第一篇:綜合自然地理學教案
《綜合自然地理學》
教 案
目 錄
緒論
綜合自然地理學在地_______________________________________ 4
第一章 綜合自然地理學____________________________________________ 7
第一節 綜合自然地_________________________________________________ 7
第二節 綜合自然地_________________________________________________ 8
第三節 綜合自然地________________________________________________ 10
理科學中的位置 的形成和發展
理學的根基
理學的萌芽
理學的形成
第四節 新中國的綜合自然地理______________________________________________ 11
第五節 綜合自然地理學發展趨______________________________________________ 11
第二章 自然地理環境的整體_________________________________________________ 13
第一節 自然地理環境的整體________________________________________________ 13
第二節 自然地理環境的組__________________________________________________ 13
第三節 自然地理環境的物質循______________________________________________ 15
第四節 地理環境的能量基__________________________________________________ 17
第五節 自然地理環境的空間結______________________________________________ 17
第三章 自然地理環境的地域分_______________________________________________ 19
學
勢
性
性
成
環
礎
構
異
第一節 地域分異及其基本因________________________________________________ 19
第二節 地域分異的尺______________________________________________________ 19
第三節 地域分異規律的相互關______________________________________________ 21
第四章 自然地理環境的時間演化規___________________________________________ 23
第一節 自然地理環境發展的方向____________________________________________ 23
第二節 自然地理環境的節律________________________________________________ 24
第三節 自然地理環境的穩定________________________________________________ 26
第四節 自然地理環境時間演化的基本特______________________________________ 27
第五章 自然區劃理論與方___________________________________________________ 28
素
度
系
律
性
性
性
點
法
第一節自然區劃的原則和方_________________________________________________ 28
第二節 自然區劃的等級系__________________________________________________ 30
第三節 景觀(自然地理區____________________________________________________ 32
第四節 山地自然區劃研____________________________________________________ 34
第五節 自然區別單位的類型研______________________________________________ 34
第六節 自然區劃調查和報告編寫方__________________________________________ 35
第六章 土地的分級、分類和土地評___________________________________________ 36
