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地貌学教学课件

教学课件 时间:2017-08-29 我要投稿
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  地貌学(geomorphology)研究地球表面的形态特征、成因、分布及其演变规律的学科,又称地形学。它是地理学的分支,亦是地质学的一部分。地貌学对工程建设、农业生产、矿产勘查、自然灾害防治和环境保护等均有实际意义。

  一、地貌学是从地理学和地质学中逐渐分化出来的,其发展历史可分为3个阶段:

  萌芽阶段

  在中国西周的《诗经·大雅·笃公刘》中,就有“岗”(丘陵)、“塬”(平原)和“隰”(低湿地)的描述。在成书于11世纪末(北宋时期)的《梦溪笔谈》中,沈括对流水的侵独、搬运与堆积作用三者的关系有清晰的概念,并提出华北平原是河流堆积作用的结果。清初孙兰的《柳庭舆地偶说》中提出,地貌作用“因时而变,因变而变,因人而变”,已涉及地貌的演变,并注意到人的活动对地貌的影响。英国的J.赫顿在《地球的学说》(1788年)中已将地形的变化看作是地球地质发展的组成部分。

  形成阶段

  19世纪末至20世纪中叶地貌学开始成为一门独立学科。美国W.M.戴维斯和德国W.彭克对此起了重要作用。戴维斯在1899年提出地理(地貌)循环学说,认为地貌是构造、营力和时间(侵蚀阶段)的函数。构造运动造成的上升山地在外力作用下,主要是流水侵蚀下,经历了幼年期、壮年期和老年期3个阶段。在老年期,地面被夷平为“准平原”。彭克的《地貌分析》(1924年)提出地貌是内外力同时相互作用下的产物,注意到剥蚀过程与地壳垂直运动的关系,认为山坡形态(凸形坡、凹形坡、直线坡)取决于构造(上升)运动与剥蚀作用之间的数量对比关系。以上观点曾长期作为地貌学的理论基础。

  发展阶段

  20世纪中叶以来,板块构造理论的兴起,推动了全球地貌、包括海洋地貌的研究。河流动力学、海洋动力学、冰川动力学的引用,加强了对地貌作用的定量研究。物理探测和遥感技术为地貌研究提供了纵深的宏观资料。各类地貌观测站的建立,有助于认识现代地貌作用的动力和趋势。地貌学理论也有新的进展。前苏联的К.К.马尔科夫(1948年)提出地貌水准面的概念。法国的J.-L.-F.特里卡尔提出冰缘区的融冻交替作用及高夷平作用。在这一阶段构造地貌学、动力地貌学、气候地貌学、应用地貌学等分支学科相继形成。

  中国在1949年以后,地貌学得到较快发展。系统研究了长江、黄河的河流地貌和青藏高原地貌,为水利和道路建设提供了科学资料,还对中国独具特色的西北黄土和西南喀斯特进行了深入研究,提出了有关的成因理论。

  二、研究方法:

  自20世纪50年代以来,地貌学的研究方法和手段有了较大进展。

  ①地貌学研究和应用只凭定性描述方法是不够的,必须用定量方法研究地貌过程,说明地貌与其形成因素之间的关系。17、18世纪河流地貌研究中曾应用定量方法,但较广泛的运用是在1945年R.E.霍顿提出了河流长度、数目与级别之间的定量关系之后。较多的是用于地貌形态要素的量计,如河流长度、流域面积、地形高度与坡度等,利用这些参数,以数理统计方法开展河流地貌特征、坡地特征的研究等。由于许多地貌过程非常缓慢,一些突发的因素又难以监测,加上影响的因素过于复杂,难以定量地一一表达,因此计量方法在地貌学研究中的运用还很不够。

  ②对某些外力地貌过程,如河床演变、风沙运动、河口变迁开始用水槽、风洞等作模拟实验,运用应用函数、概率论、数理统计、数理逻辑、控制论、流体力学等数学、物理学方法进行分析研究。

