《地球科学导论》学习指导(第八章)

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《地球科学导论》学习指导(第八章)

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第八章 地表形态
外营力:阳光 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )、空气 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )、水 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )、生活 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )等因素,不断破坏、分解地球表面的岩石,使岩石变成碎石、沙子、泥土。在流水、风力等影响下,又产生侵蚀、搬运、堆积作用。这种来自地球外部的改变地球表面形态的力量,叫外营力。它使地面趋向于平坦。
内营力:地壳运动产生强大水平挤压力 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent ),可以造成地 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )壳运动 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )、岩浆 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )活动和地震 ( http: / / www.21cnjy.com / " \t "_parent )等。这种强大的力来自地球内部,叫内营力。它使地面变得高低不平。
内营力在地表形成大陆与海洋、构造山系与拗陷盆地等基本地貌格架,总的趋势是增加起伏。 外营力对这个格架不断进行风化、侵蚀、剥蚀,并把破坏了的物质搬运到低处堆积起来,总的趋势是削高填低。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。
§1内营力与构造地貌
1.1地壳运动与地貌发育
(1) 地壳运动及其对地貌发育的影响
地壳运动是地球内动作用所引起的各种地壳变化和活动,它使地壳发生变形和位移,形成各种形迹的地质构造,并引起岩浆活动和变质作用。
  地壳运动有两种最基本的方向:水平运动和垂直运动。地壳水平运动往往形成巨大的褶皱山脉和断裂构造,所以又称为造山运动。地壳的垂直运动是地壳沿地球半径方向进行的上升和下降运动。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。在全球尺度上,地壳上升使海水退却,部分海底上升为陆地;地壳下沉使海水入侵,原来的陆地变成海洋,所以地壳垂直运动又称为造陆运动。实际上,地壳水平运动和垂直运动往往相互联系、相互作用、相互影响,运动的结果也常常相互渗透、相互叠加。板块构造学说认为,地壳运动以水平运动为主,垂直运动往往是派生的。
  地壳运动具有不同的幅度和规模。地壳运动的速度在时间上和空间上都是不均等的,有快有慢、有强有弱。再加上不同的方向,就产生了不同的幅度和规模。当运动的方向在长时期内保持一致而且速度较快时,其运动幅度可能就较大;若运动方向多变或速度较慢,则运动幅度可能就较小。运动幅度不同,其规模和影响范围也就有差异,大者可波及全球或整个大陆,较小者仅涉及局部地区。由于地壳运动的方向、速度、幅度和规模等在不同的地区、时间和条件下有差异,其表现形式也就多种多样。
  地壳运动还可根据发生的地质时期分为老构造运动和新构造运动。通常把发生于早第三纪及其以前的构造运动称为老构造运动,把发生于晚第三纪和第四纪的构造运动称为新构造运动。由于新构造运动发生的时间较近,它所造成的地貌多数能保存至今,所以它对当今地貌形成的影响特别显著。
(2) 基岩和地质构造对地貌发育的影响
