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06-1 地貌与地貌学

 生态学时空 2021-11-20

本文内容为复旦大学在中国大学MOOC网站上《自然地理学》课程的图文课件。如果你对该内容有兴趣,请扫描二维码参加该课程的学习。

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同学们好!我们从这一节开始,来讨论地表的形态与地貌演化。


本章内容大概包括四个方面。首先是给大家介绍一下地球上主要的地貌特征,以及研究这些特征的学问——地貌学。根据我们的有限观察,地球是银河系中最美的星球,雄伟的高山、开阔的平原、低凹的盆地无不彰显着这颗蓝色星球的魅力。那么,这些魅力无穷的景色,是如何形成的呢?它们都来源于地球的内营力和外营力这两种共同的地质作用。所以我们也分两个小节进行介绍。最后,我们还将从自然地理学角度介绍一下中国著名的山川景观。

用千姿百态、丰富多彩来形容我们的地貌,是毫不夸张的。仅仅从中国来说,就有:高山耸立的青藏高原、沟壑纵横的黄土高原、崎岖不平的云贵高原、起伏和缓的大兴安岭、急流跌宕的黄果树瀑布、以及孤峰林立的桂林岩溶。

还有。河流密布的河源地区、一望无际的东北平原、地势陡峭的华山险境、富饶的长江中下游平原、漫天黄沙的塔克拉玛干沙漠、以及河汊纵横的珠江三角洲。虽然有这么多别致的地貌,但我们现在看到的地表形态也只是整个地壳演化过程中的一个镜头,地貌自地球形成以来就一直处于不断的变化之中,我们经常用“沧海桑田”、“海枯石烂”等变化来形容。

地表形态是我们最直接感受到的地球特征,也是与人类生活和生产的关系最为密切的自然特征之一。那么,就产生了一个专门研究地球表面的形态特征、成因、分布及其演变规律的学科,称为地貌学,也称为地形学。它是地理学分支,亦是地质学的一部分。我们可以看到,地貌学的英文术语Geomorphology,由三个词根组成,分别是地球、外形和论述的意思。

对于地貌的空间尺度,一般有下面的五级划分方案。从最大的空间尺度上看地貌,有海洋和大陆。在次一级尺度上,海洋中有大洋盆地、大洋中脊、海沟;大陆内部有山地、高原、平原、盆地。更次一级尺度上,以山地为例,可分为分水岭、坡地、谷地。最小尺度上,谷地可分为河床、河漫滩、阶地。

全球的海陆分布是很不均匀的。也许我们从图上的两极 来看地球会更清晰一些。我们看到,陆地集中于北半球,但北极周围呢却是一片海洋;海洋大多集中于南半球,但南极周围却是一块陆地,所以我们称北冰洋,南极洲。总体上,北半球的陆地要比南半球多一倍,而且南半球的陆地主要为冰雪所覆盖,因此几乎可以认为南半球主要是海洋的作用,这样,太阳轨道在南北回归线摆动时,虽然看似给予了地球均匀的辐射,但结果却有很大的差异,北半球处于夏天的时候,由于陆地植被的光合作用,能吸收更多的CO2,因此,地球大气的CO2浓度会呈现出周期性的季节变化。

如果地貌的形成、发展都与大地构造作用有关,这样的地貌称构造地貌。如地壳隆起形成的山地、台地或构造运动拗陷形成的平原、盆地等。构造地貌分为三级,第一级:全球构造地貌,包括大陆和海洋两个大的地貌单元;第二级:大地构造地貌,指大陆上和大洋底的地形起伏;前者包括山脉、高原、盆地、平原等;后者包括海沟、海岭、海底高原、深海平原、大洋中脊和大洋盆地等。这些地貌的形成虽然受构造运动所控制,但同时也受到外营力的改造。第三级:地质构造地貌,指地质构造被外力剥蚀后所反映的地貌特征,如我们后面要讲到的单面山、背斜山、向斜谷以及火山锥、熔岩台地等。

地球上由自然力引起的地壳的物质组成、内部结构和地表形态发生变化的各种作用,我们统称为地质作用。按营造地表形态的能量来源,可以分为内营力和外营力。我们总结在这个表上。内营力是来自地球内部的热量,主要是放射性元素衰变产生的能量。其表现形式是地壳运动、岩浆活动和变质作用,通过水平运动和垂直运动,形成大陆与洋底、山脉与盆地等,这奠定了地表形态的基本格局,使地表高低不平;外营力是来自地球外部的能量,主要是太阳辐射能及转化形式,如风能等。其表现形式是风化、侵蚀、搬运和堆积作用,通过削低高山,填平洼地,使地表起伏状况趋向于平缓。

可见,内营力总的趋势是增加起伏,外营力总的趋势是削高填低。换句话说,内营力导致形成地表形态的“粗毛坯”,而外营力就像一位雕塑师,不断地把“粗毛坯”塑造成丰富多彩的地表形态。这两种地质力量在空间上是相互联系的,在时间上又是同时进行。在一定时间和一定地点,往往是某一作用占优势。一般地说,内营力对地表形态的发展变化起着主导作用。上述过程相互交叉、循环往复,呈现出一定的地貌轮回。因此,地貌的变化发展受地球内营力作用、外营力作用和时间三个因素的影响。

