風成系統

Deserts and Wind action

主要觀念:

1.風對地形的侵蝕作用較為有限，僅能搬運疏鬆、未固結的沙和塵粒。 2.風對沙粒的搬運係以滾動和地表潛移的方式為主，塵粒則可長時間懸浮於大氣中。 3.沙丘的移動因沙粒自迎風面被風吹往背風面所致，沙丘內部可見往下風方向傾斜的層理構造。

4.根據風速、沙的供應量、風向的持續程度，以及地表的性質的差別，可形成不同種類的沙丘。 5.風吹的塵粒堆積成地毯狀的沈積物即黃土，可遮蔽原有地形表面，黃土的來源為沙漠的塵粒或冰川沈積的細粒岩屑。

世界上的大沙漠都形成於赤道南、北緯

三十度的區域內。風的地質作用較為局

部性，且僅能揚起並搬運疏鬆的沙粒和

塵粒，對岩石的侵蝕力極為有限。即使

是在乾燥的沙漠地區，風亦不是主要的

侵蝕營力，沙漠地形是由風化和季節性

的流水造成的。

1. 風－地質營力 (WIND AS A GEOLOGIC AGENT)

Sahara、Arabian和其他大沙漠的沙

海(Sand Sea)，中國、美中和歐洲覆

蓋數百萬平方公里面積的塵土，都由

風積作用造成。估計全球約有十分之

一的地表被風積的塵土覆蓋，並組成

最富饒的耕地。

影響盛行風向的因素有：太陽輻射

(Solar Radiation)隨著緯度的變化、

科氏力(Coriolis Effect)(地球自轉產生

的偏折效應)、大陸和海洋的分布和

山脈的位置。

高的山脈可阻擋水汽的通過，其背後

常形成雨幕(Rain Shadow)，也常有沙

漠的存在，如Nevada和Utah的乾燥地

區即存在於Sierra Nevada的雨幕裡。

風力作用在沙漠地區最為顯著，許多

海灘的沙粒亦常被風往內陸方向搬運

。

2. 風的侵蝕(WIND EROSION)

(一)吹蝕作用(Deflation) 風搬運沙粒和塵粒使地表降低的作用

稱為吹蝕作用，常發生在半乾燥地區

，地表沒有植物保護的沙漠、海灘和

貧瘠地。

吹蝕造成寬廣而淺的窪地，稱為吹蝕

盆地(Deflation Basin)，北非尼羅河三

角洲附近的吹蝕盆地覆蓋了數百平方

公里的地表。風將沙粒搬走之後即可

形成吹蝕盆地，風吹蝕後地表所殘留

的粗粒物質稱為吹蝕沈積物 ( Lag

Deposits)或漠冑(Desert Pavement)。

(二)磨蝕作用(Abrasion) 固結度差的岩石出露的地表，常見

礫石被風磨蝕形成光滑而平坦的表

面，稱為風稜石(Ventifacts)。風稜

石常具有兩個或更多的平坦表面，

面與面之間有尖銳的稜線，部份面

上有與風向平行的不規則或線形凹

槽(grooves)。

在乾燥地區，如果風向長期不變，風

的磨蝕作用造成線性不規則的鋸齒狀

山脊，彼此互相平行，中間隔有圓底

的凹槽，稱為風蝕脊(Yardang)，典

型的風蝕脊猶如一艘倒置的小舟，成

群且平行季節風向分布，只存在於乾

燥地區的沙漠。

伊朗Lut Desert的大風蝕脊，風的吹

蝕和磨蝕作用將沈積物雕塑成高150

公尺，超過300公尺長的風蝕脊。風

蝕脊間被100公尺寬的凹槽隔開。

3. 風對沈積物的搬運作用

(TRANSPORTATION)

