地貌學教學課件

地貌學(geomorphology)研究地球表面的形態特徵、成因、分佈及其演變規律的學科,又稱地形學。它是地理學的分支,亦是地質學的一部分。地貌學對工程建設、農業生產、礦產勘查、自然災害防治和環境保護等均有實際意義。

地貌學教學課件

一、地貌學是從地理學和地質學中逐漸分化出來的,其發展歷史可分爲3個階段:

萌芽階段

在中國西周的《詩經·大雅·篤公劉》中,就有“崗”(丘陵)、“塬”(平原)和“隰”(低溼地)的描述。在成書於11世紀末(北宋時期)的《夢溪筆談》中,沈括對流水的侵獨、搬運與堆積作用三者的關係有清晰的概念,並提出華北平原是河流堆積作用的結果。清初孫蘭的《柳庭輿地偶說》中提出,地貌作用“因時而變,因變而變,因人而變”,已涉及地貌的演變,並注意到人的活動對地貌的影響。英國的J.赫頓在《地球的學說》(1788年)中已將地形的變化看作是地球地質發展的組成部分。

形成階段

19世紀末至20世紀中葉地貌學開始成爲一門獨立學科。美國W.M.戴維斯和德國W.彭克對此起了重要作用。戴維斯在1899年提出地理(地貌)循環學說,認爲地貌是構造、營力和時間(侵蝕階段)的函數。構造運動造成的上升山地在外力作用下,主要是流水侵蝕下,經歷了幼年期、壯年期和老年期3個階段。在老年期,地面被夷平爲“準平原”。彭克的《地貌分析》(1924年)提出地貌是內外力同時相互作用下的產物,注意到剝蝕過程與地殼垂直運動的關係,認爲山坡形態(凸形坡、凹形坡、直線坡)取決於構造(上升)運動與剝蝕作用之間的數量對比關係。以上觀點曾長期作爲地貌學的理論基礎。

發展階段

20世紀中葉以來,板塊構造理論的興起,推動了全球地貌、包括海洋地貌的研究。河流動力學、海洋動力學、冰川動力學的引用,加強了對地貌作用的定量研究。物理探測和遙感技術爲地貌研究提供了縱深的宏觀資料。各類地貌觀測站的建立,有助於認識現代地貌作用的動力和趨勢。地貌學理論也有新的進展。前蘇聯的К.К.馬爾科夫(1948年)提出地貌水準面的概念。法國的J.-L.-F.特里卡爾提出冰緣區的融凍交替作用及高夷平作用。在這一階段構造地貌學、動力地貌學、氣候地貌學、應用地貌學等分支學科相繼形成。

中國在1949年以後,地貌學得到較快發展。系統研究了長江、黃河的河流地貌和青藏高原地貌,爲水利和道路建設提供了科學資料,還對中國獨具特色的西北黃土和西南喀斯特進行了深入研究,提出了有關的成因理論。

二、研究方法:

自20世紀50年代以來,地貌學的研究方法和手段有了較大進展。

①地貌學研究和應用只憑定性描述方法是不夠的,必須用定量方法研究地貌過程,說明地貌與其形成因素之間的關係。17、18世紀河流地貌研究中曾應用定量方法,但較廣泛的運用是在1945年R.E.霍頓提出了河流長度、數目與級別之間的定量關係之後。較多的是用於地貌形態要素的量計,如河流長度、流域面積、地形高度與坡度等,利用這些參數,以數理統計方法開展河流地貌特徵、坡地特徵的研究等。由於許多地貌過程非常緩慢,一些突發的因素又難以監測,加上影響的因素過於複雜,難以定量地一一表達,因此計量方法在地貌學研究中的運用還很不夠。

②對某些外力地貌過程,如河牀演變、風沙運動、河口變遷開始用水槽、風洞等作模擬實驗,運用應用函數、概率論、數理統計、數理邏輯、控制論、流體力學等數學、物理學方法進行分析研究。

