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地貌学导论.docx

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前 言 地貌学为高等师范院校地理系的一门专业基础课,是地理专业的主干课 程之一。本书是在华南师范大学地理系《地貌学基础》教材的基础上,学习 和吸收了国内外许多著名地貌学教材的优点,以及地貌科学研究的新成果编 写而成的。本书力求在体系上、内容上有所创新,除反映科学性与系统性外, 要更能体现师范院校地貌学课程教材的特色。 高等师范院校地貌学课程教材应有什么特色?我国著名的地貌学家曾昭 璇教授于1983 年在广州召开的全国高等师范院校地貌学教学研究会上,曾提 出了要在“浅”、“广”、“新”三个方面下功夫的意见。所谓“浅”是要 易懂,写得深入浅出,过深难懂的内容不宜编入。如果教材过于深奥,学生 难以接受,会造成教与学方面的一定困难。“广”即教材内容要广泛一些, 地貌学的主要方面都应该提及。高师地理系学生培养目标主要是中学地理教 师,他们只有具备广博的地貌学基本知识,才能在工作中带领学生进行地貌 野外考察,开展乡土地貌调查,编写乡土教材。另外,又因地貌学课程要为 学习地理学专业其他后行课程打好基础,也必须要有全面、系统的地貌知识。 “新”是因为教育要面向“四化”,面向世界,面向未来。如果不以新的知 识、新的观点去充实教材,就不能适应国家建设的需要。所以,编写教材就 要求把最新的科研成果编进去。 此外,地貌学是一门与生产实践结合较密切的学科。地貌学在生产实践 中的应用很广,国民经济的很多部门都对地貌学提出了要求,或者在自己的 生产实践中广泛地应用了地貌学的知识。为了贯彻“理论联系实际”的方针, 更好地服务于生产建设,本书在内容上增加了应用地貌知识。 本书是否能做到以上要求,还未敢肯定。但是,我们是力求按这方面要 求去编写的,以便能适合高师地貌学课程教学之用。当然,本书也可以作为 综合大学地理系各专业和地质、农林、交通、水利、测绘等院校非地理系科 的学生学习地貌学课程的教材和参考书;还可供有关科研、生产单位工作者 们参考。为了满足以上各方面在地貌学教学与工作中的需要,本书在编写时 注意尽量使内容广泛一些,这样一来势必要增加教材分量。 由于目前高校地貌学课程教学的时数仅有60~90 学时,故不能多讲,而 本教材分量较多,为便于教学,我们在书中筛选出一部分章节(用楷体字型 排印者),供教师选择,可不作课堂讲授的内容,仅供学生课外阅读时参考, 以扩展学生的知识面。 本书由吴正主编。全书共分11 章,各章的编写人为:第一章:莫仲达、 吴正;第二章:黄少敏、王为;第三章:黄少敏;第四章:黄少敏、吴正; 第五章:黄少敏、莫仲达;第六章:吴正;第七章:吴正;第八章:丘世钧; 第九章:吴正、莫仲达、黄山;第十章:莫仲达;第十一章:黄少敏。最后 由吴正、黄少敏负责全书的统稿和定稿。 书稿完成后,承谭惠忠高级工程师和黄清玲同志帮助打印全部稿件。书 中插图由谭颂红同志协助清绘。封面彩照由同窗好友杨逸畴教授拍摄并提 供。承蒙曾昭璇教授和李春初教授在百忙中认真审阅全书,提出宝贵意见。 在此一并表示衷心感谢!本书得以出版,当然尤要感谢广东省高教厅把它列 为“广东省高等学校‘九五’规划重点教材”,并给予编写经费资助;要感 谢广东高教出版社对本书出版惠予的大力支持,特别是王亚芳同志为本书的 编缉、出版付出了辛勤劳动。 本书由集体编写,虽经统稿,但错误和不妥之处在所难免,恳请读者批 评指正。 吴正 戊寅年 (1998)盛夏 写于广州华南师范大学寓所 第一章 绪论 第一节 地貌学的研究对象与性质 地貌学这个名称,在各种语言中虽有不同的拼写方式,如:geomorphology (英语),géomorphologie(法语),地形学(日语),геоморфо логия(俄语),Geomorphologie(德语),等。但从构词上可看出, 它们大都由三个源自希腊语的词根geo(地球),morphe(外表形状、面貌), Logos(论述)所组成,表明这是一门研究地球表面形状的学科。地球表面(简 称“地表”)指的是地壳的外表面,即由岩石或土(松散的岩石)组成的地 面。