(一)沙粒的運動(Movement of Sand) 沙粒在風中以跳躍(Saltation)方式前

進，當風速達到臨界速度時，沙粒開

始滾動或滑動。

當沙粒衝撞其他沙粒時，受撞擊的沙

粒被強風送入空中，再因重力的吸引

，以10至16度入射角返回地面，若地

表為堅硬的岩石，沙粒再反彈至空中

，若地表為疏鬆的沙層，則風的作用

如連鎖反應般的使整個沙層表面緩慢

移動。

顆粒大的沙子以地表潛移 ( Surface

Creep)(滾動和滑動)的方式前進。大

約五分之一至四分之一的沙粒可在一

場沙暴(Sandstorm)中，以滾動和滑

動的方式被帶動，直徑超過一公分的

顆粒極少被風吹動。

(二)塵粒的運動(Movement of Dust) 塵暴(Dust Storm)可將數千噸的沈積物搬運數百公里，為沙漠的主要作用。塵暴始於從積雨雲下沈的冷氣流，當雲層開始降雨時，空氣隨之而冷卻，形成下降氣流。冷空氣降至地表面後，如重流(Density Current)般向四周呈舌狀擴散，將地表的沙和塵一掃而空，稱之為Haboob，意即阿拉伯語的暴風(Violent Wind)。

塵暴規模有時可達2500公尺高，速率

高達每秒200公尺。據估計，每年約

有500×106噸的風暴塵粒從沙漠被帶

走，部份沈積於下風方向的沙漠，但

大部份則因季節風向的原因被吹至海

洋，有些Sahara的大塵暴可將塵粒吹

越過大西洋，到達南美的東海岸。

4. 沙丘的移動 (MIGRATION OF SAND DUNES)

風積的沙粒常形成沙丘，尺度可由數

公尺至200公尺高，且超過一公里的寬

度。

沙丘呈不對稱剖面，緩坡為迎風面，

下風方向較為陡峭，稱為背風面(Lee

Slope)。風吹沙粒沿著迎風面推送，

超過沙丘頂部時，隨即掉落在背風面

，並沈積在下風處，如此不停的將迎

風面的沙粒往下風面搬運再沈積的作

用，造成沙丘逐漸往向下風方向移動

。沙丘內部呈現交錯層的現象。

5. 沙丘的種類(TYPES)

沙丘的大小和形狀多變，因(1)沙的供

應量、(2)風速、(3)風向的變化和(4)沙

移動的地表特性而異。最大型的沙丘

出現於中東和北非，因其數量實在太

多了，故可稱之為沙海(Sand Sea)。

(一)橫丘(Transverse Dunes) 發生於沙量多、風速大、植物稀少和

風向一定的沙漠地區或海邊。橫丘覆

蓋廣大區域，呈延長垂直風向的波狀

起伏，又稱沙海。

(二)新月丘(Barchan Dunes) 發生於沙量有限、中等風速和風向一定的沙漠。新月丘約一至五十公尺高，外形成新月狀彎曲，尖端指向下風方向，常單獨出現，但亦常在沙源的下風方向成串排列。若風向持續一定，新月丘兩側尖端互相對稱，但若風向有變化，則尖端可能形成一大一小的發育。

(三)縱丘(Longitudinal Dunes) 又稱劍丘(Seif Dunes)，呈長條型互相平行的沙脊，因兩個些微變化的持續風向所導致。在沙粒供應有限的廣大沙漠中，兩個風向將沙粒收斂成長條型的線性排列，高度一般小於四公尺，但可能往下風方向延伸數公里遠，間隔0.5至3公里，大沙漠的縱丘可成長至一百公尺高，一百二十公里長。

