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以下根据苏德辰老师2020年5月23日在高山大学、更新学堂以及腾讯公益基金会联合出品的“科学公益直播”的课程整理而成，经老师审核后公开发布。 ※全文4223字丨5分钟阅读 ※整理丨张明 ※编辑丨朱珍 授课老师：苏德辰，中国地质科学院地质研究所研究员、自然资源部首席科学传播专家，丹霞山世界地质公园科学顾问。 扫码回看课程视频
一、什么是地球科学人类赖以生存的地球已经46亿岁了。在漫长的演化过程中，大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景，大到巍峨的高山、奔腾的江河、浩瀚的海洋和无垠的沙漠，小到一沙一石、一草一木。
常言说，知其然，更要知其所以然。在欣赏遍布地球各个角落奇美的风景时，如果知道美的原因无疑会极大地提升我们发现和鉴赏自然之美的能力。
大自然的美有很多因素，在欣赏自然美的过程中，地质学知识无疑应是现代社会公众最基本的科学基础之一。
地质学是研究地球物质成分、结构构造和演化历史的科学。山脉、高原、沙漠、戈壁、江、河、湖、海都是地质学的研究对象。
二、板块运动与地质现象
地球半径为6371千米，迄今人类最先进的钻探设备只达到了12千米，12千米到6371千米之间的信息基本是靠地球物理方法间接推测出来的。
地球的外壳叫岩石圈，岩石圈下面是软流圈，软流圈有岩浆活动能够推动岩石圈进行水平方向或垂直方向的运动。岩石圈板块的运动包括相互分离、碰撞、俯冲，产生了千变万化的地质现象。
地震、火山等自然现象都是因为岩石圈的板块活动造成的。
中国南边有印度板块向北运动，东边有太平洋板块向西运动，北边是欧亚板块在向南运动。总之，四面都有很强的推挤力。
在板块互相碰撞挤压的环境下，中国大陆内部的断裂纵横交错，容易引起地震活动。
印度板块正在向喜马拉雅山、青藏高原俯冲。青藏高原受到印度板块的挤压向四川盆地成都龙门山运动的过程中，龙门山一带受到强烈的推挤，从而形成了龙门山，并且经常发生地震。
三、经典地貌欣赏与成因分析
1、冰川侵蚀形成的地貌
在板块运动下，青藏高原成为了世界第三极，平均海拔有5000多米，最高的珠穆朗玛峰有8848米。
珠穆朗玛峰周边有很多冰川，都是由山上的积雪汇集形成的。
四川境内的贡嘎山主峰周边也有很多冰川，最著名的就是海螺沟。
海螺沟对面的1号和2号区域能看到冰川汇合的痕迹和冰川带的沉积物，里面还能形成湖泊。
在新疆天山的安吉海大峡谷，能够看到一个非常平缓的大的冲积扇，冲积扇下大量强烈的冲沟又把比较平缓的冲积扇撕开，形成很多的峡谷。
天山有些地方的形成也是如此。以前是比较平缓的高原，强烈的侵蚀作用把高原分成千沟万壑。
岩石圈板块在经历亿万年的地质运动过程中，非常坚硬的岩石实际上就像豆腐块一样一块一块地拼接在一起，中间有很多的裂隙。 格陵兰岛上面几乎是一块完整的冰川，但是接近海面的时候，冰川已经像棋盘格一样分成条条框框。为什么会这样呢？
因为冰川也在运动。在重力作用下，冰川每年会从高处向低处蠕动。每年蠕动的速度与各地的温度、地势情况相关，可以达到几米，最快达到几十米。
棋盘格就是岩石的裂隙和节理，是在地壳作用下被切割形成的。冰沿着裂隙行进的过程中会对周围的山体产生侵蚀作用，像巨型的推土机一样，对周围的岩石产生强烈的刮削。
如果沟谷里的冰都融化了，那沟谷就会变成非常狭窄而深的峡谷。北欧的峡湾就是这样形成的。
上图是北欧的峡湾，里面的两个白点是两艘巨大的游轮，通过游轮的大小与周围山体大小的比例可以知道峡湾的规模，并且可以想象冰川运动的气势有多么的强大。
