第2章全球地表系统特征课件

第二章全球地表系统特征全球构造、陆地与海洋能力平衡、物质输送、水循环气候与海面变化生物活动及其地貌作用全球变化中的地貌系统第一节全球构造、陆地与海洋一、全球构造构造地貌是由岩石圈构造运动造成的地表形态，由于它是地球内部物质运动的产物，故也称为内营力地貌。按照构造运动的规模，可以将其分为三个等级：一级：全球构造地貌，指大陆与洋底。二级：大地构造地貌，指大陆上的褶皱山脉、高原，海洋中的洋中脊，海岭等。三级：地质构造地貌，指由褶皱、断裂、火山等作用造成的地貌。三级构造地貌之间的联系：同一级别和不同等级的构造地貌在体系上和成因上是相互联系的，低一级的构造地貌是从属于高一级的构造地貌，构成了有规律的构造地貌体系，弄清一个大型构造地貌的成因，是阐述这个地区大型构造地貌的基本依据，而对大型构造地貌成因的认识，又是分析局部小型构造地貌的理论依据。全球三大活动构造地貌带环太平洋大陆边缘构造带地中海-喜马拉雅构造带洋脊裂谷带

1.均衡概念的创立及观点

普拉特认为，地壳下面有一均衡面，均衡面以下的物质密度是均一的，此面以上物质密度不等，但其总质量是一致的。于是密度小的地段上，地势就高成为高山和高原；密度大的地段上，地势就低，形成大洋。艾里则认为，地壳下面的均衡面是起伏的。为了保持各段地块的均衡，用体积来补偿壳下物质之不足。

地震和测量资料表明：地壳均衡面的真实情况是普拉特和艾里学说的结合，即地壳下面的均衡面是有起伏的，不同地段的地壳物质的密度又是不均一的。要保持陆壳与洋壳的均衡，陆壳得用较大的厚度来弥补密度小所带来的质量不足，洋壳因密度大而需减小厚度而达到均衡。

2.地球上动态均衡的表现

（1）地壳的均衡调整；（2）冰盖与地壳均衡；（3）人工水库与均衡调整；（4）水库诱发地震（1）地壳均衡说

（英国普拉特J.H.Pratt，1854；艾里G.B.Airy，1855提出）（2）大陆漂移说

（魏格纳A.L.Wegener,1912提出）魏格纳根据拟合大陆的外形、古气候学、古生物学、地质学、古地极迁移等大量证据，提出中生代地球表面存在一个泛大陆（Pangea），这个超极大陆后来分裂，经过二亿多年的漂移形成现在的海洋和陆地。

（3）海底扩张说普林斯顿大学的哈里·赫斯于1960年首次提出海底扩张的模式。是根据海底的岩石地磁异常、岩石年龄数据、海底地形测量等资料及地震分布、海底火山和深海沉积的研究结果总结出来的。

理论的基本思想是，即海底在不断新生和扩张，也在逐渐消亡。造成海底扩张的驱动力是地幔对流。当高温的地幔物质从大洋底部上升时，洋壳便发生涨裂，继而岩浆涌出，岩浆冷却后成为大洋中脊，即新生洋壳。以后地幔物质不断上涌并将旧的洋中脊向两边推开，洋底也就不断扩大，离洋中脊越远的洋底年龄老。二、陆地与海洋1、洋底：指水深超过3000米的大洋底部，全球洋底平均深度达到3800米，约占地球总面积的55％。洋壳厚度很薄，5－7公里不等，主要是玄武岩质，洋壳表面有很薄的深海沉积物，密度2.9。

2、陆地：占地表的29％，平均密度2.7，平均高度850，陆壳相对较厚，约35公里，主要是花岗岩。

3、大陆边缘：指陆地周围水深小于3000米的海底，成带状围绕在大陆的周围，面积占地表的16％，其地壳具有过渡性。在地史发育的过程中，对目前地貌形态影响最大的就是新生代的岩石圈运动，因为它不仅直接造成一系列构造地貌现象，而且还影响外力的侵蚀、搬运和堆积作用的强度。（一）全球构造地貌的特点1、带状分布的构造活动带A环太平洋带B地中海－喜马拉雅带C大洋中脊裂谷带其共同的特点史：地形高差悬殊，新生代岩层发生显著变形错位，火山岩浆活动强烈，岩层显著变质，频繁的地震活动。二、全球构造地貌的特点和成因洋底上覆盖深海沉积层很薄，基本上保持了原始的构造地貌特征，可以分为大洋中脊和大洋盆地两个部分。（一）大洋中脊是地球上规模最大最长的山脉，纵贯各个大洋洋底，全长约达8万公里，洋脊顶部平均海深在2000－3000米之间，宽在1000－1500米；洋脊两侧坡度平缓，与大洋盆地无明显界限，通常位于大洋中部，但东侧的太平洋洋隆在东侧。洋脊的顶部为大洋裂谷，它是地壳拉张作用的产物，裂谷带并不是完全连续的，而是被转换断层分开的。第二节海底的构造地貌一、洋底构造地貌