地球表面形状,指的就是地壳表面由岩石构成的起伏形态(如平原、高 原、山脉、山峰、丘陵、河谷、盆地、悬崖等),简称为“地形”或“地貌”。 因而,地貌学的研究对象是地貌或地形(Landforms),即各种规模的地表起 伏的总和。地貌学是研究地表的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。 解放前,这门科学在我国被称为“地形学”。1956 年后,我国的一些学者倡 议,把“地形学”改称为“地貌学”,自此,地貌学这个名称才逐渐得到普 遍使用。 地貌学是介于自然地理学和地质学之间的一门边缘科学。由于地貌学的 这一特性,世界上各个国家的地貌学分属于不同的学科。如美国的地貌学是 被归入地质学的范畴;而在西欧,地貌学则被视为自然地理学的一个分支。 实际上,地质学视地貌为地质作用的历史产物,通过地貌去认识地质,故较 突出地貌成因的分析与发育历史的重建;而自然地理学,视地貌为一项自然 环境要素,注重人类活动受地貌的影响以及对它的利用与改造,故侧重人地 关系的研究。在我国,地貌学在地理学界和地质学界都受到一定的重视,也 可以说,我国的地貌学是随着地理科学和地质科学的发展成长起来的。 第二节 地貌学发展简史 人类一开始由于生存上的需要,即频繁地接触地形,识别地形,利用地 形,改造地形,不断积累地貌知识。但是,地貌学作为一门独立学科的出现, 则是近代的事。回溯这段历史,将会加深我们对地貌学基本性质的理解,认 识各主流理论产生的背景及盛衰的因由。 从史前人类的一些聚居点的地貌位置(如我国北京的周口店和西安的半 坡)可以看出当时人类对一些有利地形的识别与利用(如洞穴和沿河阶地)。 自有文字以后,人类的地貌知识得到记载,并不断积累与传授,从浩瀚的历 史文献中,可追溯出地貌知识的发展。以我国为例:早在西周(公元前8 世 纪前)的《诗经·大雅·笃公刘》中,已有岗(丘陵)、塬(平原)、隰(低 湿地)等地貌类型名称的记载。北魏(6 世纪)郦道元的《水经注》,除对 黄河、长江等沿河的地形、气候等特点作了详细记载外,还对地形的形成作 了一些正确的解释。如记孟门山时,即指出河流流水侵蚀作用可形成峡谷地 形。唐代颜真卿(708—784)在《抚州南城县麻姑仙坛记》中,已有“东海 三为桑田”的海水进退的概念。 北宋杰出的自然科学家沈括(1032—1096)所著的《梦溪笔谈》对海陆 变迁更作了科学的解释。他根据太行山崖间发现的螺蚌壳化石砾石层,认为 大陆“此乃昔之海滨,今东距海已近千里,所谓大陆者,皆浊流所湮耳”。 指出海变陆是由于河流堆积的结果;同时又指出由于流水侵蚀(称“冲激”) 山地(以雁荡山为例)而造成了山峰与深谷。 明代的地理考察家徐霞客(1586—1641)在《徐霞客游记》中对河流侵 蚀作用阐述得更为透彻,认为陡崖地貌是河流侵蚀的结果,如称“水凿成矶”, “江流出山,山削成壁,流回流转,云根迸出”。他还提出“程愈迫则流愈 急”的科学见解。此外,他对我国西南地区岩溶地貌作了最详细的调查和研 究,为此作出了卓越的贡献。 清代孙兰(约1638—1705)在《柳庭舆地隅说》中,提出了“变盈流谦” 说,称:“流久则损,损久则变,高者因淘洗而日下,卑者因填塞而日平, 故曰变盈而流谦”。其对地形形成作用已具有蚀积平衡的概念,认识到侵蚀 和沉积是不可分割的统一过程。他还解释地形形成是三种力量,即“有因时 而变,有因人而变,有因变而变”,这也就是今天所说的内、外力作用和人 为因素的影响等。例如,他认为“因时而变者,如大雨时行,山川洗涤洪流 下注,山石崩从,久久不穷,则高下易位”。这里指出了由于降雨而出现片 流和暴流的侵蚀作用,使地形发生变化,即高地削平,低地填高。又如人为 作用,亦可改变地形,他说:“因人而变者,如凿山通道,地道顿异。”他 提出的“有因变而变者”是指一种突变力量,包括内力因素,如说:“因变 而变者,如土雍山崩,地震川渴,忽然异形,山川改观。” 此外,我国劳动人民在社会和生产实践中,利用有利地形和应用地貌知 识,做出了卓越的成绩。都江堰、万里长城和大运河长存至今,就是明证。 可惜的是,受封建制度的长期束缚和帝国主义的侵略,现代地貌学的首先出 现不是在中国,而是在西欧和北美。地貌学在中国的黄金时代,只有在中华 人民共和国成立后才出现。 按时间顺序,以主流的地貌发育基本理论为依据,现把地貌学的发展历 史分为下列四个时期: (一)孕育时期(18 世纪上半叶—19 世纪上半叶) 这个时期也就是现代地质学与现代地理学的创建时期。