上图是加拿大附近的班夫地质公园，有典型的冰川作用所形成的地貌。两个白色的区域是残留的冰雪，叫冰斗。下面的湖是冰川融化形成的冰川湖。
这里的岩石非常酥脆，是怎么形成的呢？
有一个非常重要的概念叫“冻胀作用”，水在结冰的时候体积会膨胀，岩石缝隙里的水在温度降低的时候因为体积膨胀会把周围的岩石挤破，裂隙进一步扩大，融化的水向更深处发展，裂隙就会越来越大，岩石就会越来越破碎。
在寒冷的地方，冻胀作用强烈，岩石也就非常细碎。
2、水流侵蚀形成的地貌
水对地形地势的侵蚀作用仅次于冰川。
上图是黄河壶口瀑布，奔腾不息的黄河水对河底的岩石产生强烈的侵蚀，河床就逐渐地加深，气势非常宏伟。 美国和加拿大边界的尼亚加拉瀑布形成于12,000年前，冰川期结束之后。
12,000年前地球覆盖着大量的冰雪，气候非常寒冷。冰雪融化之后，在北美洲形成了五大湖群，这些湖彼此连通，水流向大洋。在这个过程中，水对流经的岩石产生强烈的侵蚀作用，形成了瀑布。
尼亚加拉瀑布每年都在后退，即向源头方向靠近。因为有很大的落差，水势非常凶猛，往下落的水对瀑布底下的岩石产生强烈的侵蚀作用，上部的岩石会在重力的作用下崩塌。因此，瀑布每年都会后退，这种现象叫做向源侵蚀。
为了旅游需要，美国和加拿大两国的科学家和工程人员对尼亚加拉瀑布进行了人工加固，使瀑布后退的速度比自然后退的速度小了很多。
雅鲁藏布江在西藏的林芝地区。林芝地区风和日丽，没有沙尘暴，没有强烈的风沙，但在雅鲁藏布江却可以看到大量的沙丘，是怎么形成的呢？
雅鲁藏布江有很多支流，这些水系把周边岩石风化物带到江里。在洪水期，泥沙淤积在河床里。在枯水期，水位降低，淤积的泥沙暴露出来，风就把暴露出来的泥沙吹向两岸。所以雅鲁藏布江的周边堆积了很多沙丘。
通过雅鲁藏布江的实例，可以知道风成和水成的沉积物可以共生在一起。 上图是黄河比较靠近上游的地方，在四川红原县的黄河的河区，是典型的河流地貌。
通过卫星照片可以看到绿色为主的深色河床是现代的河，周边很多若隐若现的是以前河流的河道。由此可以知道，平原一样的地貌是在河流的反复决口和反复冲击之下形成的。 华北平原就是在以黄河为主的多个水系反复决口和冲击下形成的。 上图是澳大利亚的十三圣徒海岸。 千条大河归大海，海水日夜不停地拍击海岸，对海岸有强烈的冲击作用和侵蚀作用。 海水侵蚀海岸使海岸崩塌，之后就形成了大量的断崖，叫做海蚀崖。海蚀崖后退的过程中，残留下来的柱状体叫海蚀柱。 3、盐风化形成的地貌 上图是台湾非常著名的野柳公园里的“女王头像”。头像上部有很多密密麻麻的蜂窝状的小洞穴。
这些小洞穴是怎么形成的呢？有的人认为是水的作用。
这个地方之所以被称作“黄河水蚀浮雕”，就是因为有人认为是水造成了这种奇特的景象。但其实仅用水流侵蚀是解释不清楚的，黄河水是不能够向上侵蚀的。
还有人猜测是风的作用，但究竟是什么原因造成的的？
上图拍自广东丹霞山一个由大型山洞开辟成的大雄宝殿，几座佛像后边有一条像龙一样盘旋的带状的密集的蜂窝洞穴分布的区域。
这个地方雨水根本不可能侵蚀到，风的作用也不明显。从侧面证明，与“女王头像”一样用水流侵蚀是解释不清楚的，风也不能够解释。
但是用盐风化可以解释。
在沙漠地带的戈壁滩经常可以看到风蚀的产物——风凌石。岩石的表面被风吹得光光的，不可能形成蜂窝状的洞穴。但在岩石的颗粒之间有极细小的孔隙，这些孔隙可以是矿物颗粒的孔隙，也可以是因为构造作用产生的微裂隙。
我们经常可以看到在岩石的表面有一种白霜，农民把它刮下来，加上木炭、硫磺，做成传统的火药。这个过程叫做熬硝。这种硝就是化学上的盐。
盐在矿物颗粒孔隙里生长、结晶，空间不够了就会把周边的沙砾挤下来、推掉，形成了小小的孔洞。日久天长，孔洞由小变大、由浅变深，就形成了蜂窝洞穴。
