以流水地貌和岩溶地貌为例,说明戴维斯地貌发育循环理论
喀斯特地形的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。
石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3),在有水和二氧化碳时发生化学反应生成碳酸氢钙[Ca(HCO3)2],碳酸钙+二氧化碳+水→碳酸氢钙---CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2.后者可溶于水,于是有空洞形成并逐步扩大。这种现象在南欧亚德利亚海岸的喀斯特高原上最为典型,所以常把石灰岩地区的这种地形笼统地称之喀斯特地形。2007年6月27日,正在此间举行的第31届世界遗产大会经过审议,同意将云南石林、贵州荔波和重庆武隆“捆绑”申报的“中国南方喀斯特”列为世界自然遗产。
【形成原理】
促使喀斯特发育的条件是:
1、地表附近有节理发育的致密石灰岩;
2、中等到较大的降雨量;
3、地下水循环通畅。
石灰岩(碳酸钙)在略有酸性的水中容易发生溶解,而这种水在自然界中广泛存在。雨水沿水平的和垂直的裂缝渗透到石灰岩中,将石灰岩溶解并带走。由于地表物质也被流水带走,还没有被溶解的石灰岩就形成了石灰岩喀斯特面。沿节理发育的垂直裂缝逐渐加宽、加深,形成石骨嶙峋的地形。当雨水沿地下裂缝流动时,就不断使裂缝加宽加深,直到终于形成洞穴系统或地下河道。
狭窄的垂直纵向竖井与这些河道联通,使地表水得已顺畅地经地下河流走。世界上的大洞穴,大多数都是喀斯特区。我们在照片中常见到的岩沟、天生桥、石灰岩孤峰、石林等,都是喀斯特区特有的地形。如果洞穴足够大且顶部接近地表面,则洞顶会发生坍塌。这样就会产生名叫落水洞的洼地。落水洞是喀斯特地形的一种最有代表性的特征,常常合并成更大的凹陷,叫做坡立谷(俗称“天坑”),它常常是平底的,并由石灰岩中不溶残余特形成的土壤所覆盖。
有些地区的石灰岩中不溶解物多一些,留下来的物质形成可以耕种的土壤。在一些降雨量很大喀斯特地区,所有降水都完全渗透到地下,甚至使那一地区连生活用水都难以找到。另一些地方,地表则可能会出现大泉,以河流的形式流过地表面,然后再次消失于地底下。
【种类】
▲按其发育演化,喀斯特地形可分出以下6种。
1)地表水沿灰岩内的节理面或裂隙面等发生溶蚀,形成溶沟(或溶槽),原先成层分布的石灰岩被溶沟分开成石柱或石笋。
2)地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀,超过100m深后形成落水洞。
3)从落水洞下落的地下水到含水层后发生横向流动,形成溶洞。
4)随地下洞穴的形成地表发生塌陷,塌陷的深度大面积小,称坍陷漏斗,深度小面积大则称陷塘。
5)地下水的溶蚀与塌陷作用长期相结合地作用,形成坡立谷和天生桥。
6)地面上升,原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林,地下水的溶蚀作用在旧日的溶洞和地下河之下继续进行。云南路南的石林是上述第一阶段(溶沟阶段)的产物,这里的自然风光因阿诗玛姑娘的动人传说而变得格外旖旎。桂林的象鼻山,则是原地下河道出露地表形成的。在广西境内,经常可看到这种抬升到地表以上的溶洞,俗称“神女镜”或“仙女镜”。
▲根据不同分类原则,划分为许多不同的类型。
按出露条件分为:裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。
按气候带分为:热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。
按海拔高度分为:高山喀斯特、高原喀斯特、海岸喀斯特、海底喀斯特。
按岩性分为:石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。