地理学家对地貌 形态及其分布的描述和地质学家对造貌地质作用的认识,为现代地貌学的萌 发,提供了壮实的种子和肥沃的土壤。应特别指出的是:罗蒙诺索夫在《论 地层》(1763)中提出,地球表面的形态是由于内力与外力的斗争和冲突而 形成,必须从发育过程来认识地表形态。赫顿(J.Hutton)于1788 年发表巨 著《地球的学说》,认定地形演变是地质发展的组成部分,明确指出:“今 天是过去的钥匙”这个地学研究的经典概念。依据这个概念,莱伊尔 (C.Lyell)发展出地质学研究的一个根本原理——“均变论”,又称为“现 实主义原理”,首见于《地质学原理》(1830)。在这本地质学的经典巨著 中,莱伊尔引用了许多地貌作用与地貌变化的事实,尖锐地批判了灾变论。 经典性的均变论包括四个均变的假定,即:自然法则的均变(法则的规 定不随时空而变),自然作用的均变(作用的种类与性质不随时空而变), 作用速率的均变(总体作用强度基本稳定或缓慢地变化)和地球性状的均变 (地球性状在整体上不变,无始无终地循环运动)。在当时,这些假定的目 的,是为了奠定据今论古的研究方法,以反对带宗教、神学、唯心论和不可 知论等色彩的错误观点与方法,使地质研究走上切实可行的康庄大道——现 实主义原理的大道。依据这个学说,现今进行着的改变地壳形态的地质作用, 同样也以基本相同的强度作用于地质历史的各个时期。因此,过去的地质事 件可以用今天观察到的地质作用和现象去加以解释、研究和认识。地貌作用 属地质作用,地貌是地质作用过程的结果,是时间的产物、历史的产物。所 以,均变论给人们解释地貌的存在,分析地貌的成因,重建地貌的发育历史 和预测地貌的今后变化,提供了重要的理论基础,使地貌学得以创立和发展。 值得指出,后来的研究证明,经典均变论的后三项假定(“本质性上的 均变论”)是不正确的。因为地球的存在条件和状态,在过去和现在一直都 在变化,而且是在缓变中有多个突变,使变化过程表现为阶梯状的、变速率 的、非循环的发展。但是,其第一项假定(“方法论上的均变论”)一直得 到肯定,并奉为自然科学研究的前提依据。 地貌学孕育于地质学与自然地理学,它接受两个母体的遗传,吸收两个 母体的养分,均变论的假定和现实主义的研究方法,从一开始就在它身上打 下了烙印。 (二)创建时期(19 世纪下半叶—20 世纪初) 地貌学的出现,适值西欧和北美资本主义经济上升发展时期。正是这种 经济发展对矿产、土地、水力和水等资源进行调查与开发的迫切需要,促使 了这门界于地质学与地理学之间的新学科产生和发展。例如:阿尔卑斯山区 的水利开发,要求对流水和冰川地貌发育作深入、具体的研究。美国在南北 战争结束后,致力于西部自然资源的调查、开发与交通建设,地形测量与分 析成为了探路先锋。美国西部的地质构造在地貌上有明显的反映,这个天生 的条件使美国在地质调查中尤其注重地貌的地质内涵的分析,因此,使地貌 学脱颖而出。成为独立学科的奠基性理论——吉尔伯特(G.K.Gilbert)的地 貌律,鲍维尔(J.W.Powell)的侵蚀基准面概念,与戴维斯(W.M.Davis)的 地貌成因三要素(构造、营力、时间)原理和地貌循环(旋回)学说,首先 系统地来自美国,这决非偶然。这些理论依据的主要实例,都是来自在美国 进行的开发调查,特别是这些学者的野外考察,显示了地貌的野外调查和实 例研究是地貌学的生命线。类似的情况也见诸于西欧,阿·彭克(A.Penck, 老彭克)的《地表形态学》(MorphologiederErdoberflache,1895)是最早 的地貌学教科书之一,以个人的大量野外成果为依据,其冰川研究尤为突出。 英法的殖民地遍布世界各处,其掠夺性的开发涉及不同自然区的地貌。与美 国相比,英法的地貌研究显得多样,特别注意气候地貌问题。 创建时期的地貌学有较浓厚的美国色彩,作为这门新学科奠基者的戴维 斯,终生执教,在课堂上善于用简图作讲解,又精于逻辑演绎、推理、归纳, 为地貌学发展培育了众多英才,自成一体,影响深远,在地貌学界有戴氏学 派之专称。这个奠基学派使地貌研究从纯形态描述转为“解释性描述”即成 因探索,并开创了地貌学的历史研究方向。 (三)发展时期(20 世纪初—20 世纪50 年代) 体现赫顿均变论与达尔文进化论基本观点的戴氏学派仍占统治地位,地 貌随时间呈有顺序的循环演变的观点仍被人们普遍接受,这种情况在较迟才 发展地貌学的国家中,尤其如此。戴氏传人洛贝克(A.Lobeck)的《地貌学 ——地形研究导论》(1936)和桑伯瑞(W.D.Thornbury)的《地貌学原理》 (1954)被长期地和普遍地用作教科书就是一个明证。在此数十年间,戴氏 的地貌循环虽受到不少批评,其中以瓦·彭克(W.Penck,小彭克,1924)和 金氏(L.C.King,1953)较为强烈,但作为戴氏学说核心的地貌随时间而有 固定顺序演变的观点,并未被触及。两次世界大战及之间的经济大萧条,无 疑也严重影响了地貌学的发展。其中一个大例外,这就是前苏联。在1924— 1941 年经济建设大发展期间,地貌学在这个新生的大国度里有很大的发展, 如:舒金(И.С.Шукин)的《陆地形态学》综合了前苏联当时大量实 地资料,并对地貌分类提出了新见解。 第二次世界大战结束后,全球进入经济恢复与发展的时期,大量的多种 多样的工程建设对地貌研究提出了定量评价和短期准确预测的高要求。地貌 作用和地貌变化的野外实际测定开始得到重视,逐渐成为地貌日常工作的一 个重要组成部分。地貌学的“定量革命”使地貌学的一个新学派——动力学 派初露头角。1952 年,斯特拉勒(A.Strahler)发表了《地貌学的动力基础》, 提出以力学和流体力学为基础的地貌系统。在前苏联,地貌学的进展突出表 现为马尔科夫(К.К.Марков)的地貌水准面概念。新中国成立后, 大规模开展建设的迫切需要,使地貌学研究在我国得到前所未有的大发展。 在研究上注重于实用和在理论和方法上学习前苏联,可以说是50 年代中国地 貌学研究的两个主要倾向。在法国,气候地貌学有了显著的进展,如:布德 尔(J.Bйdl)的研究。 地貌学在这个时期里出现了分支学科,主要是按地貌营力的不同作分门 别类的集中研究,从而形成河流地貌学、冰川地貌学、海岸地貌学和构造地 貌学。对岩石地貌、风成地貌、岩溶地貌、冻土地貌、黄土地貌和洋底地貌 的专门研究亦有明显进展,开始形成了多学派、多部门和多方向的研究局面。 (四)成熟时期(20 世纪60 年代以来) 世界经济的持续发展和环境问题的日益突出,促使地貌学界要加速应用 和动力因果两大方面的研究。遥测、遥感、微测、地理信息系统和测年等新 技术的迅猛发展,有效地提高了地貌学各个方面特别是应用、动力因果和区 域对比方面的研究能力。 1962 年,乔利(R.J.Chorley)把系统论的概念引入地貌研究,并认为 地球表面应属开放系统。自此,动力系统、能量流、物质流、反馈效应、自 我调节和动力平衡等热力学概念,被用于地貌发育原理的探索,并逐渐发展 为地貌学中的一个新学派——动力派。地貌随时间无固定顺序发育和存在稳 态地貌的新认识,使戴维斯的地貌随时间的推移,分阶段有顺序地演化的学 说,受到了致命冲击。 地学体系各学科的新发现、新进展和新理论的涌现,特别是海底地形测 绘成果、板块学说和外星探测成果给地貌学带来了新思维和新领域。经典性 的均变论受到了深刻批判,只保留下方法上的均变假定,代之而行的是新灾 变论。大地构造地貌学、洋底地貌学、冰缘地貌学、热带地貌学、干旱区地 貌学、岩溶地貌学、应用地貌学、灾害地貌学、工程地貌学、人类地貌学、 环境地貌学、理论地貌学、古地貌学、历史地貌学和外星地貌学等一大批新 分支学科先后建立。 新技术、新方法、新学派和新分科的纷纷出现,标志着地貌学的壮大与 成熟。诚然,在知识爆炸、新问题不断涌现和学科复杂交叉的今天,地貌学 的发展面临着严峻的挑战。自80 年代以来,各国地貌学界已意识到这个挑 战,并积极应战。从1985 年起,每四年召开一次国际地貌学会议,中间插入 一次地区性会议。在第二届会议上(1989 年9 月,德国),宣布了国际地貌 学家协会(IAG)的成立,并决定建立促进地貌学持续发展的特派组。1993 年,该组的专题报告列述了地貌学的主要贡献,并提出了促进地貌学发展的 建议。其中最值得指出的是,要强调地貌学与地质学和地理学的区别。地貌 学要集中研究岩石圈与人类社会圈的接触界面,要积极参与人类作用导致环 境变化的研究,要加强应用方面的研究,要加强对地貌学的宣传、普及、教 育与交流。对地貌学的今后发展,其他探讨还认为,要发展与其他学科的交 叉,要更多使用新技术。