第一節 土地問題和土地科__________________________________________________ 36
法
統)
究
究
法
價
學
第二節 土地分級研________________________________________________________ 37
第三節 土地分類系統——土地類型__________________________________________ 41
第四節 土地類型調查和制圖方______________________________________________ 42
第五節 土地分等研________________________________________________________ 43
第六節 土地結____________________________________________________________ 44
第七章 人類與地理環境的關_________________________________________________ 46
第一節 人類與自然環境關系的基礎與發展階__________________________________ 46
第二節 人類與自然環境關系的深____________________________________________ 46
究
學
法
究
構
系
段
化
第三節 人類與環境的協調發展 ________________________________________________ 47
緒論 綜合自然地理學在地理科學中的位置
一、綜合自然地理學的研究對象及其特征
1.綜合自然地理學的研究對象
地理學就是研究地理環境的科學。作為地理學研究對象的地理環境,是由自然地理環境、經濟地理環境和社會文化地理環境相互重疊、相互聯系所構成的整體。自然地理環境是由地球表層各種自然物質和能量所組成,具有地理結構特征并受自然規律控制的地理環境部分。經濟地理環境是在自然環境的基礎上由人類社會形成的地理環境部分,主要指自然條件和自然資源經人類利用、改造后形成的生產力的地域綜合體,包括工業、農業、交通和城鎮居民點等各種生產力實體。社會文化地理環境是人類社會本身所構成的地理環境部分,包括人口、社會、國家以及民族、民俗、語言、文化等方面的地域分布和組合結構,還涉及社會上人們對周圍事物的心理感應和相應的社會行為。
對應于上述地理環境的三部分,地理學可分為三個主要的學科,即研究自然環境的自然地理學、研究經濟環境的經濟地理學和研究社會文化環境的社會文化地理學(即狹義的人文地理學)。
自然環境分為天然環境和人為環境。天然環境是指那些只受人類間接的或輕微影響的,而原有自然面貌基本上未發生明顯變化的原生自然環境。如極地、高山、大荒漠、大沼澤、熱帶雨林、某些自然保護區以及人類活動較少的海域等。人為環境是指那些自然條件經受人類直接影響和長期作用之后,自然面貌發生重大變化的次生自然環境。如農業、工業、城鎮等開發利用地區。人為環境具有二重性:從自然屬性方面來看,這種地域是次生的自然環境;從經濟屬性方面來看,這種地域則由于參與生產力地域綜合體的構成而屬于經濟環境(或稱經濟地理環境)。人為環境的成因及其形式,主要取決于人類干預的方式和強度。然而它自身的演變和作用過程,則仍受制于自然規律。因此,人為環境和天然環境統稱為自然地理環境。
自然地理環境是地球表層的大氣、水、巖石、生物以及其他派生的自然物質共同組成的整體。因此,自然地理環境也稱為自然綜合體或景觀。這樣一個物質整體,它與外界環境保持著不斷的物質和能量的交換,使其內部維持著有序的結構和穩定的功能,成為具有耗散結構的開放體系。因此,自然地理環境也可視為自然地理系統。
關于自然地理學的研究對象,許多地理學家曾使用不同的術語來表達。表述的字眼以及所指的空間范圍盡管不盡一致,其所指的客觀實體卻是基本相同的。這些術語主要有:地理殼(a.a.格里哥里耶夫)、景觀殼(c.b.卡列斯尼克、m.m.耶爾莫拉耶夫)、地理圈(д.л.阿爾曼德)、景觀圈(ю.k.葉夫列莫夫)、表成地圈(a.г.伊薩欽科)、生物發生圈(и.m.查別林)等,或者直接稱為地球表層(л.и.布羅烏諾夫)。牛文元近年又提出了“自然地理面”的新概念。
2.自然地理環境的厚度
有一類觀點趨向于把自然地理環境的界限劃定在一個巨大的空間范圍。這類觀點主要為原蘇聯地理學者所提出。а.г.伊薩欽科認為地理殼的上限在對流層頂,下限在沉積巖石圈的底界(陸地上約在地面以下5-6千米,海洋上在海底以下約4千米)。因為對流層和水圈參與著太陽所能引起的地理殼的積極的物質循環,沉積巖則是由所有三個無機圈和有機體的相互作用的產物,而從對流層到沉積巖石圈的范圍也是生命有機體可能生存的區間,而在這一區間之外,自然地理環境的內部聯系就顯著減弱了。