  地壳运动形成具有一定产状和结构的岩石,它们是构成地貌的物质基础,又称为基岩,对地貌发育有显著影响。影响地貌发育的主要岩石特性是抗蚀性,即抵抗风化作用和其他外力剥蚀作用的强度。抗蚀性是岩石其他性质的综合反映,主要取决于岩石的矿物成分、硬度、胶结程度、透水性、可溶性和岩石的结构、产状等。岩石的可溶性对抗蚀性有作用,也是影响地貌发育的主要特性。
岩性对地貌发育的影响,是在当地自然地理条件和其他地质条件下发生的。同样的岩石,其抗蚀性在干燥地区和湿润地区可以有很大的差异。
3. 块体运动
  在重力作用下,岩石和土体沿斜坡向下的运动称为块体运动。块体运动经常发生在山区,大规模的块体运动常常摧毁道路、桥梁和其他工程设施,破坏甚至掩埋村庄或农田,造成生命财产的损失。根据运动的速度和性质,可将块体运动分为崩塌、滑坡和蠕动等几种主要形式。
  ① 崩塌 斜坡上的岩体、岩屑和土体在重力作用下快速向下坡移动的现象称为崩塌。
  ② 滑坡 大规模的岩体或土体在重力作用下沿滑动面整体向下滑动的现象称为滑坡。滑坡的发生常常与地下水和地表水的作用有关。
  ③ 土屑蠕动 坡面上的岩屑、土体在重力作用下顺坡缓慢向下移动的现象称为土屑蠕动。土屑蠕动的原因,主要是土层中冻结与溶解、干与湿、热与冷等的变化导致坡地上的土屑时胀时缩,土屑在胀缩过程中受重力作用而向下逐步移动。
1.2 构造地貌
  构造地貌就其规模大小可分为三级:第一级是大陆和海洋两个大的地貌单元;第二级是指大陆上和大洋底的地形起伏,如陆地上的山脉、平原、高原、盆地;洋底的大洋中脊和大洋盆地及海洋中的岛屿等。第三级主要是指地质构造被外力力剥蚀后所反映的地貌特征,如单面山、背斜山、向斜谷以及火山锥、熔岩台地等。通常把第一级称为全球构造地貌,第二级称为大地构造地貌,第三级称地质构造地貌。
(1) 全球构造地貌
  全球构造地貌是指大陆与洋底。一般来说,海岸线为陆、海的分界线。但从固体地球表面形态起伏和地壳结构来看,陆地与洋底之间的浅海区为一过渡性的大陆边缘地带。因此,全球构造地貌实际上分为大陆、大陆边缘和洋底三大部分。
(2) 大地构造地貌
  大地构造地貌包括大陆内和洋底上的大地貌类型。前者包括山脉、高原、盆地、平原等;后者包括海岭、深海平原和海沟等。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。
1) 构造山系和大陆裂谷
  构造山系和大陆裂谷都是大地构造运动形成的大陆上最显著的两个大地貌类型,前者表现为高大隆起的山系,后者表现为拗陷的断陷谷地。
2)高原与平原
  地形比较平坦,一般海拔在200米以下的是平原,超过1000米的是高原。高原是大面积构造隆起抬升过程中因外力侵蚀切割微弱的结果。平原的形成正与高原相反,它是在构造沉降过程中不断从外围得到大量碎屑物的堆积而形成的。
3) 盆地
  盆地是低于周围山地的相对负向地形,它和周围山地是同一盆山耦合构造成因的产物。
(3) 地质构造地貌
  地质构造地貌由构造运动形成,同时又受到外营力作用的侵蚀、破坏,但破坏程度差别甚大。有的直接由构造运动形成,很少或轻微受外营力的改造;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地貌、褶皱地貌、火山和熔岩地貌。
§2 外营力地貌
2.1 风化作用
  出露地表的岩石受太阳辐射、温度变化、水和生物等的作用,发生崩解破碎,形成大小不等的岩屑和沙粒的过程,称为风化作用。风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化三种。
  风化作用是地貌外营力的起始环节,是外营力地貌发育的前提条件,岩石只有在风化作用下崩解破碎,才能在重力和各种流体作用力——流水、风、冰川、波浪和洋流等——的作用下发生运动,塑造各种外营力地貌。所以在不同地貌类型中可以存在多种风化作用。风化作用对水、热、气在地表的重新分配和调节有显著影响。
2.2 流水作用与流水地貌
(1) 流水作用
  地表流水分为坡面流水、沟谷流水和河流三大类。坡面流水是雨水或冰雪融水在地表形成的薄层片流或细流,随地表起伏而流动,没有固定的流路,因而面状而均匀地冲刷地表松散物质。如果植被稀疏、地表物质疏松、降水量多且强度大、坡面形态有利于加快径流流速和增多流水,那么坡面流水的侵蚀就强烈。坡面流水冲刷下来的物质或汇入沟谷与河流,是江河泥沙的主要来源;或在缓坡、坡麓和洼地堆积,成为坡积物。