在重视定量研究的同时,还要注意对已有的各种地 貌发育基本理论的研究与吸取,对定量问题不要绝对化。 对地貌学的未来的预测,在知识和技术的发展如此迅速和层出不穷的今 天,自然是很不容易。但从地貌学的漫长历史与活跃的现状来看,它与人类 社会的发展息息相关,它与其他的地球科学关系十分密切,因此,它将来的 发展必定广阔和久远。地貌学与其他学科的交叉会更深入,分支会更多。地 貌学采用的现场、定量、连续观测的新技术会更多,应用会更富有成效,理 论会更有依据、更加系统和更为合理。 第三节 关于地貌的若干基础知识 一、地貌的基本性质① 地貌是地貌学研究的最主要物质依据,一切的地貌学研究都是从地貌出 发,围绕着地貌这个中心来进行,并以地貌结果为最终的判断。因此,学习 地貌学,首先要深入认识地貌的基本性质,即:物质性、界面性、动力性、 天然性和变化性。现分述如下: (一)地貌的物质性 地貌是由岩石所构成。地球表面分布有大气、水、生物和岩石,只有由 天然岩石或土(“松散的岩石”)组成的地表形状才称为地貌。如:河槽和 山坡是由岩石构成,均属地貌形态,而河槽里的水面起伏是由水构成的,山 坡上的植被起伏外貌是生物形态,都不是地貌形态。 在其他条件相同的情况下,组成地貌的岩石在成分、结构、构造和特性 上的差异必然表现为地貌形态上的不同。反过来说,地貌的形态特征常能在 一定程度上反映了土石的种类与特性。 (二)地貌的界面性 地貌是地壳表面的形状,可从几何学上视之为一个面,一个在三维空间 上复杂起伏的连续面。任何一个地貌形态都可看作是由许多形状不同(有平 坦的、凹形的、凸形的或波状的)、倾向不同、倾角不同的小平面所组成。 这些面的数量和形状与观察的精度和表达的比例尺有关。 不同性状物质的分界面或接触面是能量交换、转化的活跃地带,因而也 是物质流动的集中部位。地貌位处岩石圈与大气圈、水圈及生物圈的分界面, 多种能量的作用带来多种物质的变化都会在这里进行,深刻影响着地貌的发 生和发展。 (三)地貌的动力性 任何地貌形态的形成、发展和演化,在实质上都是岩石物质(原地的或 外来的)的增加、减少或位移,都是地质营力作用的结果,亦即能量流动导 致物质流动的产物。例如:海浪把沙泥搬到岸边堆成海滩,冰川刨蚀形成U 型槽谷,岩浆喷出堆成火山,风沙吹蚀出石蘑菇,地壳断裂运动产生断层崖。 对能产生地貌的地质作用,可称之为造貌作用或地貌作用。它们的种类 虽然多样(如风化、流水、风力、冰川、波浪、生物、重力、地壳运动、岩 浆活动等),但是在造貌过程中,都集中表现为对岩石物质的剥蚀、搬运和 堆积。剥蚀作用、堆积作用和地壳运动都能直接产生地貌。搬运作用虽不直 接构筑地貌形态,但属造貌过程的重要组成部分和造貌能量分配的主要项目 之一,突出地影响着地貌的发育。例如:河水的流动,当其能量消耗于克服 水分子间的摩阻力之外尚有剩余,就能对河床土石进行侵蚀;当能把被侵蚀 掉的土石颗粒搬走,就继续侵蚀;若无余力搬运,则剥蚀不能深入;若无力 作侵蚀,就会减少原搬运的土石,产生堆积。 不同的营力在不同的条件下,有不同的动力学规律和地貌形成过程,从 而产生不同的地貌。反过来说,一些特征性地貌及其某些要素的特点,能在 一定程度上表明造貌营力与作用的种类及其动力学条件。 (四)地貌的天然性 ① 囿于高师地貌学课程教学时数所限,本书中凡用楷体字排印内容,课堂上可不作讲授,由学生自学参阅。 地貌位于地壳的天然表面。地貌是自然环境的重要组成部分。地貌是由 天然物质(土和岩石)组成。地貌是在自然力作用下发育。凡此等等,充分 说明地貌作为一种物质存在的天然性。对地貌的研究将有助于我们对自然界 的认识、开发与保护。 值得指出:地貌的这种绝对天然性,自人类出现以来,特别是进入现代 文明时期以来,发生了越来越大的变化。人口越来越多,科学技术越来越发 达,人类对自然界的影响越来越强烈。事至今日,人类已成为塑造地貌的重 要营力,人类造成的地貌(如运河、堤坝、房屋、道路、矿坑等),已成为 地表的一个重要组成部分。专门研究人类地貌作用的学科——人类地貌学, 已于1980 年前后出现。 (五)地貌的变化性 和世间其他事物一样,地貌总是在变化着。现存的地貌,只不过是地貌 变化过程中的一个暂时存在。这个存在有时会保留下过去的残迹。其今后的 变化将主要取决于今后的具体条件。