1.地貌学--绪论-1ppt课件.ppt

地貌学Geomorphology 主讲教师 肖景义电子信箱 xiaojingyi 1 主要参考书目 严钦尚曾昭璇主编 地貌学 高等教育出版社 1985年第一版 吴正主编 地貌学导论 广东高等教育出版社 1999年第一版 北京大学等 地貌学 北京 人民教育出版社 1978 杨景春 地貌学教程 北京 高等教育出版社 1985 曹伯勋 地貌及第四纪地质学 武汉中国地质大学出版社1995宋春青 张振春主编 地质学基础 第三版 高等教育出版社 2000 2 为什么学 学什么 怎么学 3 第一章绪论 一 地貌学的研究对象 内容二 地貌的构成和形态测量三 地貌形成和发育的基本因素四 地貌学的发展和现状五 地貌学的基本研究方法六 地貌资源与环境 4 一 地貌学的研究对象 内容 一 地貌学的研究对象1什么是地貌 地貌指地球表面由内 外动力相互作用塑造而成的多种多样的外貌或形态 地球表层的形态 5 6 2地貌学与地形学地貌学是研究地球表面的形态特征 成因 分布及其发育规律的科学 地形学仅研究地球表面起伏 地形 地貌地形学 地貌学 7 二 地貌学的研究对象地貌学的研究对象是地球表面的地形 包括地球表面形态及其形成动力的分析 地球表面形态发生和发育规律的研究 以及组成地貌的沉积物等的研究 三 与相关学科的关系从历史的角度看 它脱胎于自然地理学和地质学 是属于二者之间的边缘学科 资源学 环境学 文学 历史学等众多学科领域中都需要掌握和了解地貌科学知识 另外 任何一种外力作用在塑造地貌形态的同时 也形成第四纪堆积物 因此 地貌学 第四纪地质学常从不同的角度去研究同一对象 因为两者是一个事物的两个方面 地貌学侧重于研究外表 第四纪地质学侧重于内容 8 二 地貌的构成和形态测量一 地貌的构成1几何形态要素地貌的几何要素主要分为三种 地貌面 地貌线 地貌点地貌面根据其产状可以区分为平面 倾角 2度 和斜坡 倾角大于2度 地貌线两地貌面相交形成的一条线 有时称为棱 地貌线可以是直线也可以是曲线 地貌点三个或三个以上的地貌面相交形成的点 2组成物质要素主要分为两种 基岩物质 沉积物质地貌的形成演化信息隐藏在构成地貌的要素中间 分析地貌的要素特征是研究地貌形成演化的基础 9 地形面 地形线 地形点 10 3地貌的基本形态与组和形态 基本形态由一个或几个地貌几何形态要素组成的形态比较规则的几何体称为地貌基本形态 一个地貌基本形态是由一个单一的地貌过程形成的 11 12 组和形态在成因上相互联系的多个地貌基本形态有规律的组合在一起构成的地貌形态称为地貌的组合形态 如一条河谷的形态 由河床 河漫滩 谷坡及阶地四个地貌基本形态有规律的排列在河流两侧构成 这四个地貌基本形态在成因上相互联系 现代河床和河漫滩由现代河流作用形成 而阶地是由古代河流作用形成 而谷坡是因河流下切造成的坡地过程形成 13 14 4 地貌的形态类型 指与周围地貌的关系正形态 高出周围地貌阶地 垅 丘负形态 比周围地貌低谷地 洼地 坑 穴描述 照相 素描 15 正地形 16 负地形 17 负地形 18 地貌的相对等级 可分为5级 巨型地貌 地球表面可以分为两大地貌单元 大陆 洋盆 大型地貌 在巨型地貌基础上进行划分 大陆又可分为山地 平原 盆地 是地貌学的主要研究对象 中型地貌 山地又可进一步划分为河谷 分水岭 小型地貌 河谷分为谷坡 包括阶地 谷底 洪积扇 冲积扇 微型地貌 在小型地貌中更低一级的地形起伏 