另一種觀點把自然地理環境的界限劃定在較小的空間范圍。這一觀點以我國地理學者牛文元為代表。他認為原蘇聯地理學家劃定的界限和范圍偏大而流于空泛。他根據所研究問題的特點以及討論時的方便,把自然地理環境限于一個較薄的空間內,視之為一個開放性的系統,取名“自然地理面”。自然地理面的上限放在地表向上約50-100米的近地面邊界層頂,而下限放在太陽能量影響地表的終止線(其深度在陸地下面約25-30米,在海洋可達100米的深處)。理由是,在近地面層空氣運動以亂流處于主導地位,支配著這里與其上的大氣層的物質和能量交換;在陸地上以太陽作用為外力作用的代表,自然地理面的下限不應超過外力對地球的作用深度。
還有一種觀點也是我國地理學者提出的。陳傳康認為地理學所研究的范圍界限不應作硬性規定,硬性規定一個厚度未必都符合客觀實際,而應視研究問題的性質有相應的變化。通常隨研究范圍的不同,牽涉
的厚度也不同。研究小范圍的問題,所涉及的厚度就應薄;研究大范圍的問題,厚度就應大;全球性的問題,才可能涉及到所謂地理殼的厚度。
總而言之,關于自然地理環境的范圍和邊界至今仍是一個值得探討的科學問題。但就全球尺度的自然地理環境而言,目前大多數自然地理工作者基本接受了а.г.伊薩欽科的劃法。而在具體的研究中,陳傳康的觀點是值得重視的。
時間尺度也應隨研究范圍而有所差別。研究范圍小,時間尺度就短,沒有必要追朔到遙遠的地質年代;研究范圍大,就要考慮更長的時間。總之,厚度和時間尺度都應靈活掌握。
3、自然地理環境的基本特征
地球表層這一自然地理環境,與地球高空和內部明顯不同,具有六大特征:
l)地球的外能和內能作用顯著。以太陽輻射為代表的地球外能,除小量被高空大氣吸收和被云反射回太空外,其余都投射到地球表層,并在這里發生多方面的轉化與傳輸,成為自然地理環境中各種過程的主要能源。而以地熱和重力為代表的地球內能也進入地球表層。內外兩種能量在自然地理環境中相互疊加、共同作用,支配了整個自然地理環境的功能、結構及動態發展。
2)同時存在著氣液固三相物質和三相圈層的界面;自然地理環境中三相物質并存,而又以同心圈層分離形成一定界面:在陸地表面是固態圈層和氣態圈層的界面,海洋表面是液態圈層與氣態圈層的界面,海洋底部是液態圈層與固態圈層的界面,海洋和陸地邊緣部分是特殊的氣、液、固三態圈層的界面。在這些界面之間,三相物質既相互分離,又相互接觸滲透,發生著多種形式的物質交換和能量轉化的過程。(在界面上存在復雜的“界面作用”)
3)具有本身自我發展的產物;例如生物、風化殼、土壤層、地貌形態、沉積巖和粘上礦物等。這些物質和現象都是地球表層特有的,通常稱為表成體。
4)各圈層之間進行著復雜的物質、能量交換和循環,如水循環、化學物質循環、地質循環等。在交換和循環中還伴隨著信息的傳輸。地球表層物質能量轉化過程的強度和速度都比地球其他各處大,表現形式也更復雜多樣。
5)地球表層存在著復雜的內部分異,其各部分的特征差別顯著,在極小的距離內都可能發生變化。這種分異除了表現在水平方向上外,也表現在垂直方向上。各級自然綜合體或地理系統的形成,就是地域分異的結果。
6)是人類發生發展的基本環境
自然地理環境是人類誕生、生存和發展的環境,也是人類集中活動的空間。雖然人造衛星和星際航行事業的發展,使人類的環境超出地球表層的范圍,人可以進入高空和宇宙空間,但是現代航天技術沒有從本質上擴大人類的生存環境。在這個意義上,它的成就只不過是在宇宙空間維持著類似于人類在地球的必要生存條件,而使人的足跡印在外星球上。從根本上說,自然地理環境始終是人類各種活動的基本空間。
上述特征表明,自然地理環境不是大氣、水體、巖石和生物等各種物質成分的機械湊合(就如同食糖不等于碳、氫、氧的混合物那樣),而是一個復雜的具有自己獨特性質的物質體系--自然綜合體。
二、地理學的學科劃分和綜合自然地理學在地理學中的地位
1.地理學的分科
現代地理學是一個科學體系。地理學傳統的學科結構劃分是一個二維的平面分類系統。它不足以全面地反映地理學整個科學體系。為此,需要建立三維的立體分類系統。
地理學的系統從研究對象看,地理學可以分為:①研究自然地理環境的自然地理學;③研究經濟地理環境的經濟地理學;③研究社會文化地理環境的人文地理學。三者的研究對象組合起來便是地理環境,這是地理學研究的整體的對象。
從研究層次看,地理學可分為:①研究整個地理環境綜合特征的綜合地理學;②分別研究自然地理環境、經濟地理環境和社會文化地理環境的整體特征的綜合自然地理學、綜合經濟地理學和綜合人文地理學;③分別研究上述三種環境中各組成要素的部門地理學,如部門自然地理學、部門經濟地理學和部門人文地
