基岩裸露，上部残存有河流沉积物，表明河流已切过早先的冲积物而达于基岩之中。
iii.侵蚀阶地（erosionterrace）
阶地斜坡上有基岩裸露，阶地面上仅有零星甚至缺失河流沉积物，呈现河流侵蚀的痕迹。
o（四）中游相对稳定山地中河流的侵蚀作用
中游相对稳定山地中河流侵蚀既有下蚀作用，又有侧蚀作用。
壶口瀑布区是黄河中游相对稳定山地中河流侵蚀作用的典型。
为了学习中游相对稳定山地中河流的侵蚀作用，我们可到黄河壶口瀑布实地考查。
这里地层近于水平，倾角2°～6°，出露的沉积岩为三叠系纸坊群软硬相间的一套岩层，这套岩层呈交互沉积关系，较硬的为砂岩岩层，较软的为钙质页岩及泥岩层，未见岩浆岩、变质岩出露。
侵蚀作用的产物主要有壶口瀑布群、十里龙槽、涡穴及漏斗、侧蚀洞穴及凹槽、离堆山等。
14.壶口瀑布群（Hukouwaterfallgroup）
壶口瀑布是我国第二大瀑布，号称“天下奇观”、“金黄色大瀑布”。
站在壶口，面对瀑布，目睹巨浪翻滚，耳闻涛声震天，才能真正领略到黄河之水奔腾、怒吼和咆哮的浩大气势。
壶口瀑布的成因是：
①三叠系纸坊群较硬砂岩和较软泥（页）岩交互沉积,地层以2°～6°的倾角向西北方向倾斜；②265°走向，倾角85°～90°节理及275°走向，倾角75°～90°两组节理的存在；③总体近东西走向的陡坎追踪上述两组节理而成；④河床在地层倾角较缓，岩石破碎的河床上切出一陡坎，形成落差。
上述这些现象在黄河支流仕望河河谷多处小瀑布区可明显见到，二者具有相同的成因。
它们均属于受联菱构造控制的差异侵蚀成因形成的瀑布。
现今，在黄河壶口，水流在宽约400—500m的原始河谷骤然跌入深潭，然后收于一槽，形似壶口，故称壶口瀑布，实际上，壶口瀑布是一瀑布群落。
在飞瀑区水流的作用过程是，河水对流经的陡壁上软硬相间的岩石进行冲刷击打，在此过程中，较软的岩层壁面受到掏蚀，而其上坚硬的岩层受这种作用比较微弱，而往往形成凌空突出的岩坎，久而久之，遂作坍塌状，致使瀑布不断后退（图5-8）。
有关瀑布每年后退的速度问题，诸多专家、学者说法不已。
2003年7月31日，笔者同屈茂稳老师带领学生在壶口瀑布实习时，有幸目睹了百年不遇的大洪水。
此时，壶口一带的上游河床，全部被水流覆盖，河水气势迅猛异常，速度明显加快。
此时的主瀑区，水面已无落差，而在主瀑区的临近处龙槽两侧，便有十余个瀑布群争相泄流，其状惊心动魄，美不胜收。
而在昔日的十里龙槽处，河水已溢上槽谷，巨大的涌流沿槽谷的原始走向向下游狂奔，巨浪翻江倒海，波涛震耳欲聋，大有摧腐拉朽之势，足见河水对河床的侵蚀切割能力。
15.十里龙槽（shililongcao）
宽度40m—50m，长度达5km，深度20m-40m，总体近南北走向，局部为北东、北西走向。
在壶口瀑布的下游，汹涌澎湃的河水一般在槽谷内流动，因而被称为“十里龙槽”。
因它是黄河大峡谷内出现的又一沟谷，所以称为“谷中谷”景观（图5-9），此沟谷展现了瀑布后退或向源侵蚀的轨迹，其发生、发展与近南北走向、近东西走向，倾角75°～90°的两组共轭节理密切相关。
其次也受北东走向、北西走向两组节理的制约。
除此之外，十里龙槽谷坡、槽岸地带随处可见的涡穴、侧蚀凹槽、侧蚀洞穴等微地貌现象及景观，也是研究和探索瀑布后退、槽谷形成机理的重要证据。
16.涡穴及漏斗（eddyhole）
涡穴是一专用地学名词，壶口瀑布的涡穴是长安大学资源学院的教师早年在黄河壶口瀑布一带作地质考察时首次发现的，当地老乡称其为“石瓮”（stoneurn）。
在河水常常呈逆时针旋转或于特定的环境中顺时针旋转的涡状水流中，水推石移，会使掉入空隙中砾石或棱角明显的石块就地转动，按着自旋的轨迹，在河床上刻蚀、磨蚀出洞穴。
同一洞穴的形成是多期（次）水力作用的结果，在涡穴的内壁往往可见同心圆状的磨痕，穴内常见一扁平状或浑圆状砾石，它是涡穴形成的佐证（图5-10）。
有关涡穴形成的相关问题：
在水流相对稳定的河道中，从北向南流动的水体在北半球一般可形成逆时针旋转的旋涡，为什么？
这与科里奥利力有密切关系。
在地球自转过程中，赤道离心力大，两极较小。
在北半球，从北向南的流水向西偏，从南向北的流水向东偏，如果河床上有砾石均匀阻挡水流的话，自然会形成逆时针旋转的涡流。
如果流水前方被阻挡使水流方向改变后形成的力比科里奥利力大的话，便可形成顺时针旋涡，此种现象在十里龙槽的下游孟门山一带可清楚看到。
因此，涡穴的成因是：
①联菱构造平行最大主应力方向可形成张性空隙；②棱角显著且较为坚硬的砂岩砾石掉入节理拉开形成的空隙；③进入空隙的片状砾石在旋涡状水流的作用下发生逆时针或顺时针旋转，使空隙扩大变成小型洞穴；④每当小型洞穴规模扩大，便大大增加了河流砾石滚落其中的机率，被河水搬运的砾石掉入较大洞穴之中，在涡流状水力作用下继续旋转、刻蚀、磨蚀涡穴洞壁。
显而易见，涡穴的形成与水动力密切相关，每当河水漫过涡穴其动力驱动穴内石体，侵蚀、磨蚀作用方能继续进行。
否则，涡穴的塑造过程就会停止。
漏斗是涡穴和节理贯通以后的产物，但有时也有涡穴形成达到一定深度时，后期河水以侵蚀力洞穿穴体底部或侧蚀其穴壁形成
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