  当坡面流水和细流增大到一定程度时,会自动汇集为线状集流,再进一步汇集成沟谷水流。沟谷流水比较集中,有较固定的流路,其侵蚀能力比坡面流水显著增强,是形成沟谷地貌的主要营力。沟谷进一步发展,或得到地下水补给,就形成有常流水的河谷,河谷中的常流水就是河流。沟谷流水和河流的侵蚀作用是线状的,表现为下蚀(下切)、旁蚀(侧蚀)与溯源侵蚀(向源侵蚀)三种。下蚀是指流水及其夹带的砂砾等对谷底的侵蚀,结果使谷底加深。旁蚀是对谷地两侧的侵蚀,结构是谷坡后退,谷底展宽。溯源侵蚀系指向源头的侵蚀,结果使谷地伸长。下蚀、旁蚀和溯源侵蚀是同时进行、相互联系的,在塑造陆地地貌形态方面起着重要作用。
(2) 坡面流水地貌与沟谷流水地貌
  坡面流水在流动过程中比较均匀地冲刷地表松散物质,这种侵蚀方式称为片状侵蚀。片状侵蚀强度主要受降水性质、地形、坡面组成物质和植被等的影响。
  坡面细流顺坡而下时,流速、流量加大,并转变为线状集流,形成冲刷能力增强的沟谷流水。沟流比较集中,有较固定的流路,其侵蚀能力较坡面流水有显著增强,是形成沟谷地貌的主要营力。沟谷的发生、发展,也与岩性、气候、植物等因素有密切关系。
  在沟谷发育过程中,间歇性洪流把冲刷下来的物质带到沟口,由于那里坡度骤减,流速降低,水流分散,于是发生大量堆积,形成一种半圆锥形的堆积体,称冲出锥。
  在山区突然爆发、历时短暂、含有大量泥沙和石块等固体物质并具有强大破坏力的特殊洪流,这就是泥石流,有些地方称之为“山洪”、“龙扒”。
(3) 河流地貌
  河流作用塑造的地貌多种多样。从河谷横剖面看,可分谷底和谷坡两大部分;谷底包括河床和河漫滩,谷坡上常发育阶地。从河流纵剖面看,上游河谷狭窄,常见瀑布;中游河谷较宽,多河漫滩和阶地;下游多曲流和汊河,河口有三角洲和三角湾。
  ① 河床与河漫滩 河床与河漫滩都位于河谷的谷底。河床是指河流平水期河水占据的河槽;而河漫滩是指洪水时期为洪水淹没的河床侧旁的谷底部分。广阔的河漫滩平原是一种冲积平原或泛滥平原。
  ② 三角洲 河流注入海洋或湖泊处,常形成平面上呈三角形的堆积体,称三角洲。 河口三角洲是在河流和海洋的共同作用下,以河流挟带的丰富泥沙为主,并在河口地区的陆上和相邻的水下形成的堆积体。快速沉积作用是三角洲沉积的基本特征。因此,三角洲沉积体向海方向延伸,形成三角洲平原。三角洲沉积从平面上和剖面上都可以分为三个带。从平面上看,由陆向海依次出现三角洲平原带、三角洲前缘带和前三角洲带。
  在强潮海岸,潮汐起侵蚀和破坏作用,其河口一般无三角洲发育,我国浙江和福建沿海,潮差很大,一些河流如钱塘江等,河口都形成三角港(角湾)。
③ 洪积扇 是指暂时性或季节性洪流在山谷出口处形成的扇形堆积地貌。主要发育于干旱或半干旱地区,往往由多次洪流过程形成。
  ④ 河流阶地 原先河谷的谷底,由于河流下切侵蚀而相对抬升到洪水位以上,呈阶梯状顺河谷分布于河谷两侧,即为河流阶地,简称阶地。阶地由阶地面和阶地坡组成,前者是原先河谷谷底的遗留部分,后者是后期河流下切而成。河谷中常有多级阶地,其中高于河馒滩的最低一级阶地,称第一级阶地,或可简称为一阶地;向上的另一级阶地称第二级阶地,或二阶地;依次类椎。
2.3 喀斯特作用与喀斯特地貌
(1) 喀斯特作用
  喀斯特(Karst)又称岩溶。凡是地下水和地表水对可溶性岩石所产生的作用叫喀斯特作用,喀斯特作用包括化学过程(溶蚀和沉淀)和机械过程(流水的侵蚀和沉积、重力崩塌、坍陷和堆积等)。这种作用所造成的地貌,称为喀斯特地貌或岩溶地貌。在我国西南地区的广西、贵州和云南分布最为普遍。喀斯特作用主要取决于水的溶蚀能力和岩石的化学性质及透水性。
2.4 风沙作用与风沙地貌
风沙作用:风挟带沙粒沿地表流动时对地面物质的侵蚀、搬运和堆积等过程称风沙作用。风沙作用形成的地貌称为风沙地貌或风成地貌。风的作用以干旱地区最为活跃,因此那里的风沙地貌也最普遍。但是,在非干旱地区,只要有丰富充足的沙源,平坦裸露的地表和一定强度的风力,也能形成各种风成地貌。
2.5 黄土地貌