理學。
從研究領域看,地理學可分為:①理論性的理論地理學研究,即基本原理和方法論的闡述;②應用性的應用地理學研究,即應用理論和具體方法的闡述;③區域性的區域地理學研究,即運用上述兩種理論和方法對特定區域進行具體的研究。
現代地理學可以從四個方面劃分學科:即1)三分法:地理學分為自然地理學、經濟地理學和社會文化地理學即狹義人文地理學。2)三層次:即部門地理、一級綜合和二級綜合地理三個組織水平。3)三重性:即分為理論、應用理論、區域實踐研究等三個程序。4)三時段:即分為古地理學、歷史地理學、時間地理學(指現代過程的地理研究)
2.綜合自然地理學在地理學中的地位
綜合自然地理學從“三分支”來看,它屬于自然地理學范疇;從“三層次”來看,它又屬于部門綜合的層次;從“三重性”來看,它包括綜合理論研究(如整體性規律、時間演替規律、地域分異規律等)、綜合應用研究(如農業土地類型、農業自然區劃等)和綜合區域研究(如中國土地類型、中國自然區劃等)。
部門自然地理學、綜合自然地理學和區域自然地理學的關系:
部門自然地理學研究組成自然地理環境的某一要素,即研究這個要素的組成、結構、時空動態和分布等特征和規律。如氣候學、水文地理學、地貌學、植物地理學和動物地理學等。綜合自然地理學研究自然地理環境的綜合特征,即把自然地理環境作為一個整體來研究。著重研究其整體的各組成要素及各組成部分的相互聯系和相互作用的規律。區域自然地理學研究一定區域自然地理環境的某個組成要素和自然地理環境的綜合特征,即對區域的部門情況和區域的綜合情況進行研究,故可分為區域部門自然地理和區域綜合自然地理。前者如區域氣候、區域水文、區域地貌、區域植被、區域動物等,后者對某一具體區域進行綜合自然區劃和土地類型的研究。綜合自然地理學、部門自然地理學和區域自然地理學三者既相互獨立,又相互聯系,構成自然地理學的整體。
三、綜合自然地理學的任務
綜合自然地理學著重研究自然地理環境的綜合特征。具體而言,本學科的任務主要有下列幾方面:(l)研究自然地理要素(地貌、氣候、水文、土壤、植被和動物界等)的相互關系,彼此之間的本質聯系和作用效應。
(2)研究自然地理環境的動態,從整體上闡明它的變化發展規律,預測其演替趨勢。
(3)研究自然地理環境的空間分異規律,劃分不同等級的自然綜合體。
(4)確定自然綜合體的特征及其開發利用方向,參與經濟建設的自然條件和自然資源評價,為因地制宜地利用和改造自然服務。
(5)揭示人類與自然地理環境的關系,闡明人類與自然地理環境協調發展的正確途徑。
第一章 綜合自然地理學的形成和發展
綜合自然地理學是一門年輕的科學,其理論體系的確立只是晚近幾十年的事情。然而綜合自然地理學賴以奠基的地理學卻是一門十分古老的科學。鑒于科學發展的歷史繼承性,要研究結合自然地理學的形成和發展,就必須追溯地理學的發展史。在整個歷史進程中,地理學經歷了古代地理學、近代地理學和現代地理學三個發展時期。綜合自然地理學依從著它的母體也有三個相應的發展時期(見表1.l)。
第一節 綜合自然地理學的根基
一、古代地理知識的積累
從遠古到18世紀地理大發現,地理學仍處于它發展的最初階段,即搜集和積累材料階段。這就是地理學發展史上的古代地理學時期。
我們祖國是古代世界一個獨立發展的地理思想發祥地。中國的古代地理思想源遠流長,一脈相承,在世界科學史上有著極其光輝的篇章。在我國古代有許多有關地理的著作,包含著豐富的綜合性的區域自然地理內容。
《禹貢》,它是我國現存最古文獻《尚書》中的一篇。作者不詳,約成書于公元前5世紀。《禹貢》以山岳河海作界,把全國分為九州(冀、兗、青、徐、揚、荊、豫、梁、雍),并對各州的山嶺、河流、湖澤、土壤、物產、貢賦、交通等記述詳細。從地理學發展史來看,《禹貢》是我國乃至世界上最早的自然地理區劃的典型。
《管子·地員篇》,它是后人托名春秋時代齊國管仲的著作。成書約在公元前3世紀。其前半部根據地勢高低和地貌形態差別,把土地分為瀆田(大平原)、丘陵和山地三大類,然后又按地表物質組成、中小地貌形態及其他自然特征的差異分出次一級的土地類型;后半部專論土壤,按土壤肥力和宜耕性把土壤逐級劃分為上中下三等,這是世界上最早的土地分類和土地分等著作。
東漢班固(公元33-92年)編著的《漢書》開了我國史書中“地理志”的先河。它以疆域政區為綱領,詳細記述了我國西漢的行政建置、戶籍人口、山川水澤、物產資源、民間風俗等等。其著述體例成為后代地理志的模范。
宋代沈括(公元1031-1095)所撰《夢溪筆談》內容廣博,是反映我國當時科學水平的一部科學巨著。所記自然地理方面的材料雖不算多,但足見作者對自然地理現象觀察入微、探索至深的科學精神。這本著作敘述了海陸變遷的事實,說明了地殼的變動,并用河流沉積作用加以合理解釋;對河流的侵蝕作用有相當正確的認識,且比歐洲人要早600余年;在氣候方面也有慎密的觀察和正確的闡述,提出了一些物候見解,并注意到山地氣溫的垂直。