按发育程度分为:全喀斯特、半喀斯特或流水喀斯特。
按水文特征分为:充气带喀斯特、浅饱水带喀斯特、深部喀斯特。
按形成时期分为:化石喀斯特、古喀斯特、现代喀斯特等。还有生物喀斯特等。
喀斯特地貌在碳酸盐岩地层分布区最为发育,该区岩石突露、奇峰林立,常见的地表喀斯特地貌有石芽、石林、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形,和溶沟、落水洞、盲谷、干谷、喀斯特洼地(包括漏斗、喀斯特盆地)等喀斯特负地形;
地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等;
以及与地表和地下密切相关联的喀斯特地貌有竖井、芽洞、天生桥等。喀斯特的研究在科学理论上和生产实践上都有重要的实际意义。
【利弊】
◆喀斯特区有许多不利于生产的因素需要克服和预防。
1.如有些地区因喀斯特发育使地表严重缺水,或在雨季时地表水来不及排泄,使一些喀斯特洼地积水成灾,影响农业生产;
2.喀斯特洞穴导致坝区、库区发生渗漏;
3.采矿或开挖隧道时发生涌水;
4.喀斯特地下水位迅速下降,导致地面的塌陷;
5.路基或铁路建筑物遇地下喀斯特泉水受淹等。
◆但是,喀斯特区也有大量有利于生产的因素。
1.如喀斯特洞穴是地下水运动和贮存的良好场所,可利用洞穴作为地下水库,进行发电和灌溉;
2.喀斯特泉水水量充沛,水质良好,宜于灌溉、饮用,且有承压性,便于开发利用;喀斯特矿泉、温泉富含有益的元素和气体,在医疗上价值很大;
3.喀斯特区的矿产资源较丰富,尤以喀斯特洞穴和古喀斯特面上的各种沉积矿产最为丰富。近年来,随着石油、天然气的勘探和开采,发现古喀斯特潜山是良好的储油气构造;
4.喀斯特区的奇峰异洞、明暗相间的河流、清澈的喀斯特泉等,是很好的旅游资源。
【世界和中国的分布】
喀斯特分布在世界上极为零散的地区,如法国的科斯、中国的广西、美国的肯塔基州等。
中国几乎各省、自治区都有不同面积的石灰岩的分布,出露地表的总面积约有l30万平方公里,约占全国总面积的13.5%。被埋藏于地下的则更为广泛,有的地区累计厚度可达几千米。以至上万米。由此可见,喀斯特地形的研究对我国来说,是具有十分重要的意义。
中国整个西南地区石灰岩连成一片,分布最广,面积共达55万平方公里。其中尤以广西地区出露的面积最大,达12万平方公里,约占广西全区总面积的60%。贵州和云南东南部石灰岩的分布面积也约占该地区总酉积的50%。此外,广东、浙江、江苏以及四川盆地和鄂西山区等地都有大面积的石灰岩分布。
广西地区的喀斯特地貌是别具特色的,这里除了部分的弧形山系以外,其余大部分地区则分布着连绵成片、一眼望不到边的尖锥状、宝剑状、柱状、塔状等形态各异、挺拔峻峭的石灰岩山峰。如果我们站在较高处放眼望去,只见群峰密集,气势雄伟,犹如苍蓝色的石头森林。它们纵横连绵达数百公里,而且各个山峰的高度都十分相近,构成了一个自西北向东南缓缓倾斜的峰顶面,在林立的石峰之间密布着一个个深达200~400米、直径不过100~200米的封闭小洼地。从广西西北部到中部,地形形态呈有规律的变化:峰顶高度依次降低,山峰密度逐渐变稀。同时,山间的封闭洼地高程也渐次下降,洼地规模也明显增大,由数个洼地联接成串珠状洼地。
此外。不规则的长条形谷地则逐步过渡为较开阔的峰林谷地和孤峰平原地形。以山水甲天下著称的桂林—阳朔一带,就是一种喀斯特强烈发育的峰林谷地和孤峰平原。这里是广西东北部峰林地形的主要部分,也是亚热带喀斯特地形的典型代表。