海底地貌可以分为洋底和大陆边缘两个部分，其中洋底又可以分为大洋中脊和大洋盆地。（二）大洋盆地大洋盆地位于大洋中脊的两侧，向外与大陆边缘相接，盆地与洋脊呈过渡性质，但与大陆边缘连接处坡度往往较大，性质也有明显的不同，大洋盆地是洋壳从洋脊向外迁移过程中形成的，这里岩浆活动微弱，缺少地震活动，从整体上看构造比较宁静。大洋盆地内部由海岭和深海平原组成。1、海岭：是大洋内部的大型正地形的总称，不含大洋中脊。海岭成因类型多样，由火山海岭、断层海岭等2、深海平原：是大洋盆地中被海岭分隔开的低地，其沉积物厚度较薄，基底仍为原是状态，地形平坦，坡度较小。在靠近大陆的一侧有较厚的陆源碎屑沉积物，若无海沟隔开，往往由于浊流还可以形成深海扇形地。3、海沟：是地表最低的地方，成狭长槽状洼地，深度达8－10公里。海沟主要分布在太平洋周围大陆边缘相接的地方，并在大陆边缘伴生一条与海沟相平行的岛弧或者是沿岸山脉，海沟是洋壳与陆壳相碰撞的产物。（二）活动大陆边缘：太平洋型的大陆边缘在太平洋周围广泛分布着活动大陆边缘，它是构造活动最强烈的板块边界，是世界上地震与火山的主要集中地带，这里集中了全世界绝大多数的深源地震，还有中浅源地震。

太平洋型的大陆边缘又可以分为二类：一是由海沟和陆源山脉组成的安第斯型的大陆边缘，另一是由海沟、火山岛弧、弧后盆地组成的东亚型的。根据新生代的板块运动特点，陆地上的大型构造地貌可以分为：A板块边界构造活动带B板块内部相对构造活动带C板块内部稳定区。第三节陆地的构造地貌一、陆地构造地貌分区陆地构造地貌的形成除受到新生代构造运动的制约外，也受到古老构造格局的影响，此外还受到复杂多样的外力作用的破坏和改造，即具有新生性、继承性、改造性。（二）板块内部相对构造活动带上的构造地貌1、褶皱断块山脉陆地上许多巨大的山系常常属于褶皱构造地貌，如天山、秦岭、祁连山、乌拉尔山、阿帕拉契亚山脉等。这些山脉曾经是古生代的板块边界构造活动带，因为板块碰撞遭受到强烈的挤压褶皱运动；中生代后期，特别是新生代后期又成为板块内部以断块运动为主的伴有褶皱的强烈构造活动带，形成现代山脉。由于这些山脉经历了古生代的以褶皱为主的板块碰撞阶段，新生代的板块内部块断活动阶段，故称为褶皱块断山脉。2、断块山和断陷谷在古生代的板块内部稳定区，由于新生代的块断运动，形成有些以断块山为主，有些以断陷谷为主的块断构造地貌。

断块山地：华北太行山、贺兰山、鲁西山地、江西庐山等。

断陷谷地：汾渭盆地等。（三）板块内部稳定区的构造地貌板块内部的稳定区长期以来构造宁静，新生代构造运动大多表现为大面积的拱起和凹陷。1、大面积的拱起区内缺少构造运动的差异活动，经过长期侵蚀形成高原或者是低山丘陵。形态单一，起伏不大。2、若大面积的拱起内存在着构造差异活动，则地形起伏复杂。