  ③对某些地貌过程采用遥测遥感技术,包括地面定位遥测(运用航空、卫星遥感影像等对地貌过程的动态监测。

  ④对许多地貌事件的形成时代运用放射性同位素、热释光、古地磁等方法测定,可以从时间上、影响因素上更准确地重构地貌的发展历史,并进而预测其宏观的发展趋势。

  ⑤地貌制图技术有很大进展,地貌图向定量化、规范化和图例标准化方向发展。

  三、研究内容

  气候地貌学

  研究受气候控制的地表形态特征及其发生、发育的规律。不同气候带有不同的主导外动力,以及外动力强度和组合的差异,会形成不同的气候地貌类型。如冰川地貌和冰缘地貌的分布界限是受气候条件控制的,然而同在冰川或冻-融交替作用区还会因降水、气温条件的差异塑造出各不相同的冰川地貌和冰缘地貌;风和流水的地貌作用在陆地上是普遍存在的,但在不同气候区所塑造的地貌有很大差异;同为石灰岩受水溶蚀形成的喀斯蓉地貌,在各个气候区不同的水、热条件下就会有不同表现。气候地貌学不只注重研究侵蚀地貌形态,同时注意研究与侵蚀相关的沉积,在相关沉积中保留了许多气候条件的信息。

  动力地貌学

  研究各种外动力在地貌形成中的作用及其形成的地貌形态特征。外动力包括流水、冰川、波浪、风、溶解、热力冻融等作用。它运用物理学(主要是力学)和化学的方法研究地貌过程,以揭示地貌发生发展过程中的内在机制,并进而建立它的物理或数学模型。动力地貌学已成为现代地貌学的重要发展方向。 动力地貌学的一个重要理论基础是动力作用均衡的思想。各种外营力与地表之间,在经过长期相互作用之后,可以调整到一种相对均衡的状态,这时能量消耗、物质分配处于最合理的状态,即达到最大的“熵”值,地貌形态就相对稳定。山地斜坡均衡剖面、河流均衡剖面、海岸均衡剖面和冰雪积累与消融平衡等都是这一思想的体现。

  自然界存在趋于均衡的倾向,也可以达到短暂的均衡状态。然而,早期的地貌学过于强调了均衡的作用,把地貌发生发展过程看作是一个封闭系统,能量(各种营力)和物质(破坏和搬运物)只能在本系统内运动,因此认为全系统达到均衡时,地貌的发展就停止了或以后又开始新的循环。现代动力地貌学改变了这一观点,认为地貌过程是开放系统,能量和物质皆可自由出入于系统,均衡状态可以在某一时段或某一空间先行达到,并非一定要全系统的均衡。事实上,自然界的能量流和物质流处于随机状态,是千变万化的。因此,既有均衡的趋向,又处于随时被打破的状态。另一方面还有一个尺度问题,从长时间和大范围来看可能已达到均衡,但从较短时间或某一局部范围来看则未必达于均衡。如一条河流,从多年平均的时间尺度来观察,其纵剖面平均高程、平均输沙量等特征值无大变化,则可认为已取得均衡。但从不同的水文年、年内不同的季节看,存在冲淤的变化,有时甚至还相当大,处于不均衡状态。按照这种思想来研究地貌的发生和发展,使地貌学研究更加接近于自然界的实际情况。

  应用地貌学

  研究如何应用地貌学原理和方法解决生产实践的学科。如研究地貌形态与沉积物的分布规律,进行地貌区划、农业区划;应用沉积相的理论和方法,了解石油、地下水和一些砂矿的富集和贮存规律;根据地貌的变形揭示新构造运动,找出地震危险区,作地震长期预报,衡量大型建筑的地基稳定性;研究某些灾变性地貌过程,如山崩、滑坡、泥石流等,进行预测,提出防护措施;研究河流和波浪的侵蚀、搬运、堆积作用,对水土保持、航道整治、海港选址、护岸护坡等工程建设提出依据;研究风沙运动规律,采取防风固沙措施,保护农田、草场和道路;许多以自然风光为特色的旅游点、区的选择和建设,也需要地貌学知识。

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