地貌学课堂教案复习笔记(8)
本站小编 免费考研网/2019-03-27
d. 离岸堤与泻湖:是激浪流的产物。中立线以上向岸运动的泥沙,如果泥沙特别多,在没到达岸边就发生堆积,当堆积到一定程度而高出水面即形成离岸堤。离岸堤与海岸间的水域即称泻湖。离岸堤可向岸移动形成滨岸堤。
2、泥沙纵向移动形成的海岸地貌
当波浪作用力与海岸线不垂直时,泥沙就会发生纵向移动。泥沙纵向移动的参数有:
a. 泥沙流强度:单位时间内,实际通过某一断面的泥沙量;
b. 泥沙流容量:单位时间内,波浪所能搬运的最大泥沙量,即波浪的挟沙力;
c. 饱和度:泥沙流强度与容量之比。饱和度大于1则堆积,饱和度小于1则侵蚀,饱和度等于1即不侵蚀也不堆积。
下面讨论一下纵向移动形成的堆积地貌:
(1) 镶岸地貌:凹岸充填;
(2) 接岸地貌:凸岸堆积;
(3) 封岸地貌:波影区堆积,如波浪遇到岛屿或岬角时。
第三节 河口地貌
一、河口的类型和分段
1、 类型:根据河流作用与海洋作用的对比关系可分为:
(1) 建设型河口(河道型河口),河流作用为主;
(2) 破坏型河口(河港型河口),海洋作用为主。
2、 分段:根据水文、地貌特征的不同可分为三段:
(1) 近口段;
(2) 河口段:潮流是直至口门,有下泄的河流径流和上溯的潮流,水流变化复杂,地貌表现为河底分叉不稳定,河流堆积体高出水面;
(3) 口外海滨段:口门至水下三角洲前缘坡折处,以海洋作用为主。地貌上表现为河流堆积物在水面以下。
二、河口区的动力特征
1、 双向水流:河川径流、潮流(涨潮流和落潮流);
2、 咸淡水混合:咸淡水的混合可影响到河口的动力状况和沉积状况。半个潮周期内进入河口的淡水量与涨潮阶段所进潮量之比,称为混合指数。
三、河口地貌发育
1、 河口和三角洲的地貌发育条件:
(1) 海面变动:上升——破坏型;下降——建设型;
(2) 泥沙来源:主要取决于年输沙量与河流年径流量的比值;
(3) 动力因素:河流动力和海洋动力。河流作用强——三角洲型、建设型;海洋作用强——三角港、破坏型;
(4) 地形条件:口外区原始水深较浅——三角洲型;口外区原始水深较深——三角港型;
2、 河口地貌发育
表现为河口的分叉和拦门沙的出现。
四、河口三角洲的类型
根据河流径流的强弱和潮流强弱对比可分为:
(1) 河流径流弱、潮流强的三角洲:如钱塘江形成的三角港,很少拦门沙;
(2) 河流径流强、有潮流的三角洲:如恒河三角洲,岛屿式三角洲;
(3) 潮流弱、分成几股入海,含沙量较高:如鸟足状三角洲、密西西比河三角洲;
(4) 潮流弱、不分叉入海的三角洲:如尖头三角洲、意大利台伯河三角洲;
(5) 径流弱、但输沙量大,潮流弱的三角洲:如黄河。
五、三角洲沉积
1、 结构:
a. 底积层:三角洲的外缘海底,处在三角洲的最底部,水平层理,海象性为主;
b. 前积层:三角洲的前缘外坡,为陆相沉积被海洋作用改造,比底积层颗粒粗,以斜层理为主,要河流的悬移质,是三角洲的主体,含海相生物为主;
c. 顶积层:以粉沙物质为主,水平层理,为陆相沉积。
2、三角洲的沉积旋回
第十二章 地貌学基本理论评价
自19世纪中叶地貌学问世以来,已经产生了大量的地貌学理论与学说,诸如戴维斯的地理循环,彭克的山前梯地学说,以及马尔科夫的地貌水准面,J. T. Hack的动力平衡理论,L. L. Sloss的地球动力模式等等,要阐述这些理论绝非几编文章的篇幅所能及,况且地貌学已深入并渗透到许多研究领域。所以本文只是想从地貌学思想产生、发展的时代背景和哲学基础的角度对一些主要的理论进行简要的评析。
1、 1、 戴维斯地理循环的长盛不衰
其实,地貌学最初是与地质学一起发展的,它作为地质学的一部分,主要研究地表形态的描述和分类。直到美国地貌学家戴维斯1899年提出系统的地理循环学说之后,地貌学才最终从普通地质学和自然地理学中分离出来,转而成为一门独立的科学。当然戴维斯的伟大成功还是在于他的“地理循环”理论的成功。时至今日,该学说不仅在地貌学界,而且在地质学的某些领域中的影响仍然根深蒂固。这此中,有着深刻的社会背景和理论自身的哲学基础。