按照成因，陆地构造地貌有：山地、平原、高原、盆地等类型。（一）山地山地和山脉是指高于周围的平地，内部又有一定高差的正地形。山脉是指限于带状延伸的山地；山地起伏小于200米，称为丘陵。二、陆地构造地貌类型常见的有：断裂、褶皱和火山作用的地貌。（一）断裂地貌1、断层崖：2、断层谷：（二）褶皱地貌1、单斜地貌：发育在褶曲一翼单向倾斜岩层上的地貌。坚硬岩石形成单斜山；软弱岩层形成单斜谷。若组成单斜山的岩层倾角<40°，则顺岩层层面的山坡较缓，而另一侧山坡较陡，两侧山坡显著不对称―――单面山。若组成单斜山的岩层倾角>45°，两侧均较陡――猪背山。若褶皱区局部岩层呈水平状态构成山体――方山。三、地质构造地貌2、背斜、向斜地貌正地形：背斜成山，向斜成谷。负地形：背斜成谷，向斜成山。3、穹隆山地地貌是指地下岩浆和塑性岩盐向上挤入盖层，以及其他原因使得盖层拱起而成的穹隆构造与短轴背斜构造上发育的地貌形态。（三）火山熔岩地貌1、火山口2、火山锥3、火山熔岩丘熔岩垄岗4、熔岩台地和高原第二节能量平衡、物质输送、水循环圈层间的能量交换地球表层系统的能量平衡物质输送水循环与地貌塑造一、圈层间的能量交换在地球表层系统中，能量不断进行着吸收、释放、传输、转换的过程。这些过程交叉、交替进行，跨越了圈层的限制，是圈层之间、圈层内部各部分之间相互作用的纽带。在地球表层系统中，能量的传输往往伴随着能量的转化和物质的流动。物质的流动必须由能量驱动。圈层间进行着多种不同能量的传输。大气圈生物圈岩石圈水圈热能化学能动能势能地球表层系统各圈层之间的能量交换框图二、地球标尺系统的能量平衡全球辐射平衡大气与地面的能量平衡各纬度带的能量平衡与极向热输送地面与大气的能量平衡各纬度带的能量平衡与极向热输送地球表层各个部分的能量不一定是平衡的。低纬度是能量过剩区域；高纬度地区是能量亏损区域。细想热输送主要由大气环流（67%）与洋流（33%）来完成。三、物质输送四、水循环与地貌塑造水循环水循环：指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。自然界的水循环运动时刻都在全球范围内进行，它发生的领域有：海洋与陆地之间，陆地与陆地上空之间，海洋与海洋上空之间。（一）。水循环的基本特征海洋是地球上水的主要源地。水循环服从于质量守恒规律。1.大循环2.小循环海上内循环陆地内循环类型范围环节海洋与陆地间陆地与陆地上空间海洋与海洋上空间蒸发—水汽输送—降水—地表径流下渗—地下径流蒸发、蒸腾——降水蒸发——降水海陆间大循环陆地内循环海上内循环3.圈层间的水循环大气圈生物圈岩石圈水圈蒸发蒸腾降水径流下渗吸收水循环对于地球环境的意义使各种水体互相转化，维持全球水的动态平衡，更新陆地水资源联系四大圈层，使它们之间进行物质迁移和能量交换海陆间联系的主要纽带塑造地表形态水成为可再生资源，能被周而复始地重新利用人类对水循环的影响：主要通过修建水库，跨流域调水，人工降雨等影响地表径流，小范围的蒸发降水环节水循环中的地貌作用地表流水作用山区，暴雨和洪水的侵润、冲蚀喀斯特地貌高位和高山地区的冰川的冻融作用土林是流水地貌的特殊形态第三节气候与海面变化气候海面升降与水的三相变化海面升降与气候变化海平面变化对地貌的影响一、气候由于太阳辐射在地球表面分布的差异，以及海洋、陆、山脉、森林等不同性质的下垫面在到达地表的太阳辐射的作用下所产生的物理过程不同，使气候除具有温度大致按纬度分布的特征外，还具有明显的地域性特征。按水平尺度大小，气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性和大区域的气候，如：热带雨林气候、地中海型气候、极地气候、高原气候等；中气候是指较小自然区域的气候，如：森林气候、城市气候、山地气候以及湖泊气候等；小气候是指更小范围的气候，如：贴地气层和小范围特殊地形下的气候(如一个山头或一个谷地)。