  黄土是第四纪不同时期形成的土状堆积物,主要是风力搬运堆积而成。黄土分在在比较干燥的中纬地带,我国黄土主要分布在黄土高原,厚度一般为50-150米,最大厚度达180-200米。
  黄土多呈灰黄色、棕黄色和棕红色;以粉沙为主,细沙和粘土的含量都较少;黄土中的粘土矿物、易溶盐类等,遇水后可发生溶解或分散;缺乏层理,有明显的垂直节理,孔隙度大;黄土浸湿后,强度显著降低。体积缩小,裂隙加大,在土体自重或上部承压的情况下,造成地面湿陷;黄土中的垂直节理和大孔隙是流水进入地下的通道,随着地下水的渗流和粘粒和易溶物质的流失,裂隙和孔隙不断扩大,常造成潜蚀;黄土的抗蚀性弱,特别是植被受到破坏后,地表的水土流失十分严重。
2.6 冰川作用与冰川地貌
  冰川运动构成寒冷地区重要的地貌营力,可塑造一系列冰川地貌。冰川作用是冰川在运动中对地表进行侵蚀和在地表堆积下来的过程。 冰川主要是依靠冰内尤其是冰川底部所含的岩石碎块对地表进行侵蚀。在冰川滑动过程中,它们不断挫磨冰川床,这种作用通常称为磨蚀(刨蚀)作用。另外,冰川下面因节理发育而松动了的岩块和冰冻结在一起,冰川运动时岩块被拔起带走,这就是拔蚀(掘蚀)作用。
2.7 冻融作用与冻土地貌
  在降水量少的条件下,地表不能积雪成冰川,土层的上部常发生周期性的冻结与融解交替,下部则长期处于冻结状态,成为多年冻土。由于温度周期性地发生正负变化,冻土层中的地下冰和地下水不断发生相变和位移,使土层产生冻胀、融沉、流变等一系列应力变形,这一复杂过程称为冻融作用。冻融作用是寒冷气候条件下特有的地貌营力,它使岩石遭受破坏,松散堆积物受到分选和干扰,冻土层发生变形,从而塑造出各种类型的冻土地貌。
2.8 海岸地貌
  海岸带是陆地和海洋相互作用的地带,海岸带地貌外营力作用包括波浪、潮汐、海流等海洋动力作用。 波浪是海岸带海水动力作用因素中最为普遍和活跃的一种,波浪通过冲刷、研磨、溶蚀等作用使海岸线逐渐后退的过程称海蚀作用,海蚀作用形成各种海蚀地貌。波浪在运动过程中搬运海底砂砾物质并在一定的条件下堆积起来的过程称为海积作用,海积作用形成各种海积地貌。潮汐周期性的升降从而改变海岸带波浪作用的强度,潮汐也搬运泥沙,这两种作用对海岸带地貌有显著的影响。
§
3 地貌演化
  在各种地貌营力的作用下,地貌在不断形成、发展和演变中经历的各种阶段和过程称为地貌演化。各种地貌营力形成的地貌都要经历一定的演化过程,现以河流作用为例加以说明。
  假定某一地区的原始地貌是一个简单的平原,这个平原经地壳运动而被抬升,拾升到一定的高度后转变为稳定。在这样的条件下,流水为主的作用将使地貌按以下模式发展。
  (1) 幼年期阶段
  河流循着被抬升的原始倾斜地面发育,开始时水文网稀疏,在河谷之间存在着宽广的分水地。随着河流的下切侵蚀,河流比降开始加大,坡折增多,横剖面呈“V”字形,坡谷坡陡。坡顶与分水地面有一明显的坡折。这时谷坡上的崩塌、坠落和滑坡很活跃。后来,水系逐渐增多,地面分割加剧,河谷加深,较大的河流逐渐趋于均衡状态。此后,谷坡的剥蚀速度相对大于河流下切的速度,河谷不断展宽。整个时期的地势起伏最大,地面最为破碎。
  (2) 壮年阶段
  谷坡不断后退,使分水岭两侧的谷坡日益接近,终于相交,原来宽平的分水岭最后变成狭窄的岭脊。但这时的谷坡仍然较陡峭,崩塌、滑坡过程仍然很活跃。随着谷坡侵蚀过程的不断进行,谷坡逐渐减缓,山脊变得浑圆,谷坡上的岩屑很多,谷坡上部的岩屑通过土溜或土壤蠕动向下搬运,下坡的岩屑主要是受流水片状冲刷和谷坡侵蚀,这时在谷坡下半部常形成凹形坡。 壮年期阶段的主河一般都已趋于均衡状态。到壮年期最后阶段,较小的支流也渐渐趋于平衡状态,这时的河谷比较开阔,山脊也浑圆低矮。
  (3) 老年期阶段
  河流停止下切侵蚀,分水岭将渐渐下降,地面成微微起伏的波状地形。河流婉蜒曲折,河谷展宽,谷坡较稳定。如果有局部坚硬岩石区,因抗侵蚀力强而保留有突出的山丘,孤立在周围平缓起伏的地形之上,称为侵蚀残丘。整个地面称为准平原,它代表河流地貌发育的终极阶段。例如我国江苏北部的徐州一带,安徽滁县以北张八岭一带都可见到第三纪形成的准平原的残迹。
  

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