戴维斯生活于19世纪下半叶和20世纪初期,其时自然科学正飞跃发展,达尔文进化论取得了辉煌的成功,进化思想在整个自然科学界占据着统治地位,而戴维斯的地理循环正是合理地吸取了生物进化论的思想,从而改变过去地理学家一般只是静止地对地球表面形态进行的描述——那似乎山地永远是山地而平原永远是平原。他认为,地形是不断变化着的,山地可以经受河流等外力的长期作用而变成丘陵,并最终成为平原。当然戴维斯还广泛地吸取了他那个时代一些优秀的地质地理学思想,例如鲍威尔的“侵蚀基准面”、吉尔伯特的“均衡河流”等等,进而作出进一步的假设:当一个地块经过短暂快速的上升达到一定的高度以后,河流便开始发育,地面遭受切割,继而经过山高谷深、地势起伏最大的、地貌类型复杂多样的幼年期,谷地宽缓、河床达到均衡状态的壮年期,最后进入地势起伏和缓、变化特别缓慢的老年期,即准平原阶段,这样一个地貌发育过程可以周而复始,故称之为“地理循环”。虽然后来戴维斯以及其他地貌学家对这一理论进行了修正,但其核心思想至今没有多大的改变。
自然界地表形态的复杂性长期以来困惑着地学工作者,而戴维斯通过简单的假定便使问题迎刃而解,并且将地形随时间演化的阶段简单而形象地划分为“幼年期”“壮年期”和“老年期”,遵循这一秩序,该模式既易于讲授和领会,又便于掌握和运用。所以“地理循环”一经提出,便得到地学界的广泛接受。
当然在一方面得到广泛的承认和极高赞誉的同时,该学说也遭到了不少的反对和激烈的批评,这与“地理循环”理论自身的优点和缺陷有关:优点前已略述;而缺点比如戴维斯关于地壳运动性质的假定便很成问题,他把地壳上升当作是孤立的,似乎与大地构造没有多大的联系,并且人为地把地形的发育划分为两个阶段——地块的上升和随之而来的对隆升部分的剥蚀,造成了内外两种营力的断然分离,这显然是走了极端的。
在众多的反对者中,首当其冲的便是德国地貌学家瓦•彭克(W. Penck),他对戴维斯的“地理循环”学说进行了颇有建树地挑战(其遗著《形态分析》在他逝世后翌年得以问世),针对戴维斯地理循环与构造地质学的脱离,他承担起研究内外营力于地表各形态的形成过程中相互作用的任务。在关于阿尔卑斯山峰面的研究中,他把地形发展推断为三种可能:在上升迅速而持久的情况下;在上升迅速而短暂的情况下;以及在上升缓慢而持久的情况下,从而创立了山坡梯地学说。但是彭克的理论基础比戴维斯的狭窄,戴维斯不仅研究了常态循环(即侵蚀循环),而且还对海蚀循环、荒漠循环、冰川循环等等进行了研究,但彭克仅仅探讨了侵蚀—剥蚀作用;并且彭克的文字艰涩难懂,使人难以通达其意,当然这些都或许与彭克的英年早逝有关,不过言而总之,反对者并没有从根本上动摇戴维斯的理论体系,更谈不上取而代之了。
2、 新思维的产生——引进数量方法
20世纪50、60年代,地学界掀起了声势浩大的计量运动,数学被引进来处理地理问题。地貌学也不例外,此时人们不再满足于对地表形态单纯的描述与解释,许多地貌学者便开始探索地貌研究定量化的方法,试图定量地描述地貌演化的过程。例如美国地貌学家斯揣勒(1952)提出了面积—高程分析法(The area-altitude analysis),试图用定量的方法来确定戴维斯地理循环的阶段。他运用高程积分曲线,将戴维斯的侵蚀旋回阶段定量化:即当高程积分曲线值S>0.6时,为幼年期地形;当0.35≤S≤0.6时,为壮年期;当S<0.35时,为老年期。还有1963年Culling提出了坡面泥流运动的数学方程式。
Von Neumann曾经指出:“科学不只是为了解释现象,更不只是为了说明一些事情,科学的主要任务是建立数学模型。”因而所有的科学领域都需要数学。但是18世纪思想家康德(L. Kant)把地理学简单地归类于空间科学,他认为:“地理学应研究特定具体事物中的关系,而不是事物抽象的一般特性,并且集中注意于自然的差异性,而不是相似性。”正是康德的这种哲学思想使得相当多的地理学家认为:地理学就是研究分布的学问。所以从某种意义上讲,计量运动便是对地理学区域思潮的反动,但是虽然它也是为了构筑理论模型服务的,不过其运动的核心思想却是在逻辑实证主义指导下的地理学方法论的革命运动:它强调理论标准的明晰性、简单性、普遍性、精确性和可预测性,试图让现代地理学走物理学曾经走过的道路。这便注定了它的必然失败。