二、海面升降与水的三相转化三、海面升降与气候变化气候的变化，引起了海面的升降；海面的升降，反过来又导致气候的变化。气候变化与地面升降，相互作用、相互影响，构成了气候——海面之间的一个反馈机制。四、海平面变化对地貌的影响长期海平面变动引起的最直接后果是海侵或海退。它导致海岸线移动,海陆变迁,对大陆架和海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大影响，使海岸工程、港湾建筑遭受侵袭或废弃，河道由于基准面变化或淤或冲第四节生物活动及其地貌作用生物活动生物作用生物地貌一、生物活动1.生物生产生态系统的一个主要特征之一就是，能够通过生产者有机体产生生物物质，为系统的其他成分和生产者本身所利用，借以维持生态系统的机能正常进行。绿色植物作为能量固定和有机物生产者，在生态系统中居于特别重要的地位。一、生物活动2.生态系统的能量流生态系统中的能量来自太阳，通过绿色植物的固定而输入到系统里，保存在有机质中。能量只是一次穿过生态系统，不能再次被生产者利用而进行循环。（能量的单向流通）从绿色植物开始，能量沿着营养级转移流动时，每经过一个营养级，数量都要大大减少。生态系统的能量流动是指能量通过食物网络在系统内传递和耗散的过程。生物与环境之间以传递和对流的形式相互传递与转化的能量是动能，包括热能和光能；通过食物链在生物之间传递与转化的能量是势能。生态系统的能量流动可视为动能和势能在系统内的传递与转化的过程，其特点如下：

（1）生产者（绿色植物）对太阳能利用率很低，只有1.2%左右。

（2）能量流动为不可逆的单向流动。

（3）流动中能量因热散失而逐渐减少，且各营养层次自身的呼吸所耗用的能量都在其总产量的一半以上，而各级的生产量则至多只有总产量的一小半(17%-44%)。

（4）各级消费者之间能量的利用率也不高，在4.5%-17%之间，平均约为10%。

（5）只有当生态系统生产的能量与消耗的能量平衡的，生态系统的结构与功能才能保持动态的平衡。一、生物活动3.生态系统的物质循环生态系统中的物质主要指，维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。这些物质通过食物链各营养级传递和转化，从而构成了生态系统的物质流。同一种物质可以在食物链的同一营养级内被生物多次利用。生态系统中的物质循环，通常认为生产者从环境中汲取营养物质，然后物质从生产者传递给消费者，从消费者传递给分解者，最后回到环境中。二、生物作用1.生物风化与岩石的分解二、生物作用2.生物造岩作用生物可以破坏岩石，也可以建造岩石。在一定的条件下，生物作用可以形成岩石。生物作用形成的岩石可以称之为生物岩石。①生物遗体的沉积②生物的化学沉积作用二、生物作用3.生物造貌作用生物对岩石的破坏或建造，可以形成一些地貌类型。生物有机酸的作用、根劈作用等。三、生物地貌珊瑚礁地貌系统牡蛎礁地貌系统红树林地貌系统大米草地貌系统1.珊瑚礁地貌系统珊瑚礁的主体是由珊瑚虫组成的。珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物在生长过程中能吸收海水中的钙和二氧化碳，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。每一个单体的珊瑚虫只有米粒那样大小，它们一群一群地聚居在一起，一代代地新陈代谢，生长繁衍，同时不断分泌出石灰石，并粘合在一起。这些石灰石经过以后的压实、石化，形成岛屿和礁石，也就是所谓的珊瑚礁。在热带和亚热带浅海，由造礁珊瑚骨架和生物碎屑组成的具抗浪性能的海底隆起。造礁珊瑚具有分泌碳酸钙形成外骨骼的功能，它们世代交替增长，最终生长到低潮线。地质时期的礁，在中三叠世以前的各时代，造礁生物种类很多；中三叠世以后，才基本上以六射珊瑚为主，故统称为生物礁。地质时期的礁是与其同时代沉积层相比，垂向幅度较大的含有丰富造礁化石的碳酸盐岩体，也称古代礁。

1.珊瑚礁地貌系统达尔文根据礁体与岸线的关系，划分出岸礁、堡礁和环礁，根据形态分出台礁和点礁等类型。岸礁，沿大陆或岛屿岸边生长发育，亦称裙礁或边缘礁。

世界上珊瑚礁多见于南北纬30°之间的海域中，尤以太平洋中、西部为多。按形态划分有：裾礁（岸礁）、堡礁、环礁、桌礁及一些过渡类型。据估计全世界珊瑚礁连同珊瑚岛面积共有1000万平方公里。珊瑚礁生长速度一般为每年2.5厘米左右。有些珊瑚礁厚度很大，系因珊瑚礁生长

