6.2 风的地质作用
风的地质作用强度取决于风的类型和风力的大小，由于风主要是沿水平方向运动，因此风可以把碎屑物搬运到很远的距离。风速越大，风的破坏力越大，搬运的距离也越远。3～4级风（4.4～6.7m/s）可以搬运尘粒，5～7级风（9.3～15.5m/s）可以搬运沙粒，8级风（18.9m/s）可以搬运细砾石，强风暴时（22.6～58.6m/s）甚至可以搬运石块。根据风所携带碎屑物的成分不同，沙尘暴可以分为黑色、褐色、黄色、红色、白色等多种颜色（图6-4）。除了大气环流外，还有一些区域的风具有严格、固定的风向，并在一定时期内持续地进行，是风成作用的典型地区。
图6-4 遮天蔽日的沙尘暴
最强烈的大面积的风是飓风，能穿透岩石裂缝把岩石劈开成岩块，并可将岩块沿地面搬运或将其抛起，使之发生相互的碰撞。最大的风速出现在雷暴区，这一地区的气流可能发生旋转，形成直立的漏斗状气旋——龙卷风（图6-5）。龙卷风近中心风速可以超过音速，其产生的破坏力非常可怕，能掀翻屋顶，将其吹走，甚至摧毁房屋、掀翻载重卡车、把树木连根拔起（图6-6）。龙卷风风经过的地带常留下一条很宽的破坏带。
图6-5 破坏力极强的龙卷风
图6-6 遭龙卷风袭击的房屋
2002年3月19日上午一场沙尘暴袭击了北京，这是20世纪80年代以来最为严重的一次沙尘天气，短短的半个小时就使整个北京笼罩在茫茫的黄沙之中，大地仿佛在燃烧，天空变成了火一样的颜色（图6-7）。
图6-7 2002年3月19日上午袭击北京的沙尘暴
吹蚀作用和磨蚀作用
吹蚀作用 由气流压力的直接作用，使地面松散岩石遭到破坏、粉碎或被吹走的作用。实际上，风的吹蚀作用很少单独进行，通常是与磨蚀作用一起发生的。
磨蚀作用 风夹杂着一些硬颗粒对地面岩石的破坏过程称为磨蚀作用。磨蚀作用在狭窄的山谷、大裂缝带以及被烘热的沙漠盆地最为强烈。因为这些地区经常产生粉尘涡流，这种涡流裹挟地表由物理风化形成的松散物质，并向上抛起、打碎，这种作用反复进行可使地面逐渐变深形成盆地，长期作用的结果会使盆地越来越深。新疆的吐鲁番盆地就是这种作用形成的，盆地中部的艾丁湖水面已经低于海平面154m，如果不是湖水的保护，这种作用还将继续下去。
风的磨蚀作用对岩石有极强的破坏力，将普通玻璃置于风沙流中，数日后即变成磨砂玻璃，因为其表面出现了许多风沙磨蚀的小坑，表面变得很粗糙。被风刮起的无数的粉尘、砂砾对岩石的各个部位，尤其是突起部位进行磨削，在岩石表面留下凹坑、网眼、沟槽、划痕等。沙漠中经常可以见到被风磨蚀成三棱状的风棱石（图6-8），原地的风棱石可以用来判断风向，风成沉积物中定向排列的风棱石可以用来判断古风向。
图6-8 沙漠中常见的风棱石
狭窄山谷由于风力较强，斜坡上的突出岩石经常被削平、磨光。被风所破坏的峭壁的形态很大程度上取决于岩石的成分和构造。风会以惊人的准确性选择岩石中最薄弱的位置进行破坏，在岩壁上留下各种小坑、孔穴、沟槽等。在季风盛行地区，甚至是古老的道路、车辙印迹等都会在风的磨蚀下不断的加深、扩大。如黄土高原的许多沟壑就是古道路在风的成沟作用下发育而成的。由于风所携带的碎屑物从地面往上颗粒逐渐变小，其磨蚀能力也是从地面往上逐渐减弱，这种磨蚀的结果是形成一些特殊的蘑菇状风蚀地貌（图6-9）。
图6-9 风蚀作用形成的蘑菇状地貌
风的另一种作用形式是平吹作用，风可以大面积地吹走地面上松散的土壤。对含有硬结核的松散岩石，常形成一些奇特的微地貌。含有较硬的砂岩成分的砂岩，常形成一些树干、树桩似的地貌（图6-10）。
图6-10 罗布泊中的风蚀柱
风的搬运作用
风的搬运作用具有很大的意义。风从地表扬起的松散碎屑物（尤其是粉尘），可以长时间地悬浮在大气中，并随着大气环流飘浮到世界各地，被称为星球级的地质作用。1883年印度尼西亚喀拉喀托火山喷出的红色火山灰曾随大气环流绕地球转了3圈，并在大气层中保持了3年之久。远离大陆的大洋中心部位，风成碎屑物是深海沉积的主要成分，含有有机质的风成碎屑物也是浮游生物的主要营养源。
风的搬运能力与风力的大小成正比，风力P=1/2CV2（式中P的单位为kg/m2, V为风速，单位为m/s, C为经验常数，其值为0.125），即风力与风速的平方成正比。风的搬运能力极其强大，持续强劲的优势风可以使碎屑物翻山越岭，进行长距离的搬运（图6-11），搬运距离与风力和碎屑物的粒度有关。
图6-11 内蒙古西部雅不赖山口的沙河
搬运的方式主要有滚动、跳动和悬浮等，在搬运的同时也进行着各种破坏作用。碎屑物被搬运的过程中不断地和地面发生碰撞摩擦，碎屑物之间也相互碰撞、摩擦，较软弱的成分被分解破坏。石英是最稳定的碎屑颗粒，因此是风沙流中的主要成分。