地貌的变化可分为两大类,即因环境条 件的改变而改变(“因变而变”)和随着时间的流逝而改变(“因时而变”)。 前者如:一些河床在洪水期会冲刷出深槽,而在枯水期却堆积浅滩。后者如: 火山锥在岩浆不再活动和地壳稳定的条件下,经受剥蚀,随着时间的推移, 会逐渐削低变小,最后被夷为平地。值得指出:因时而变与因变而变的划分 是相对的。因为,任何环境条件的变化,都需要有一个较长的时间过程,才 会在地貌上有明显的改变,故此因变而变常包含了因时而变;因时而变大都 需要较长的时间,才会使地貌有较显著的不同,而环境在长时间里常有各种 改变,所以,因时而变常包含因变而变。在地貌演化中,地形本身对地貌作 用会产生一个反作用(“反馈”),即使其他环境条件不随时间而变,变化 了的地貌也会影响其随后的演化。如:海蚀崖因浪蚀而后退,随着后退的发 展,海蚀平台加长,对波浪的消能作用加强,使海蚀崖的发育减弱、消亡。 因此,实际上既不存在简单的因变而变,也不会有纯粹的因时而变。现存地 貌正是这些变化历史的物质记录,对这个记录的研究,不仅可以认识地貌的 成因和演变历史,并能有助于自然界历史的重建。 显然,上述基本性质相互有着密切的联系,它们共同说明:地貌是地表 的天然起伏形状。其外形多样,但都是由岩石或土组成,位于岩石圈与大气 圈、水圈或生物圈的接触面上。其产生、变化与发展的复杂程度不一,形成 的地貌多种多样,但在实质上都是物质和能量在地表流动导致地表物质流动 的结果。地貌既是自然环境的主要组成部分,又是重要的自然资源,故与人 类的生存和发展息息相关,对地貌的研究不仅具有重要的地学意义,而且有 重要的实用价值。 二、地貌的成因 根据对地貌的许多直观认识,1899 年,戴维斯首次把地貌的成因归纳为 三大因素——地质结构(岩石与地质构造)、营力、发育阶段(时间和阶段)。 用他的原话来说,就是“地形是构造、作用和时间的函数”。由此可知,岩 性不同、地质构造不同、作用营力不同、经受作用的时间长度或发育所处的 阶段不同,都会导致地貌形态不同。反过来说,地貌形态的差别,可从岩性、 构造、营力、历史或阶段等方面得到解释,或找出原因。这个三要素说的提 出,明确了地貌形成的内因是岩石与构造,外因是营力,以及其形成过程需 要一定的时间和必然经过不同的阶段。 (一)地貌形成的物质基础 地貌形成的物质基础是地质构造和岩石。 大地构造单元是地貌发育的基础。地球上巨型、大型地貌的形成与分布, 都与大地构造有直接关系。例如,中国的大地貌单元,即山地、高原、盆地、 平原等在平面上的排列组合形式,其形成主要受大地构造的控制。李四光把 我国划分为五种主要大地构造体系:①纬向构造体系;②经向构造体系;③ 走向北东到北北东的华夏构造体系;④走向北西到北北西的西域构造体系; ⑤扭动构造体系,包括山字型(如祁、吕山字型、淮阳山字型、广西山字型 等)、多字型和歹字型(如青藏滇缅印尼大歹字型)等构造体系。我国山脉 的排列和走向,即与这些构造体系密切相关。如纬向构造体系是由走向东西, 或近似东西的复式剧烈挤压带、褶皱带和挤压性断层组成,并有扭(剪切) 断层与它斜交,张断裂与它直交;天山—阴山—燕山,昆仑山—秦岭—大别 山最明显反映了这个构造体系。经向构造体系形成了横贯我国南北的贺兰山 —六盘山—横断山等近南北走向的山地;特别是川西、滇北的横断山地,是 亚洲宽度最大,构造形迹最明显的经向构造带之一,它由许多条成束的南北 向断裂,夹着非常紧密而复杂的褶皱组成,在地貌上表现为一系列平行的高 山深谷,地面起伏之急剧甲于全国。我国东部地区的山地,如大兴安岭、长 白山、大娄山、武陵山、雪峰山、武夷山、戴云山、莲花山等,基本上按北 东或北北东走向排列,主要受华夏构造的控制;西部的山地,如阿尔泰山、 北塔山、祁连山等走向为北西向,则受西域构造体系的影响;等等。 地质构造是地貌形态的骨架,在地质构造影响下,出现各类构造地貌, 如褶皱山、断块山等。这些内容将在“静态构造地貌”一章中作详细介绍。 2.岩石性质。 岩石性质对地貌的影响,实质上就是指岩石对来自外界的物理作用和化 学作用的反映。通常在地貌研究中所说岩性的坚硬和软弱,或者岩石抵抗侵 蚀能力的强和弱,就是这种影响程度的表现。一般说来,砂岩、石英岩、玄 武岩、砾岩等属于坚硬岩石,泥岩、页岩等属于软弱岩石。在一定的区域范 围内,外力作用条件基本相似,不同性质的岩石反映在地貌形态上常有明显 差异,这是由于岩性所引起的差别风化和差别侵蚀的结果。