风化下来的沙子堆积到河谷、湖底或是海里就会形成类似下图中的状态。
它们经过长时间的埋藏、压实，反过来又会形成新的岩石。
4、丹霞地貌 广东丹霞山就是堆积在湖里面的泥沙和砾石经过亿万年的演化形成的壮观的、红色的砂砾岩。
砂砾岩一层一层的，有的凸出，有的凹进。凸出来的一般是坚硬抗风化能力强的，凹进去的是比较软容易风化的。
自然界的岩石软岩凹进、硬岩凸出，就形成了规律性的、一深一浅的韵律。
丹霞山以前只是一座山的山名，后来变成了景区。山的名字让给了景区，而山以其中一座山峰的名字命名，叫长老峰。
丹霞山景区总共300平方公里，有600多座大小不等的山峰。这些山峰有一个特点都是红色的赤壁丹崖，都是因为断裂的切割和流水的侵蚀形成的。
上图是丹霞山里的阳元山。
阳元山左侧的小石柱是著名的阳元石，垂直方向的一条一条的小沟都是流水长期侵蚀作用形成的小型的流水冲沟。远看像南方晒布场晒出的一条一条的布，所以当地人称为晒布岩。
上图中像茶壶一样的山实际是由几个不同的圆柱构成的，组合起来的形态正好像一把茶壶，所以叫茶壶峰。
丹霞山景区的景色非常漂亮。上图中左边的山特别像过去皇家出行的那种伞，所以叫伞石。右边的画面是两个山体之间有一个很窄的峡谷，最窄的地方可能只有几十公分，这种地貌一般称为一线天。
广东的丹霞山非常出名，因此所有类似丹霞山地貌的都被称为丹霞地貌。浙江的江郎山、福建的武夷山、湖南的崀山、江西龟峰都是丹霞地貌。
丹霞地貌的特征可以概括为“顶平、身陡、麓缓”。
“顶平”指的是岩层基本是平的，非常平缓。
“身陡”指的是山周边都是悬崖峭壁，因为断裂切割造成的。
“麓缓”指的是山下边的岩石比较软，并且有上面岩石崩裂的崩积裙，所以山麓比较缓。
丹霞地貌的科学定义是：以流水侵蚀形成，有陡崖的陆相红层地貌。
陆相是地质学中划分岩石形成环境的术语，在大陆的湖泊河流中形成的叫陆相，在海洋里面形成的叫海相。陆相还可以进一步分成河流相和湖相。
在甘肃张掖冰沟丹霞景区，可以看到大量红色的砂砾岩，赤壁丹崖，岩层都比较平缓，也符合丹霞地貌特点。
平常看得比较多的张掖景区都是上图中的风格，非常震撼。在地质学中已经有了共识，叫做七彩丘陵。它跟丹霞地貌的特征是不一样的。
因为推广的原因或人为的原因，故意把七彩丘陵当成丹霞地貌。现在正式的地图上可能已经标注了七彩丹霞。
5、岩浆喷发形成的地貌
平常看到的山除了褶皱山、断块山，还有很多是岩浆喷出以后形成的火山。最著名的例子是日本的富士山。
上图是中国香港的流纹岩，流纹岩是岩浆在冷凝过程中形成的柱状节理，是非常难得的景观。
全世界由岩浆冷凝而成的柱状节理还有山东的马山石林、吉林的十五道沟、美国的“魔鬼之塔”、英国的“巨人之路”等。
上图中左和右都是火山口。
左边的火山口因为已经长时间没有岩浆喷发，所以积雪和降雨在火山口堆积形成了著名的火山湖——长白山天池。
右边的火山口也积累了一点点水，但岩浆活动会瞬间把这些水汽化。
四、总结经典的地貌学景观可以说无穷无尽，因为大自然所有的地质现象都可以纳入到地貌学里面去。但是现在还没有一个公认的统一的分类。
做科学、做学问，经常说的一句话是“知其然，要知其所以然”。最近几年做科普的时候，我倡导的一句话是“知其美，要知其所以美”，前一句话讲的是“做科学”，后一句话讲的是“科学美”。
一沙一世界，一石一天堂。希望大家在参观自然美景的时候，想一想它可能的科学成因。这样我们就不会被表面的神怪故事、爱情故事等蒙蔽，我们要知道它真正的成因，增加对地球科学的兴趣。
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