风成堆积
由风的沉积作用所形成的堆积物称为风成堆积，其特点是：
● 成分 长石、石英的硬度较大，且晶体结构比较稳定，在风的搬运中不易被分解破坏，所以风成堆积的成分主要是长石、石英所组成的碎屑物。
● 颜色 风成堆积物的颜色各种各样，以黄色、灰色、白色居多。
● 分选性 风在运动中能量将逐渐减弱，其搬运能力也逐渐减小，各种不同粒度的碎屑物也逐渐沉积下来，因此风成堆积物有很好的分选性，粒度大小随风向展布，上风方向颗粒较粗，下风方向颗粒较细。中国西部有世界上最典型的风成堆积物，其粒度分布由西向东逐渐变细。
● 磨圆度 风在搬运过程中的磨蚀作用会对碎屑物颗粒进行反复的磨圆作用，由于空气的密度很小，空气中的碎屑物可以被磨得更细、更圆。实验表明，水中的碎屑物粒径＜0.05mm时，便不再被磨圆；而风中的碎屑物粒径＜0.03mm时，仍可继续磨圆、磨细。可见风成堆积物具有良好的磨圆度。
风成岩石或风成堆积物中常可见到斜层理（图6-12）。斜层理的形成与碎屑物的运动形式有关，尤其是与新月形沙丘的形成有关（图6-13）。
图6-12 岩层中的斜层理
图6-13 沙漠中常见的新月形沙丘
新月形沙丘是沙漠中常见的地貌。在单向风的作用下，沙粒由于风的搬运作用不断地向前推进，随着风停止运动沙粒也停止运动而堆积成沙丘，沙丘在单向风的不断改造下逐渐地演变成新月形。
新月形沙丘的迎风坡和背风坡的坡度不一样，迎风坡的坡度较缓。在10°～20°之间；背风坡的坡度较陡，坡度约为30°～35°。
风在搬运过程中，沙丘的迎风坡遭受侵蚀，沙粒从迎风坡向前运动到背风坡处向下滑落，形成稳定的坡面沉积下来（图6-14a）。
图6-14 交错层理的发育过程
随着沙粒的迁移，在沙丘前部逐渐形成斜层理（图6-14b）。
当风向发生改变时，沿着沙粒的前进方向又会形成新的沙丘，同时形成新的斜层理（图6-14c）。有多层不同倾斜方向的斜层理组成的岩石层理称为交错层理。
风成地貌
风的地质作用形成的地貌称为风成地貌，风成地貌可以分为两大类型：风蚀型地貌和堆积型地貌。
戈壁是典型的风蚀型地貌之一。由于风的长期侵蚀作用，细小的碎屑物被风搬运到其他地方，原地只保留了砾石和一些粗碎屑，构成戈壁滩（图6-15）。在戈壁滩上往往可以见到砾石表面覆盖了一层黑黑的荒漠漆（图6-16），由于毛细水的大量蒸发，使铁、锰氧化物残留在荒漠表面而形成的。
图6-15 戈壁荒漠的形成过程
图6-16 覆盖了荒漠漆的戈壁
雅丹是另一种典型的风蚀型地貌。雅丹在维吾尔语中的原意是“具有陡壁的小山包”。由于风的磨蚀作用，小山包的下部往往遭受较强的剥蚀作用，并逐渐形成向里凹的形态。如果小山包上部的岩层比较松散，在重力的作用下就容易垮塌形成陡壁，形成雅丹地貌，有些地貌外观如同古城堡，俗称魔鬼城（图6-17）。
图6-17 在新疆广泛发育的雅丹地貌
沙漠是最典型的风成堆积型地貌。风的搬运作用把沙尘从地面扬起，当风力减弱时沙尘便落下，优势风长期的作用使某一区域的沙尘越堆越多，从而形成沙漠。位于非洲北部的撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠，我国最大的沙漠是位于新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠（图6-18）。
图6-18 塔克拉玛干沙漠
风成沙波纹是分布最广的一种风成堆积物中的微地貌，其形态如风吹起的水面涟漪（图6-19）。风成沙波纹主要分布在较大的平缓的沙丘上，新月形沙丘的迎风面也常出现。
图6-19 沙漠中的风成沙波纹
风成黄土是另一种堆积型地貌（图6-20）。黄土的形成是风在搬运过程中的分选作用形成的，风在搬运中随着风力的减弱，粗的碎屑物首先沉积下来形成沙漠，随后是细砂、粉砂，最后沉积的是黄土。位于我国陕西、内蒙古一带的黄土高原就是盛行西风带长期作用的结果，并在我国西部形成由西向东颗粒逐渐变细的、不同类型的风成堆积物。
图6-20 黄土高原是典型的风成堆积物
进一步阅读书目
魏以成．大气的奥秘．北京：科学普及出版社，1984
F.K．海尔著．气候与沙漠化．曹鸿兴，等译．北京：气象出版社，1988
谢安，江剑民．大气环流基础．北京：气象出版社，1994
叶玮．新疆西风区黄土沉积特征与古气候．北京：海洋出版社，2001
丁国栋．沙漠学概论．北京：林业大学出版社，2002
杨坤光，袁晏明．地质学基础．武汉：中国地质大学出版社，2009