大陆 山地 河谷 阶地 阶地前缘 19 20 21 地貌等级的研究 宏观观察和制图 巨 大型 级 利用卫星 遥感的手段 微观研究和制图 在野外 从小型地貌入手 然后扩展大中型地貌 22 5 地貌的成因分类 1 基本成因分类 单因素分类 A 外力地貌 侵蚀地貌 堆积地貌B 内力地貌 内力作用形成的地貌 a 新构造运动直接造成地貌青藏高原隆起 三峡地形 b 剥蚀构造地貌 指已经形成的地质构造 经过外力风化剥蚀后 把其构造揭露出来 c 火山地貌 由于火山地质作用形成的地貌 C 人工地貌 古运河 修大寨田 围海造田 红旗渠 23 2 形态组合分类 多因素分类 复杂 是一种多成因分类 关键是要找出形态组合形成的主要原因 要考虑 形态特征动力因素地质构造基础地貌发展史目前这仍然是一难题 尚无统一的地貌形态组合分类方案 24 二 地貌形态的描述和测量地貌学是研究地貌的科学 地貌形态特征的研究是地貌学研究的主要内容之一 也是研究地貌形成 发展的基础 因此地貌形态特征的研究具有极为重要的意义 那么地貌形态特征如何测量 又是用何指标反映它们的呢 下面介绍几种基本的地貌形态的描述和测量方法 1 面积2 高度和深度高度和深度指标是描述地貌形态最重要的指标之一 根据地貌的高度和深度 陆地地貌可分为低地貌 0 20m 和高地貌 200m 海洋地貌可分为 浅海地貌 0 200m 次深海地貌 200 3000m 深海地貌 3000 6000m 超深海地貌 6000m 25 3 垂直切割深度指一个地貌单元内最高点与最低点之间的高差 根据地貌的垂直切割深度 可将地貌分为 平原 丘陵 山地 4 地面坡度坡度对研究现代地貌过程和了解地貌发育有很强的重要作用 根据坡度可以对地貌进行分类 前苏联学者根据地面的平均坡度将地貌形态分为 平坦平原 24o 26 5 水平切割密度单位面积上侵蚀网的长度 根据地面的水平切割密度也可将地貌进行分类 前苏联学者根据水分线距侵蚀谷地线的远近 将地貌分成如下几类 弱切割地貌 1000m 中等切割地貌 500 1000m 显著切割地貌 100 500m 强切割地貌 50 100m 极强切割地貌 50m 27 三 地貌年龄1 地貌年龄所谓地貌年龄是指某一地貌形成的年代 根据地貌学现在的研究水平 地貌的年龄有三个概念来表示 即相对年龄 地质年代和绝对年代 相对年龄地貌的相对年龄源于美国的地貌学家W Davis的 地貌侵蚀循环理论 根据Davis的观点 地貌发育是有阶段性的 不同阶段的地貌有不同的形态特征 根据地貌发育的阶段性 他将地貌发育阶段分为 幼年期 壮年期 老年期 地貌的相对年龄就是指地貌发育的这种相对阶段 地质年龄某一地貌形成的地质时期 绝对年龄某一地貌形成的绝对年代 通常以距今多少年来表示 2 确定地貌年龄的方法 28 三 地貌形成和发育的基本因素 一 地貌形成的营力 动力 地貌形成的营力主要是两种 内力和外力 1 内力 内营力 在地貌形成中的作用内力指由地球内能所发生的作用 是指由地球内部的热能 化学能 重力能及地球旋转能引起的作用 它主要包括地壳运动 岩浆作用 变质作用 火山和地震等 内力作用的总趋势是加大地表起伏 形成地球表面的巨大起伏形态 地表一些巨型 大型的地貌形态主要都是内力作用的结果 29 2 外力 外营力 在地貌形成中的作用外力作用是指地球表面以太阳能 重力能 日月引力能为能源 通过大气 流水和生物等外力所起的作用 按照外力的性质可分为流水作用 风力作用以及生物作用 