与广西相邻的云贵高原区喀斯特发育的特点与广西喀斯特有显著的差异,其原因是云贵高原的地质条件比广西复杂得多,可溶性的碳酸盐类岩层与非可溶性的砂页岩、火山岩交互成层,再加上褶皱紧密,断裂错综,因而形成许多独立的、大小不同且各具特点的可溶岩体,而不像广西那样是一个连续分布的、褶皱平缓和岩性比较单一的、巨大的可溶性岩体。在黔南、黔西南和滇东某些地段,也有大面积连续分布的碳酸盐类岩层,在几百万年前的第三纪也曾发育有热带、亚热带的峰林和孤峰平原等喀斯特地形,但因其自第三纪以后,云贵高原区地壳大幅度隆起,成为海拔1000~2000米以上的高原,这样就不再具备广西那种湿热的亚热带气候条件,以溶解为主的喀斯特作用也就远不如广西那样能够强烈地进行,故其剥蚀作用相对较为突出,山峰一般具有浑圆、低缓的特点,溶洞分布也远不如广西那样普遍,峰林的陡峻程度也远比广西的峰林逊色。如今黔西安顺的峰林,云南路南的石林均为第三纪时尚未上升为高原前湿热气候条件下的产物,而不是现在凉爽的高原气候条件下所能形成的。
中国现代喀斯特的发育具有明显的气候分带现象,广西、贵州南部、湖南南部。云南东部和纬度比桂林更低的地区称为热带型,峰林地形是这一类型喀斯特地貌的主要标志;川东、鄂西山地和贵州高原大部分地区属温带—亚热带型,洼地、漏斗、竖井等负地形是本区的主要特征,江苏宜兴、浙江金华与杭州等地区的溶洞与石灰岩泉也可以归入这一类型;山西的太行山和部分吕梁山区、北京西山、山东西部丘陵等石灰岩零星出露地区属温带型,这里现代地表喀斯特作用比较微弱,地表水顺裂隙渗入地下,成为地下河及石灰岩泉,如济南、太原等地的石灰岩泉便是典型的例子;在中国西部高山区及内陆干旱区则属于寒带型和干旱型,这里由于昼夜温度变化较大,往往引起石灰岩的崩解,溶蚀作用也就不十分明显了。
对于喀斯特地形的研究,中国早在16世纪(明朝)就已经开始了,这要比外国早200年左右。中国著名的地理学家徐霞客(1586~1641年),在畅游南北名山以后,曾于1637~1639年用两年的时间遨游广西、贵州、云南,对中国西南石灰岩分布地区进行了详细的调查和考察。他探索了100多个地下岩洞,并对石灰岩地区的地貌形态作了详尽细致而又朴实生动的描述,对它们的成困作了正确的科学解释。他写的《徐霞客游记》一书,可说是世界上研究喀斯特地形最早的一本书。
你所说的如果是新疆沙漠或戈壁滩的话那就应该是风成地貌。沙漠就是由于风成地貌的缘故行成的。
戴维斯侵蚀循环理论(Davisian theory, geographical cycle, cycle of erosion, geomorphic cycle)美国学者戴维斯在1899年创立了地貌侵蚀循环模型.在这个模型中,戴维斯第一次把流水侵蚀地貌的演变概括为简单的模式.图的横坐标代表侵蚀基准面,1~5代表随时间推进分出的几个阶段.纵坐标代表海拔高度,上部曲线上的BDFHK为各阶段的分水岭高度,下部曲线上的ACEGJ为各阶段的谷地高度.他设想流水侵蚀循环开始阶段,地面从0处被构造运动迅速抬升至B,该时段内虽然河谷下蚀速度也逐渐增强,但河流下蚀速度跟不上地面抬升速度.到抬升运动结束时(图上1处),分水岭和谷底之间相对起伏逐渐增大(AB线段即代表区域相对起伏程度).地面抬升运动停止以后不久一段时期内,河流下切仍强烈,而分水岭受蚀速度较弱,结果岭谷起伏程度达到最大(图上2处的CD线段).此后,谷底因接近侵蚀基准面,故河流下蚀作用大大减弱,但是由于水系发展,支流增多,促使了地面的剥蚀,分水岭高度降低速度超过了谷底下切速度,整个地面高差起伏向着趋于和缓的方向发展(图中CD>EF>GH).当地貌发育达到阶段4以后,残余分水岭的侵蚀和河谷的下蚀都进行得非常缓慢,地势起伏非常和缓,形成一个微微高出海平面的波状起伏平原,戴维斯称之为准平原.戴维斯根据流水侵蚀地貌发育过程中的地表形态特征,提出了"幼年期","壮年期","老年期"地貌发育顺序的概念.幼年期地貌相当于图中的0~2阶段,壮年期地貌相当于图中2~4阶段.戴维斯认为,当河流泛滥平原上发育了自由曲流就标志河谷达到了壮年期.老年期地貌相当于图中4阶段以后的地貌发育期.如果地面再次抬升,将重复上述1~4阶段地貌发育过程,所以他把流水侵蚀的演变称为侵蚀循环.各区域从幼年期发展到老年期所需要的实际时间的长短可以有很大差别,这决定于地表被抬升的高度,侵蚀的强度以及基岩的抗蚀强度等.