③對某些地貌過程採用遙測遙感技術,包括地面定位遙測(運用航空、衛星遙感影像等對地貌過程的動態監測。

④對許多地貌事件的形成時代運用放射性同位素、熱釋光、古地磁等方法測定,可以從時間上、影響因素上更準確地重構地貌的發展歷史,並進而預測其宏觀的發展趨勢。

⑤地貌製圖技術有很大進展,地貌圖向定量化、規範化和圖例標準化方向發展。

三、研究內容

氣候地貌學

研究受氣候控制的地表形態特徵及其發生、發育的規律。不同氣候帶有不同的主導外動力,以及外動力強度和組合的差異,會形成不同的'氣候地貌類型。如冰川地貌和冰緣地貌的分佈界限是受氣候條件控制的,然而同在冰川或凍-融交替作用區還會因降水、氣溫條件的差異塑造出各不相同的冰川地貌和冰緣地貌;風和流水的地貌作用在陸地上是普遍存在的,但在不同氣候區所塑造的地貌有很大差異;同爲石灰巖受水溶蝕形成的喀斯蓉地貌,在各個氣候區不同的水、熱條件下就會有不同表現。氣候地貌學不只注重研究侵蝕地貌形態,同時注意研究與侵蝕相關的沉積,在相關沉積中保留了許多氣候條件的信息。

動力地貌學

研究各種外動力在地貌形成中的作用及其形成的地貌形態特徵。外動力包括流水、冰川、波浪、風、溶解、熱力凍融等作用。它運用物理學(主要是力學)和化學的方法研究地貌過程,以揭示地貌發生發展過程中的內在機制,並進而建立它的物理或數學模型。動力地貌學已成爲現代地貌學的重要發展方向。 動力地貌學的一個重要理論基礎是動力作用均衡的思想。各種外營力與地表之間,在經過長期相互作用之後,可以調整到一種相對均衡的狀態,這時能量消耗、物質分配處於最合理的狀態,即達到最大的“熵”值,地貌形態就相對穩定。山地斜坡均衡剖面、河流均衡剖面、海岸均衡剖面和冰雪積累與消融平衡等都是這一思想的體現。

自然界存在趨於均衡的傾向,也可以達到短暫的均衡狀態。然而,早期的地貌學過於強調了均衡的作用,把地貌發生發展過程看作是一個封閉系統,能量(各種營力)和物質(破壞和搬運物)只能在本系統內運動,因此認爲全系統達到均衡時,地貌的發展就停止了或以後又開始新的循環。現代動力地貌學改變了這一觀點,認爲地貌過程是開放系統,能量和物質皆可自由出入於系統,均衡狀態可以在某一時段或某一空間先行達到,並非一定要全系統的均衡。事實上,自然界的能量流和物質流處於隨機狀態,是千變萬化的。因此,既有均衡的趨向,又處於隨時被打破的狀態。另一方面還有一個尺度問題,從長時間和大範圍來看可能已達到均衡,但從較短時間或某一局部範圍來看則未必達於均衡。如一條河流,從多年平均的時間尺度來觀察,其縱剖面平均高程、平均輸沙量等特徵值無大變化,則可認爲已取得均衡。但從不同的水文年、年內不同的季節看,存在衝淤的變化,有時甚至還相當大,處於不均衡狀態。按照這種思想來研究地貌的發生和發展,使地貌學研究更加接近於自然界的實際情況。

應用地貌學

研究如何應用地貌學原理和方法解決生產實踐的學科。如研究地貌形態與沉積物的分佈規律,進行地貌區劃、農業區劃;應用沉積相的理論和方法,瞭解石油、地下水和一些砂礦的富集和貯存規律;根據地貌的變形揭示新構造運動,找出地震危險區,作地震長期預報,衡量大型建築的地基穩定性;研究某些災變性地貌過程,如山崩、滑坡、泥石流等,進行預測,提出防護措施;研究河流和波浪的侵蝕、搬運、堆積作用,對水土保持、航道整治、海港選址、護岸護坡等工程建設提出依據;研究風沙運動規律,採取防風固沙措施,保護農田、草場和道路;許多以自然風光爲特色的旅遊點、區的選擇和建設,也需要地貌學知識。