人类活动的作用等 按照外力的作用方式可分为风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 成岩作用 块体运动等 由于外力作用的能量来源主要是太阳能 因而外力作用具有明显的地带性特征 外力作用在地貌形成上主要表现为风化 侵蚀 搬运和堆积作用 四个方面相互联系 不可分割 外力作用的总趋势是夷平地表 它能破坏高地形成侵蚀地貌 也可在洼地堆积形成堆积地貌 3 内 外力相互作用在地貌形成中的作用内力和外力在地貌发育过程中始终是同时出现 彼此消长 作用效果相反 相互作用 相互影响的 30 不同等级的地貌内外力相互关系 从图上可以看出 两头的作用力比较单纯 仅一种营力 复杂的是中小型地貌 既有外力作用 也有内力作用 31 外力地质作用 内力地质作用 风化作用 剥蚀作用 搬运作用 沉积作用 成岩作用 压实 胶结 结晶作用 构造运动 岩浆作用 地震作用 变质作用 物理风化作用 化学风化作用 生物风化作用 水平运动 升降运动 侵入作用 喷出作用 通过地面流水 地下水 湖泊 沼泽 海洋 冰川 风等地质外营力进行 重力作用 崩塌 潜移 滑动 流动作用 32 二 岩性和地质构造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 构造运动造成地球表面的巨大起伏 因而成为形成地表宏观地貌特征的决定性因素 岩性的差异形成不同的抗蚀力 因此 在同一外力作用区 岩性差异也可形成不同的地貌形态 各种岩石因其矿物成分 硬度 胶结程度 水理性质 结构与产状不同 抗风化和抗外力剥蚀的能力常表现出很大的差别 形成的地貌类型或地貌轮廓往往很不相同 三 内外力作用时间在其它条件相同的情况下 作用时间长短不同亦会出现不同的地貌形态 显示出地貌发育的阶段性 四 人类活动对地貌的影响人类活动对地貌发育的影响通常有两种方式 一是通过改变地貌发育条件加速或延缓某种地貌过程 二是直接干预地貌过程 甚至改变地貌发育方向 如 大寨 红旗渠 大运河 33 外力作用结果消高补低 34 我国古代地貌知识的积累 禹贡 公元前四至三世纪 战国 水经注 公元六世纪 北魏 郦道元 梦溪笔谈 1032 1096 北宋 沈括 徐霞客游记 1586 1641 明 柳庭舆地偶说 1638 1705 清初 孙兰 变盈流谦 因时而变 因地而变 因人而变 四 地貌学的发展和现状 一 我国古代地貌知识的积累 35 地球表面的地貌是人类居住的基地和各种活动的条件之一 毫无疑问 从人类社会发生和发展的早期起 对自然现象的知识就在不断积累 近百余年来 一系列有关地球的近代科学蔚然兴起 地貌学作为一门科学 在十九世纪以后逐渐形成公元前八世纪以前 西周时期 的 诗经 大雅 笃公刘 中 已有 岗 丘陵 塬 平原 隰 低湿地 等三种地貌的记载 公元前四至三世纪 战国时 的 尚书 中的 禹贡 篇 是极有科学价值的地理著作 书中沿用 山海经 九洲 称谓 把我国各部明确划分为九州 并叙述了九州内的山川大势及土壤类型 这可能就是我国最早的地理地貌分区 并且 九州 的理念一直延用到现代 公元六世纪 北魏时期的地理学者鹂道元所著的 水经注 详细记载了黄河 长江及西江 珠江支流 等大河及其沿岸的地形 气候等特征 这可能是最早的流域地貌和区域地貌的理念 北宋沈括在 梦溪笔谈 中明确指出河流的侵蚀 搬运与堆积作用 并认为华北平原是河流堆积作用形成的 徐霞客足迹遍及16个省区 所著 