流域地貌发育过程
根据戴维斯侵蚀循环理论,如果一个地区经过一段时间迅速抬升后,地壳长期保持稳定,流域地貌的演化可分为幼年期,壮年期和老年期阶段.
1.幼年期(Youth):顺向河沿着原始地面倾斜发育(图a).某流域地壳抬升后的初期,地貌景观如同有轻度河流作用的高原,水系尚未充分发育,只有很稀疏的水文网,河谷不深,谷底狭窄,与坡顶和分水岭地面有一明显的坡折.地面比较完整,河流之间有开阔平坦的分水岭,分水岭顶部保存有大片平坦的原始地面(图b),地面排水不畅,常有沼泽,湖泊.这是地貌发育处于早期阶段的标志.以后,由于地壳迅速上升,河流下切侵蚀剧烈.随着河流下切侵蚀,河网密度增大,河谷加深,地面被强烈切割,此时河床纵比降最大,河谷横剖面呈"V"形,谷底狭窄,谷坡陡峻(which incise deep, narrow, steep-sided, V-shaped valleys),原先河谷的开阔高地被切割成起伏很大的山岭(图c).与此相应的是,谷坡的剥蚀速度相对于大河流的下切速度,谷坡不断展宽.由于谷坡不断剥蚀后退,使分水岭两侧的谷坡渐渐接近,终于相交,原来宽平的分水地面终于变成尖锐的岭脊.此时地势起伏最大,地面最为破碎,崎岖,地貌发育到这个时期,标志着幼年期的结束,壮年期的开始(图d).
2.壮年期(Maturity):一个地势起伏很大,地面切割得支离破碎,崎岖不平的山地地貌,在河流的侧蚀,滑坡,蠕动,泥石流,坡面冲刷等长期作用下,谷坡渐渐变得缓平,山脊变得浑圆,整个谷坡逐渐为连续的岩屑,土被所覆盖.此后,谷坡上部主要以土溜与蠕动的方式搬运风化物,与此相应的在该处呈现为凸形坡段;在谷坡的下部主要以坡面冲刷与沟壑侵蚀使物质得到输送,坡面多呈凹形.
该阶段流域内的河流纵剖面先后达到平衡剖面.首先是干流趋于平衡状态(the main streams approach an equilibrium condition),干流垂直侵蚀停止.河流的侧蚀作用较强,经河流侧蚀拓宽,谷底逐渐展宽,开始发育自由曲流和河漫滩(the streams begin to meander, floodplain are formed),到了壮年期后期,各条支流也相继趋于平衡.在壮年期,经块体运动与坡面冲刷,山脊高度降低,地形起伏趋于和缓,并广泛出现风化壳.地面由原来的峭峰深谷,演变为低丘宽谷.