除了某些地质构 造原因外,坚硬岩石通常表现为突出的正向地貌(山地、丘陵等),相对软 弱岩石出露之处,地貌上形成负向地貌(谷地、盆地等)。岩性对地貌的影 响,在那些经历了长时期剥蚀的地区表现最明显。 岩性对地貌形态的影响程度取决于一系列因素,是一个十分复杂的问 题。岩石坚硬和软弱,抗侵蚀能力的大小都只是一个相对概念,它与岩石所 处的自然环境有很大关系。明显的例子是花岗岩,在长期侵蚀过程中,分布 在我国北方的花岗岩常呈高大险峻的山地(如华山、泰山、黄山等),而在 华南地区则成馒头状丘陵;前者地形起伏明显,后者地势变化和缓。分析其 原因,与两地自然条件有关。在华南湿热气候下,花岗岩的矿物组成中,长 石是最不稳定的,易风化转变为质地软弱的粘土矿物。花岗岩通常具有沿三 个方向发育的立方节理,风化作用可沿立方节理深入岩体内部,使之迅速解 体,破坏了花岗岩的坚固性,经长期侵蚀形成圆形和缓起伏的丘陵。又如石 灰岩在湿热气候条件下,易于受溶蚀侵蚀,表现为软岩层;而在干旱气候条 件下,则表现为硬岩层特性。 此外,岩石的可溶性也具有极大地貌形态上的意义。属于易溶或较易溶 解的岩石有岩盐、石膏、石灰岩、白云岩以及一些富含钙质的砂页岩、砾岩 等,它们在一定的气候条件下,可以形成适应气候条件下的岩溶地貌形态组 合和一些类岩溶地貌。反映在地貌上的还有一种岩石性质,即湿陷性。黄土 和黄土状岩石具有这种性质,它表现在岩石遇到水浸以后,体积缩减,发生 沉陷,通常可形成一些深度不大的负地貌形态。 (二)地貌形成的动力 地貌形态千姿百态,但形成地貌的动力主要有两类,即内力作用和外力 作用。地貌的形成发展是内外力相互作用的结果。内力是指地球内部放射能 等引起的作用力。内力作用造成地壳的水平运动和垂直运动,并引起岩层的 褶皱、断裂、岩浆活动和地震等。除火山喷发、地震等现象外,内力作用一 般不易为人们所觉察,但实际上它对于地壳及其基底长期而全面地起着作 用,并产生深刻的影响。地球上巨型、大型的地貌,主要是由内力作用所造 成的。 外力是指地球表面在太阳能和重力驱动下,通过空气、流水和生物等活 动所起的作用。它包括岩石的风化作用,块体运动,流水、冰川、风力、海 洋的波浪、潮汐等的侵蚀、搬运和堆积作用,以及生物甚至人类活动的作用 等。外力作用非常活跃,而且易被人们直接观察到。 在地貌的形成发展过程中,除了内外力两类主要动力外,人类活动在现 代技术社会里已成为一种重要的地貌营力,能产生许多新的人工(为)地貌, 如堤坝、人工湖、护岸工程、城镇建筑群等,也能夷平破坏一些地貌。 (三)影响地貌形成发展的时间因素 内、外力作用的时间也是引起地貌差异的重要原因之一。其他条件相同, 但作用时间长短不同,则所形成的地貌形态也有区别,显示出地貌发育的阶 段性。例如,急剧上升运动减弱初期出现的高原,外力作用虽然强烈,但保 存了大片高原地面。随着时间的推移,高原在外力侵蚀下,破坏殆尽,成为 崎岖的山区,再进一步发展,则可转化为起伏和缓的丘陵。 三、地貌的地带性 (一)气候与地貌 气候是地貌形成的重要因素之一。气候(主要为温度和降水量)决定着 外力的性质和强度,从而影响到其塑造的地貌。在不同的气候条件下,风化 作用的性质和侵蚀作用的强度都有明显差异,如在高寒气候区有寒冻风化, 干旱气候区为热力风化,而湿热气候区则是化学风化(图1-1)。现代流水 的侵蚀强度在下列三个气候区最小:①降水少的中纬度干旱区;②降水少且 低温的极地和亚极地冰缘区;③高温多雨但植被繁茂的热带区;而在雨量中 等植被并不茂密的中纬度温湿区,流水的侵蚀强度则最大(图1-2)。气候 也直接影响风沙作用、冰川作用和岩溶作用等的强度。 不同的气候条件下,有着不同的外力及其组合,并且各种外力的相对重 要性也是不同的(图1-3)。所以,地区的气候决定了当地的外力,从而影 响了该地区的地貌。 此外,气候还通过植被、水文等间接地影响地貌发育。 (二)气候地貌分带 形成地貌的外力受气候控制,地球上气候呈现分带性,故地貌的空间分 布亦具分带性。 本世纪初,德国学者A.彭克最早从地貌特征出发,依据雨量(R)与蒸 发(V)的对比和降雪与融化的对比界线,及地下水冻结对地貌发育的影响, 把全球划分为湿润、冰雪、干旱三个气候地貌带。