单纯传统的数学方法不可能有效地描述复杂的地理现象,这关键在于地理现象具有非欧几何性质,传统的数学方法对它是无能为力的,并且地理系统是一个开放和复杂的巨系统,不可能被轻易地进行约简和建模。复杂性的本质是非线性,而传统的系统分析却主要是建立在线性分析上的。
故此,这场来势凶猛的计量运动经过了短暂的春天后便在70年代中期濒于沉寂。但是由于“文革”的阻碍,使得这场革命运动在国际上失败多年之后才在中国大地上“重演”——重演它的兴起,同时也重演了它的终结。
在计量运动发起的同时,分形理论便开始孕育;而在前者宣告失败之时,分形理论却得以萌发。如前所述,地理学的非欧几何性质即为分形几何性质:地理事物及其现象如山脉、海岸线、城市体系、人口分布等等,无不具有某种意义的分维值性质,并且地理过程的非完全随机性可以借助与分形有关的统计学方法(如R/S分析)和混沌数学等进行处理,所以分形理论便在此时应运而生。
20世纪60年代,分形理论的创始人B.B. Mandelbrot发表了划时代论文——《英国的海岸线有多长》,这标志着分形思想的萌芽。同时可以看出分形理论自诞生之日起就打上了地貌学的烙印。人们开始运用分形方法与原理来研究地表形态及其发生、发展和分布规律,即分形地貌学的创立。地貌分形的特点在于地貌形态具有自相似性,地貌起伏的轮廓线从不同的距离观察,将会发现在水平和垂直的方向上具有不同的变化;一维随机行走(布郎运动)的时间记录也具有相似的特性,而这种记录与地貌剖面起伏类似。基于自相似性的发现人们开始认识到地貌决不是对某一地表单元的简单复制,而是反映了地貌形态在很宽的尺度范围内具有统计上的相似性。当然,地貌分维是变化的,它不仅随标度变化,而且还与空间有关,所以是多分形的,据此学者们便建立了一系列模型。
但就目前而言,人们大多求助于方法论的引进,而对该理论的构建是不足的。把分形理论运用到地貌学中,绝不应是两者简单的相加,或者后者对前者机械的套用,必须认真地探讨两者之间的联系,从而建立起完善成熟的理论,以避免重蹈计量运动的覆辙。
3、理论上的突破——吸取系统论思想
从19世纪开始到20世纪初叶,由于自然科学的飞速发展,科学技术的广泛应用,生产规模急剧扩展,生产过程越来越复杂,科学本身也高度分化,这就要求用一种新的思想、理论与方法,把内容广泛、因素复杂的研究对象作为一个整体加以全面、综合、系统地研究,于是“系统论”又应运而生。
随着系统论的提出,人们开始把研究对象看作是整体和系统,全面地研究该体系中各要素之间的相互联系、相互作用以及该体系和周围环境之间物质、能量的交换过程,从而确定该体系整体运动的规律。地貌学者也开始把地貌单元看作一个系统,综合地考虑所有影响地貌发育的因素,以确定地貌系统中物质和能量的交换过程,从而达到预测其发展趋势的目的。
由于地貌系统演化过程的数学描述与热传导方程相似,里奥普和拜里(1962)把熵的概念引入地貌学中,从而更好地描述戴维斯侵蚀循环的过程和阶段:地貌演化过程中,内力把研究区内的地势抬升,并使底部物质进入此地貌系统中,内力使高度加大,增加热能,使该系统向非平衡方向发展,地貌熵减少,外力作用则使物质侵蚀、搬运,流出该系统,地形便逐渐降低并夷平;若内力作用停止或强度减弱,该系统会趋向平衡熵值达到最大。地貌系统就是内外营力综合作用下不断演化的动态系统。
根据事物的发展总是由量变逐渐积累达到某一界限以后,便会发生质的飞跃。地貌系统也不例外,地貌系统演化过程中,当某一要素量值的变化达到一定限度时,会使得整个系统发生突变,夏姆(1973)把这一限值称之为“地貌阀值”,也可称为地貌临界值。如在河口地区,由于泥沙的不断淤积,使堆积体不断发展,三角洲迅速淤长,河道不断延伸,随着河床的坡降不断递减,河道水流阻力日趋增长,因而河道不稳定性随着这种渐变的积累而不断增加,当达到某一临界之后,便出现分流改道,以寻找阻力最小,最适合于自身畅通的流路,新的河道又开始了它的渐变过程。
虽然这些都具有较多的理论和模式偏向,但并没有发展出具有实际应用价值的研究方法。然而在系统理论的指导下来研究地貌问题,这毕竟是一种理论上的突破。