3.老年期(Old age):这个时期的河流作用主要为侧蚀和堆积,下切侵蚀作用已经十分微弱,河谷更加宽阔,河流曲流十分发育,形成宽广的谷底平原.分水岭因坡面冲刷和缓慢的风化碎屑物蠕动,变得更加和缓,坡麓堆积与谷底连成一片.最后形成波状起伏,略高于侵蚀基准面的准平原(peneplain).在准平原上仅有一些抗蚀性能强的坚硬岩石组成的孤立残丘,称为蚀余山(monadnock).准平原主要为基岩构成的波状起伏地面,上部可以覆盖厚度不大的松散堆积物或风化壳.因此,准平原与地壳长期下沉堆积发育的堆积平原不同.至此,地貌发育完成了一个旋回.
一个地貌发展旋回,将有一个地势迅速增加的短促的幼年期,一个地势起伏最大和地貌类型最复杂的壮年期,一个地势逐渐变缓的过渡期,和一个地势平缓,变化特别缓慢的老年期.
在分析上述旋回图式的时候,还应该注意:
第一,图式中的旋回是以地壳上升开始的,在地壳迅速上升的同时,必然伴随有河流的下切和地面剥蚀作用的加强.上升的速率远远大于下切的速率.
第二,由于地壳升降运动在时间上的多变性,不可能与侵蚀旋回的周期相符.因此,地壳运动中会中断旋回的发展,使之发育不完全,只到壮年期,甚至只在幼年期即停止,而进入一个新的旋回.一个新的旋回也不总是从前一个旋回的老年期开始.如果一个地区地壳持续缓慢上升,则会使地貌长期保持在幼年期或壮年期.当地壳下降也会使旋回中断,形成埋藏地貌,例如河谷中的埋藏阶地.只有在地壳迅速上升继以长期相对稳定的情形下,才能完成侵蚀循环的三个阶段.因此在研究一个地区地貌成因类型时,要注意前期旋回留下的痕迹.
第三,在地貌旋回中,既要看到侵蚀发展的一面,同时又要看到由侵蚀而来的物质的堆积作用.侵蚀和堆积是对立统一的,有侵蚀必有堆积.
第四,侵蚀旋回的模式过于简化,不能用来解释地貌在短期内的变化.
戴维斯的地貌侵蚀循环模型简明,实用,在说明地貌发育问题时,考虑到了地壳运动和外力主导因素——流水作用,指出地貌发展的幼年期,壮年期,老年期具有地貌发育的相对年代含义,并指出了地貌发育的阶段性.他不仅回答了当时地貌学家所提出的问题,而且也满足了整个科学界对一般地貌学原理的要求.但这一学说运用了极为漫长而又不确定的地质时间尺度和演绎推理方法,因此在分析流域地貌发育时,还必须考虑以下几个问题:
1.地壳运动的强度和方向是不断变化的,地壳上升或下降幅度与速度也具有多变性,地壳运动不可能同侵蚀循环周期完全相符.
2.在地貌的长期发展总趋势中,短期发展变化可能有偏离长期发展趋势,用简单图示不能反映短期内地貌发育过程的实际.
3.在长期的地貌发育过程中,气候,植被等自然环境条件是变化的,因此流水作用的方式和强度尤其是外力组合状况都要发生相应变化,地貌也不一定循着同一方向演化.
4.在地壳上升的同时,河流就开始下切等等
答:地貌:《徐霞客游记》记载的地貌类型主要有岩溶地貌、山岳地貌、红层地貌、流水地貌、火山地貌、冰缘地貌、应用地貌7种;描述地貌形态时所使用的名称多达102种,分别是山、洞、峰、岭、江、溪、水、关、瀑布、滩、石、河、湖、塘、潭、泉、岩、伏流、渡、坪、石峰、崖、台、原、坡、坳、池、冈、湾、坝、冲...