嗣后,法国的特里喀 (J.Tricart)和喀约(A.Cailleux,1965),德国的比德尔(J.Büdel,1974) 等都曾进行过全球气候地貌带的划分。如特里喀在他绘制的世界气候地貌图 上,划分出了13 个气候地貌带;而比德尔则把全球划分成7 个气候地貌带(图 1-4)。 划分地球上的气候地貌带有很多困难,主要表现在:①由于影响地貌形 态的因素众 多,而且地貌系统对外界反应速度缓慢,较大的气候差别才能产生一组有明 显差异的地表形态;所以,气候地貌带与气候带有相似之处,但不完全吻合。 ②气候地貌不仅具有一定的分带性(水平分带和垂直分带),而且还具有复 杂的多代性,即在地质历史时期内,气候曾经有过多次显著的变化,使同一 地区的主导外力与外力组合状况随之发生变化,这样,在该地区就会有与这 些变化相应的几个世代的地貌组合保留下来,它们与现代气候条件下的外力 作用所产生的地貌交织在一起,使整个地区的地貌景观变得非常复杂。 下面我们对地球上几个地带性最为明显,地貌形态反差也最大的气候地 貌带,其外力作用特点和地貌特征作简要介绍。 冰雪气候地貌带降雪大于消融,分两个气候区: 冰川气候地貌区,为高纬极地和高山雪线以上的地区,年平均温度在0 ℃以下,终年为冰雪覆盖,冰川作用占绝对优势,其次还有冰冻风化,发育 冰川地貌和冰水地貌。 冰缘气候地貌区,为年平均温度在0℃上下的无冰盖的极地和亚极地以 及雪线以下、森林线以上的高山带,冰雪融水渗入土层,形成多年冻土层。 冻土表层发生日周期性和年周期性的解冻,故冻融作用占优势,其次是雪蚀 作用;由于高压反气旋中心的存在,风力作用也很重要。此区发育各种冻土 地貌。 2.温湿气候地貌带。 主要分布在中纬度,年平均温度在10℃左右,降水量约800 毫米。本带 流水作用占优势,流水地貌发育。此带沿纬向变化较大,地貌发育也有较大 差别。大陆东部地区,受季风影响气候则有巨大的季节变化,夏热多雨,冬 寒少雨,降水集中夏季,且多暴雨;因此,流水作用的季节变化特点突出, 雨季时地面侵蚀和河流泥沙搬运和堆积作用强烈进行,流水的侵蚀地貌与堆 积地貌都十分发育且典型,如我国的华北地区。大陆西部地区,受海洋气候 调节,降水季节分配均匀,与东部季风气候区相比,侵蚀堆积都不甚强烈, 因此,更新世期间形成的古地貌(残遗地形)得以较完整地保存下来。如欧 洲,95%为残遗地形,除海岸带外,全新世形成的地形仅占5%,更新世冰 川、冰缘地形上的土壤几乎覆盖了整个地区,产生的地形主要是土壤覆盖的 平滑坡地、山脊和山谷。 3.干旱气候地貌带。 在副热带高压带和温带大陆中心,气候极端干燥,降水极少。年降水量 一般在250 毫米以下,且降水非常集中,而蒸发量则远大于降水量(大几倍、 几十倍甚至百倍),所以相对湿度和绝对湿度都很低。在温度方面,则有两 种情况:一种是温带干旱区,冬寒夏热(如我国新疆北部),年温差和日温 差都很大,年温差可达60℃~70℃以上,日温差可达35℃~50℃;另一种是 热带亚热带干旱区(如非洲北部),寒冷月份的平均温度不低于0℃,所以 年温差较小,仅日温差较大。 上述气候情况使得这里植被极为贫乏,地面裸露,物理风化作用强烈。 经常性水流缺乏,只有由暴雨形成的暂时性水流(洪流)。风力作用盛行。 风力作用和干燥剥蚀作用成为这里的主导外力。风成地貌大规模发育,形成 大面积沙漠和戈壁。 在干旱区与湿润区之间的过渡带,为半干旱区,年降水量约400 毫米, 降水比较集中,片流、冲沟发育,广泛分布黄土并发育特有的黄土地貌。 4.湿热气候地貌带。 位于赤道和低纬,降水量和蒸发量都很大,但前者要超过后者。年平均 降水量在1000 毫米以上;最冷月温度大于18℃,没有真正的冬天。由于气 候高温多雨,地面植被茂密,生物化学风化作用极其突出,使基岩受到强烈 分解,广泛发育深厚的砖红土型风化壳,如巴西结晶岩上的红色风化壳厚度 普遍超过100 米。本带虽降水丰富,但由于化学风化盛行,植被繁茂,河流 中碎屑物质含量少,因而侵蚀作用反不如温湿气候区强烈。 湿热带的可溶盐(主要是石灰岩)分布区,高温多雨、植被茂盛的生物 气候条件十分有利于岩溶作用,岩溶地貌得到充分的发育,形成了大规模的 峰林地貌。 在本带的海滨,生长着热带生物——红树林和珊瑚,通过它们的生命活 动,形
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