徐霞客游记 更是一部伟大的地理著作 成为世界地理学名著之一 书中对泰山 黄山 庐山 武夷山 恒山以及我国西南地区石灰岩地貌的类型 分布 成因及区域特征的记载十分详尽 分析及结论符合客观规律 其研究成果 比前南斯拉夫学者斯维治 J Cvijic 19世纪末 对南斯拉夫西北部喀斯特 Karst 高原的石灰岩地貌的研究早300年 清代初期 孙兰 1683 1750 在 柳庭舆地偶说 一书中 对地貌的形成提出 变盈流谦 论点 变盈 意为堆积会使低洼地貌填平甚至变为高地 流谦 意为流水侵蚀使高地变低甚至变为平地 他还认为 地貌 因时而变 因变而变 因人而变 这一论述阐明了地貌受时间 内外力作用而变化 更难得的是他提出了人在改造地貌景观中的不可忽视的作用的观念 36 二 近代地貌学的发展地貌学是近百年来发展起来 此期在地貌学理论上贡献较大 影响较为深远的人物是 他们是当代地貌学的奠基人 地理循环 学说 美国的戴维斯 W M Davis 1899年 地形分析 德国的彭克 W Penck 1924年 37 1 侵蚀循环学说认为地貌的发育要素有三个 构造 时间和营力 地貌的演化体现了这三者之间的函数关系 这一提法抓住了地貌演化过程的实质 他通过对外营力作用下的地貌的研究 把地理循环分为 风蚀循环 冰蚀循环 水蚀循环 海蚀循环 等 而在每种循环中 又把地貌的发育分为青年期 壮年期和老年期 一个短暂而起伏迅速增加的青年期 一个起伏最强烈 地形变化最大的壮年期 起伏微弱而时间无限长的老年期 指出了地貌发育的阶段性 地貌发育 营力 构造 时间 比较全面地概括了地貌发育的因素 是地貌学中第一个系统阐述地貌发展的古典理论 对地貌学的发展曾起着积极的推动作用 但其不足之处是 在思想方法上过于简单化 忽视了地貌发育过程中许多因素的变化 实际地貌的发育是非循环模式 而是旋迴性的 同时 他把地壳上升和侵蚀作用人为地分开 也是一个严重的失误 其次 他只注意到河流的下切作用 而忽视了其它形式的流水作用 38 39 a 幼年期地貌特点 短暂而起伏迅速增加 峡谷V字型 高差大 b 壮年期地貌特点 起伏最强烈 地形变化最大 河谷侵蚀 斜坡大量发育 峡谷变宽谷 c 老年期地貌特点 起伏微弱而无限延长 指时间 山坡消失 在分水岭之间残存有小小的残丘 形成老年期的时间需很长 幼 壮 老年期 老年期发展的终极状态 即成为准平原 W M Davis认为世界上有2块准平原 加拿大地块 中亚地块 40 地理循环学说 戴维斯认为地貌发育有三要素 即构造 营力 时间 认为地貌的准平原化发育过程经历三个阶段 幼年期 壮年期 老年期 41 2 彭克的 地形分析 学说该学说与戴维斯的观点不同 他认为地貌是内外力同时相互作用下的产物 研究地貌学的主要目的就是通过分析地貌形态去了解内外力之间的相互关系 以便确定地壳运动的性质 地貌分析的具体方法是分析斜坡形态 他把内外力数量之间的关系和自然界常见的山坡形态联系起来 但没有考虑气候 岩性等对山坡形态的影响 另一方面 他把地貌从山地变为平原的演化过程单一地认为是坡面的平行后退所至 而实际上坡面后退并非是平行地进行 有以偏概全的倾向 42 地形分析 彭克专注坡地形态研究 认为内 外力同时作用 而地貌形态则揭示了内 外力的关系 凸形坡 上升 侵蚀 直线形坡 上升 侵蚀 凹形坡 上升 侵蚀或地壳构造长期稳定 S形坡 稳定 上升 其观点不可否认存在不足 这里忽视了构造和岩石的作用与影响 43 三 地貌学的现状1 