地壳运动是复杂的,根据地壳运动的方向,可以分为水平运动和垂直运动。水平运动往往形成巨大的褶皱山系或断裂构造,所以又称为造山运动。垂直运动常常表现为大规模的隆起或拗陷,造成地势高低起伏和海陆变迁,所以又称为造陆运动。地壳运动的主要表现形式就是不断地发生着水平运动。但水平运动与垂直运动是相互联系、相互作用、相互影响的,运动的结果也常常相互渗透、相互叠加。另外,地壳运动并非匀速的。人们能直接感受到的地壳运动是地震,那是一种突然、瞬间、剧烈的特殊运动形式;而更为普遍的地壳运动呢,则进展是十分缓慢,不易被人们察觉,但正是它控制着地球表面沧海桑田的变迁,影响着各种地质作用的发生,塑造着新的构造形态。

大陆板块互相挤压,形成高山、高原,比如喜马拉雅山、阿尔卑斯山。如果海洋板块与大陆板块挤压碰撞,就会形成海沟、山脉和岛弧,比如美洲西岸的山脉,以及亚洲东部的岛弧、南美安第斯山脉,太平洋西部岛屿,这里的岛弧与海沟往往是相伴而生的,这很容易理解,一个地方隆起,一定伴随另一个地方的凹陷。如果板块之间出现张裂,就会形成裂谷和海洋,如东非大裂谷、大西洋,还有红海,这张图中没有标出。

在我们说构造地貌的时候,有狭义和广义两种理解。广义的就是我们前面所介绍的分成全球构造地貌、大地构造地貌和地质构造地貌 三级的那个概念。狭义的特指地质构造地貌,这种地貌由构造运动形成,同时又受到外营力作用的侵蚀、破坏。但这种破坏程度差别非常大,有的直接由构造运动形成,很少或非常轻微地受到外营力的改造,有的则受到外营力的显著破坏,几乎面目全非。常见的地质构造地貌有断裂构造地貌、褶皱构造地貌、以及火山和熔岩地貌。

果地表岩层受水平方向构造作用的挤压,会形成岩层弯曲的褶皱构造山地。这种山地一般是连绵不断的,可以看到一系列波状弯曲变形的山脉。根据褶皱的形式,岩层向上凸起的称为背斜,岩层向下凹陷的称为向斜。那么,是不是背斜成山,向斜成谷呢?其实呀,之后在外营力的作用下,情况变化会变得非常复杂,我们之后接着介绍。而在另外一些地方呢,岩层会发生断裂,岩层的位置会相互错开,岩层失去了连续完整性,这种变化就叫做断层。岩层断裂后抬升,形成山脉,就是断层山。我们平常看到的陡峻的块状山地、陡崖和峡谷,都属于此列。

我们刚才说,实际的地形,可能并不会是简单的背斜成山、向斜成谷这样的顺地形构造。因为背斜顶部在被挤压褶皱,受张力作用,岩性变得脆弱,更易被侵蚀。而向斜呢,底部岩性变得更坚硬,不易侵蚀,易接受沉积,变成山型。也就是说,背斜在外力作用下反而成谷,向斜在外力作用下反而成山,这种倒置的情况称为“逆地形”,是外营力作用非常典型的体现。

逆地形的出现,让我们在确定岩层的新老关系时,不能简单地根据地表形态来确定。但是,反过来,我们可以根据岩层的新老关系来确定一个褶皱是背斜还是向斜。应该很容易理解,我们可以利用水平面上地层的相互关系来确定背斜和向斜,如果是中老边新,就是背斜的,如果是中新边老,就是向斜的。

岩体发生断层后,如果该岩体相对上升,就会成为地垒,如果岩体相对下降,就会形成地堑。断层构造带因岩石破碎,所以也非常容易发育成沟谷和河流。

我们来举一个地堑的例子:汾河谷地与关中平原。汾河谷地位于山西省中、南部。这里在地质史上为一个东北—西南走向的断层地堑,南面与渭河平原相接,北面与滹(呼)沱河谷地相连,之后经 汾河等河流冲积形成为河谷平原。关中平原的断层陷落区,经 渭河及其支流泾水、洛水 等冲积而成,属于渭河地堑的主体部分。关中平原四面都有天然地形屏障,易守难攻,从战国时起就有“四塞之国”的说法,所以汉代张良用“金城千里”来概括关中的优势,劝说刘邦定都关中。

最后呢,我们来谈谈构造地貌的实践意义。煤、石油、天然气是在地质演化中形成的,因此与岩层的关系非常密切。在地层中,油、气、水一般分层明显,天然气密度最小,处在背斜构造的顶部,石油处在中间,下部则是水,所以,寻找油气资源就是要先找这种地方。而向斜构造有利于地下水汇集的,两边的水向中间流动,是良好的储水构造,适合建水库。而对于断层来说,其附近就不能建大型工程,因为岩层不稳定,容易诱发断层活动,建水库也易渗漏。山地断层处经常有泉水出露,因为断层切断了承压水面的隔水层,在水压作用下地下水顺断层面或裂口溢出。

这一部分的内容到此结束。


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