发育过程中礁基不断下沉或海面不断上升所致。

造礁珊瑚对水温、盐度、水深和光照等条件都有比较严格的要求：

①水温

珊瑚生长的水温约为20～30°C。J.D.米利曼认为23～27°C是造礁珊瑚生长发育的最佳水温，韦尔斯认为最佳水温上限可达29°C。热带海区，这一最佳水温出现在冬季和春季，因而许多学者认为冬季珊瑚生长最快。海南岛和西沙群岛水温平均为25～27°C，属珊瑚生长最佳水温范围，但海南岛的季节变化大，水温不稳定，对珊瑚生长有抑制作用。海南岛和台湾的珊瑚礁被称为“高纬度珊瑚礁”。②盐度

造礁珊瑚生长在盐度为27～40的海水中，最佳盐度范围是34～36。南海盐度为34，属最佳盐度范围，海南岛沿岸有淡水注入，盐度略低，为32左右。

③水深

一般认为造礁珊瑚生长的水深范围是0～50米，最佳水深为20米以浅。许多学者认为这实际上是与造礁珊瑚共生的虫黄藻进行光合作用所需的深度。

④光照

也是虫黄藻光合作用的需要，一般热带光照强，时间长，平均光照率在50%以上，有利于珊瑚礁的发育。

⑤风和风浪

一般迎风浪一侧礁发育较好。新月形和马蹄形礁体的凸面是迎风迎浪的。如果风浪有季节性变化，礁的形状会出现双马蹄形。所以根据古代礁的形态可判断古风向。过强的风浪使珊瑚虫难以在基底上固着，不发育礁。⑥河流

河流入海处，海水盐度低，泥沙含量大，混浊度高，海水透明度低，会使珊瑚窒息而死，所以有大量泥沙入海的河口处一般不发育岸礁，如海南岛的岸礁在河口区缺失。

⑦海平面变动

当海面稳定时，珊瑚礁平铺发展，但厚度不大；当海面上升或海底下沉时，形成的礁层厚度较大，礁体可发育成塔形、柱形，也有的礁体可深溺于海面以下成为溺礁。当海面下降或地壳上升时，形成的礁层厚度也不大，也有的礁体可高出海面成为隆起礁。这种影响因素对古代礁意义较大。⑧海底地形和底质

无论在大洋或浅海区，珊瑚礁总是生长于海底的正地形上，如大洋中的平顶海山、海底火山、大陆架的边缘堤以及构造隆起上。由于在不同的海底地形上水动力作用不尽一致，因此地形特征有时对礁体发育有很大影响。如极浅的平缓海底往往形成离岸礁；而岸坡较陡，则礁体紧贴岸线发育。珊瑚在海底营固着生活，在坚硬的岩石基底上发育较好，部分属种也可在水下砂坎上发育，说明对底质有一定的选择。

⑨藻类与珊瑚礁的关系

虫黄藻与造礁珊瑚共生，它吸收造礁珊瑚排出的CO2，为珊瑚虫提供钙质，形成骨骼中甲壳质（几丁质）的有机成分，它们构成一个相互依存的生态系统。红藻中的珊瑚藻是完全钙化藻，可形成层状骨架，参与造礁。藻屑是珊瑚礁中常见的组分，一般占20～50%。藻类还可粘结礁骨架和生物屑，并有富镁作用，形成高镁方解石。但钻孔藻(Bringalgal)在珊瑚礁中起破坏作用。2.牡蛎礁地貌系统在一些河口或某些有坚硬附着物的海岸，有时有牡蛎的生长，牡蛎残骸堆积长高露出海面，就形成牡蛎礁。其地貌形态有条带状、板块状、弧状和环状。3.红树林地貌系统红树林是指生长在热带和亚热带海岸潮间带的木本植物群落,并非单指某一种植物，红树林是自然界中一个非常奇特的生物群落，红树林的植物种类有很多，全世界有16科24属84种。其中中国有12科15属37种。红树林只能生长在地球的热带和亚热带地区海岸的潮间带，也就是说它只能生长在地球赤道两边，超过南纬40度和北纬32度以上的海岸带是不能生长红树林的。世界上的红树林遍见于亚洲、大洋州、美洲和非洲。中国的红树林见于海南、广西、广东、福建、浙江、香港、澳门和台湾等省区，其中，海南、广西、广东分布的最为广泛，占全国总面积的94％以上。红树林生长在潮间带上，涨潮时，潮间带是被海水淹没的。海水淹没了潮间带，也淹没了长在潮间带上的红树林。这时，海底下有着一片片的森林。所以红树林也被形象比喻为“海底森林”。通俗地说：红树林