研究领域不断扩大 专门地貌及区域地貌研究的广度和深度不断扩展 对河流地貌 岩溶地貌 黄土地貌 沙漠地貌 冰川地貌 冰缘地貌 海岸地貌 海底地貌的研究与工程应用相联系 在河道整治 水土保持 沙漠治理 冰雪资源的利用 滩涂利用和港口建设都起了良好的作用 44 2 分支地貌学科发展较快 二十世纪八十年代出现了新的地貌学分支学科 构造地貌学地质构造地貌学 静态地貌学 构造运动地貌学 动态地貌学 气候地貌学应用地貌学工程地貌学 砂矿地貌学 石油天然气地貌学和农业地貌学等 环境地貌学灾害地貌学地貌年代学遥感地貌学资源地貌学旅游地貌学 45 3 与相邻学科相互交叉 相互渗透国际地貌学的进展体现在与数学 力学 物理和化学等学科的研究方法 思想和结论的结合愈来愈多 逐渐从以往的定性表述转入数理分析和定量研究 吸取边缘学科诸如勘探 遥感 年代测定 微体古生物及孢子花粉等新的研究方法和手段 获取的成果来旁证取得的结论 4 研究手段和方法提高很快 随着数字技术和信息时代的出现 地貌形态要素数字化 数字地貌模型 数字地貌图 地貌可视化和虚拟现实 数字地貌分析与应用成为当代地貌学研究主要内容之一 数字地貌高程模型 DEM 作为基础地理信息系统 GIS 的核心数据已被共同认可和广泛应用 但是 有许多问题需要解决 如地貌特征数值参数 数据源 数据采集方法 数据综合 三维动态模拟等 为了地貌研究工作取得准确的数据 我国在黄土地貌区建立定位 半定位的观测站及试验站 如海洋动力观测站 水土流失实验站 并在室内进行模拟试验 用更准确的实际数据研究物质运动规律和地貌发育过程 46 五 地貌学的基本研究方法地貌学的基本研究方法包含两个方面一 野外研究方法1形态研究包括形态的特征 组合 分布和测量 2组成物质研究包括物质的颜色 形态特征 例如 球度 磨圆度等 3形成条件的研究包括新构造运动状况 地质与构造特征 各种外力特征 4地貌过程的观测5地貌成因分析 47 二 室内研究方法1地形图分析2遥感分析3沉积物分析粒度分析化学分析矿物分析扫描电镜分析4模拟研究5年代分析 48 相对年代的确定 地层层序律 沉积岩是按先后顺序一层层地依次沉积下来的 因此正常的地层是老的在下 新的再上 即下老上新 这是确定地层新老顺序的一般规律 叫地层层序律 地层层序律 49 化石层序律 生物层序律 化石 埋藏在岩层中的古代生物遗体或遗迹 生物的演化是从简单到复杂 低级到高级不断发展的 岩层中所含的化石也具有一定的规律 岩石年代越老生物化石越原始 越简单 越低级 岩石年代越新 生物化石越复杂越高级 化石层序律 根据新老不同的地层中的化石 特别是标准化石等 就可以确定化石之间的相对新老关系 并以化石来确定地层的相对新老关系的方法 50 切割律或穿插关系 1 喷出岩相对年代确定 根据地层层序和其上 下地层中的化石来确定 2 侵入岩相对年龄确定 根据侵入 包裹 切割或穿插关系来确定 侵入关系 侵入者年代新 被侵入者 围岩 年代老 切割或穿插关系 切割或穿插者年代新 被切割或被穿插者年代老 包裹关系 包裹者年代新 被包裹者年代老 51 相关沉积法年界法位相法侵蚀岩相过渡法 52 同位素年龄 绝对年龄 的测定 根据地层中所含放射性元素及其衰变产物的含量比例 再根据其衰变常数 半衰期 来计算出矿物或岩石的年龄 不是所有的同位素都能使用 一般是用半衰期较长的同位素 一般用钾 氩 铷 锶 铀 铅等来测定较古老岩石的地质年龄 而碳 14半衰期较短 专用于测定最新