答:峨眉山主体的地质基础为南北向短背斜,地貌按塑造地貌方式,可分为侵蚀地貌(峨眉山区)和堆积地貌(峨眉扇状冲洪积平原);按成因可分为构造地貌、流水地貌、岩溶地貌和冰川地貌等。知识拓展:峨眉山断层分布于峨眉山南东侧。北西盘往往发育拖拽褶皱和派生断层,南东盘地层局部倒转,并伴生一系列小褶皱和...
答:峨眉山的地质基础为南北向短背斜,地貌按塑造地貌方式可分为侵蚀地貌(峨眉山区)和堆积地貌(峨眉扇状冲洪积平原)。同时,根据成因峨眉山的地貌还可分为构造地貌、流水地貌、岩溶地貌和冰川地貌等。此外,峨眉山文化底蕴深厚,佛教、道教、武术、山茶文化在峨眉山蓬勃发展,多位历史名人在此留下诗篇。
答:这里分布着三套地层和三大岩类,化石丰富,沉积构造明显,被赞誉为"天然地质博物馆"。多种构造类型,如褶皱、断裂、岩脉等,提供了研究区域地壳运动的独特窗口。此外,保护区还拥有金属和非金属矿产资源,以及岩溶地貌、流水地貌等丰富地质遗迹,如象鼻山、溶洞等,为科研和科普教育提供了理想场所。交通便利...
答:四大佛教名山”之一,地势陡峭,风景秀丽,素有“峨眉天下秀”之称,山上的万佛顶最高,海拔3099米,高出峨眉平原2700多米,并且峨眉山不属于丹霞地貌。峨眉山地貌按塑造地貌方式,可分为侵蚀地貌(峨眉山区)和堆积地貌(峨眉扇状冲洪积平原);按成因可分为构造地貌、流水地貌、岩溶地貌和冰川地貌。
答:绵延23千米,面积约110平方千米。主要山峰为大峨山、二峨山、三峨山、四峨山,其中大峨山最高,海拔3099米。峨眉山主体的地质基础为南北向短背斜,地貌按塑造地貌方式,可分为侵蚀地貌(峨眉山区)和堆积地貌(峨眉扇状冲洪积平原);按成因可分为构造地貌、流水地貌、岩溶地貌和冰川地貌等。
答:峨眉山主体的地质基础为南北向短背斜,地貌按塑造地貌方式,可分为侵蚀地貌(峨眉山区)和堆积地貌(峨眉扇状冲洪积平原);按成因可分为构造地貌、流水地貌、岩溶地貌和冰川地貌等。 峨眉山文化底蕴深厚。佛教、道教、武术、山茶文化在峨眉山蓬勃发展,多位历史名人在此留下诗篇;1996年,峨眉山绝...
答:徐霞客30多年来看过很多地貌旅行和调查。游记中记载的地貌类型有七种:喀斯特地貌、山地地貌、红层地貌、流水地貌、火山地貌、冰缘地貌、应用地貌。他描述的地貌名称多达102种。其中西南喀斯特地貌尤为详细。在地表岩溶方面,徐霞客全面系统地记录了我国东南、中南、西南地区的各种地表岩溶地貌,如石芽、岩溶沟、岩溶裂隙...
答:2、叠彩区 叠彩区位于广西壮族自治区东北部,桂林市中部,东面和北面与灵川县相连,南与象山区、七星区相接,西与临桂区接壤。叠彩区地形以喀斯特地貌为主,发育岩溶地貌和流水地貌两大系列,地貌类型复杂,山地、丘陵、平原均有分布。3、象山区 象山区是广西壮族自治区桂林市的一个市辖区,以象鼻山而...
答:龙缸景区以典型的喀斯特地貌为主,在岩溶、重力崩塌、流水侵蚀的作用下形成了千姿百态的地貌景观与奇峰异石。龙缸是在三组节理以及向斜东北转折端的劈理交汇处产生的破碎带,后经溶洞中的地下水反复溶蚀-坍塌-溶蚀-坍塌而形成。 龙缸岩溶天坑举世瞩目是岩溶地貌的典型代表 ,其主要成因是岩溶塌陷和溶蚀 ,天坑位于多组节理...