(四)星丘(Star Dunes) 星丘外形如閃著光芒的星星，三或四

個沙脊自沙的堆積中心向四方發散出

去，為三或四個風向作用的結果。

(五)拋物丘(Parabolic Dunes) 當風將沙粒由海灘上的沙脊往內陸搬

運時，在沒有植生覆蓋的沙脊部份，

因強烈的海風吹襲形成吹蝕盆地，植

生覆蓋位置則沙粒移動較慢，造成拋

物線形的沙丘凹向內陸，沙丘尖端指

向迎風方向的拋物丘，又稱為髮夾丘

(Hairpin Dunes)。

(六)沙海(Sand Seas) 地球表面存在著許多降雨少，被風吹

沙覆蓋的廣大區域，稱之為沙海。約

有99.8%的風吹沙集中於非洲、亞洲

和澳洲的大沙海中，非洲約有八十萬

平方公里，沙烏地阿拉伯約有一百萬

平方公里的地表被沙丘所覆蓋，澳洲

的沙海集中於大陸的西和中部。

(七)沙漠化(Desertification) 世界上的大沙漠都因大陸地區長時間

乾燥氣候的作用所導致，常發生於低

緯度的高壓帶。發展過程中，沙漠地

區可因氣候的變化而擴大或收縮，沙

漠邊緣常為與鄰近潮溼氣候環境的過

渡帶。

沙漠邊緣稀疏的植物有助於減少侵蝕

，但植物破壞後，沙漠即開始擴張。

沙漠邊緣人為活動亦影響沙漠的演化

，如草食性牲畜的放牧和踐踏、燃料

植物的收集都在破壞植生覆蓋，促進

沙漠的擴張，此過程稱為沙漠化。

6. 黃土(LOESS)

風吹塵粒呈厚層沈積覆蓋整個地表，

稱為黃土。黃土為黃棕色，主要由細

粒的石英、長石和黏土礦物堆積而成

，廣泛分布於半乾燥地區的沙漠邊緣

。黃土沈積物缺乏層理，常被侵蝕為

近乎垂直的峭壁，其來源有二：(1)

沙漠地區和(2)冰川沈積物。

(一)沙漠黃土(Desert Loess) 盛行西風將岩屑自蒙古中部的戈壁沙漠(Gobi Desert)搬運至中國北方，在此堆積成黃土高原，高度超過六十公尺，並覆蓋廣大區域。黃土易受侵蝕，黃色土粒被流水懸浮搬運，造成黃河(Yellow River)和黃海(Yellow Sea)

的顏色特性。

北非蘇丹(Sudan)東部的黃土可能來

自西邊的撒哈拉沙漠，阿根廷的黃土

亦可能來自西邊的乾燥地區。

(二)冰川黃土(Glacial Loess) 北美和歐洲的黃土由被冰川強烈研磨的冰川外洗冰磧物組成，沈積物呈粉末狀的石粉(Rock Flour)，被風搬運再沈積成黃土。美中Mississippi河谷的絕壁(Bluffs)和高地(Uplands)都為黃土，而河系本身即為冰川溶水發育而成，黃土自臨河道的三十公尺厚，往兩側的氾濫平原逐漸尖滅。歐洲的黃土顯然來自鄰近的冰川地區。

沙漠地區的因缺少水份，岩石以機械

風化為主，貧瘠的土壤發育，造成特

殊的地形景觀。

7. 沙漠地形 (LANDFORMS OF DESERTS)

(1)旱谷(Arroyo or Wadi)－

沙漠中的河谷都呈方櫃形，由於機械風化都沿岩石的節理發生，常造成陡峭而垂直的谷壁。 (2)袋形盆地(Bolson)－

山脈間的沙漠盆地，具有內陸水系注入間歇湖中。

(3)岩原(Pediment)－ 岩原為裸露的基岩面。岩原為一個傾斜極緩的寬廣斜坡，像圍裙般的包圍山腳，但與山腳呈高角度相交，當河流的溯源侵蝕漸往山的基部發展時，岩原逐漸擴大，僅有山嶺的頂部突出於地表，猶如孤立的小山，稱為島山(Inselberg)。

(4)波狀原(Bajada)－ 岩原為侵蝕面，波狀原則為沈積面。沙漠地區袋形盆地的山脈常有短暫存在的河流發育，當河流注入盆地時，常在山腳沈積出連串的沖積扇，地形呈波狀起伏，即為波狀原，其上部和岩原相連。

(5)間歇湖(Playa)－ 在波狀原下方袋形盆地的中央部位，常有低地可積水成湖，有向心狀(Concentric)水系注入湖中，但因沙漠地區氣候乾燥，湖水僅在暴風雨後方能存在，稱為間歇湖。間歇湖大部時間都呈乾涸狀態，湖底沈積物有粉沙、土和蒸發作用所沈澱出的各種鹽類，常為鹽水湖。