明末的《徐霞客游記》匯集了作者徐霞客(公元1586-1641)對祖國長期而廣泛旅行觀察所得,具有很高的科學性。其考察地理現象的方法,以及比較各地特征的結論,都超越了一般欣賞性的游記。作者視
野寬廣,對河流的侵蝕作用、各地巖石特征、騰沖火山現象、我國西南的巖溶現象等都有精確的記載;對山地植被垂直變化的觀察比沈括更為細致,闡述更為精采;對石灰巖地貌的分布、類型及其成因的科學記述,無疑是國際上有關文獻的先驅,部分見解幾乎接近于西方地理學在18世紀初的水平。
在西方奴隸社會時期,地理學家中最杰出的代表是埃拉托色尼(eratosthenes,公元前273-前192)、斯特拉波(strabo,公元前64-公元20)和托勒密(ptolemy,公元90-168)三位先驅。他們的地理著作確立了古代地理學的知識領域。
古希臘學者埃拉托色尼在兩千多年前用“地理學”一詞作為書名,寫了一本關于已知世界和地球基本知識的著作。書中論述了地球的形狀和大小,以及當時已知世界的地理情況。埃拉托色尼繼承了亞里士多德的思想,把地球表面分為五帶(熱帶、南北溫帶和南北寒帶)。他還把世界分為歐洲、亞洲和利比亞三個主要地區,并繪制了反映當時世界的地圖。由于埃拉托色尼第一個創造了“地理學”這一術語,而被后人稱作“地理學之父”,他開創了以數理地理為研究中心的學派,被后世成為“宇宙派”。
斯特拉波是杰出的古羅馬地理學家。其代表作《地理》一書共十七卷之巨,詳細記述了以羅馬為中心的已知世界,為地方志的發展奠定了基礎,被后世成為“博雜派”的創始人。斯特拉波認為:“研究地理學不僅要研究各國的大小和形狀,而且要觀察它們之間的相互關系”。
奴隸社會時期最后一位出色的地理學家是托勒密。托勒密把地理學分為地理學和地志學兩部分,認為地理學把地球作為整體來研究,它反映的是最本質的東西,能使我們看到整個地球的一般圖景;而地志學則是詳細描述個別國家,給我們提供的僅是許多個別的單一畫面。他還指出,地理學同時包括數理地理和制圖地理學。托勒密所著《地理學指南》一書就用了專門篇幅論述了地圖投影,并繪制了當時最為詳細且影響深遠的世界輪廓圖。由于當時沒有更確切的名稱,因此這幅圖就被稱為“托勒密”。托勒密的《地理學指南》連同這幅圖,一直到地理大發現時代仍是地理學的基礎。
自公元5世紀西方進入封建社會以后,直到15世紀,是漫長而黑暗的中世紀。封建的宗教教會在這個歷史時期起了扼殺一切進步事物的反動作用。
二、地理大發現的影響
15世紀后半葉,西歐資本主義因素漸漸膨脹,貿易活動的增強。
地理大發現以上述三個事件為主體,極大地刺激了地理學的發展。人類的地理視野幾及整個地球表面,空前大量的新資料紛至沓來;古代對未知世界的各種臆想,被不斷消除;新發現的國家和土地得到了描寫,并在地圖上確定下來;科學的地圖投影法出現(如墨卡托投影),使世界地圖第一次接近了精確。通論地理學開始出現了。在所有當時的地理著作中,最有價值的是17世紀荷蘭地理學家瓦倫紐斯(varenius,1622-1650)的《地理學通論》。其主要觀點是:①第一次提出了比較接近現代地理學的研究對象--地球表面,即“陸界”、“水界”和“天界”;②第一次明確提出了地理學應分為兩類進行研究--研究整個地球表面的“普通地理學”和研究地球局部地區的“特殊地理學”;③第一次把哥白尼、開普勒、伽利略的學說引進地理學來探討數理地理問題;④反對把地理學作為是描述性科學的看法,而用自然界是統一的思想把當時積累下來的有關氣候、海洋、地形等知識作為一個統一的物質體系來論述,并指出水界與陸界是互相滲透的。瓦倫紐斯上述的地理觀念是劃時代的,它成為以后綜合自然地理思想萌發的重要理論先導。可惜他的思想超越了他的時代,而沒能產生顯著的影響。
第二節 綜合自然地理學的萌芽
從18世紀末到20世紀初,地理學以新的姿態經歷了它的近代發展時期。在這個時期內,自然地理學作為一門科學而確立了,綜合自然地理學也開始了它的萌芽階段。按照近代地理學的發展特點,我們分為兩個階段論述。
一、地理學轉折時期自然地理學的延生
18世紀末到19世紀中葉,西方地理學正處于從搜集資料的感性認識階段到整理資料的理性認識階段的偉大轉折之中,古代的描述性上升為近代的解釋性。這個時期,唯物主義和唯心主義這兩種本質不同的世界觀和方法論滲入到地理解釋中,從而影響著新地理觀念的形成。
到了19世紀,古代“宇宙派”和“博雜派”已經明顯地發展為近代地理學的兩大分支自然地理學和人文地理學。兩位杰出的德國地理學家亞歷山大·馮·洪堡(alexandervon humboltt,1769-1859)和卡爾·李特爾(carl ritter,1779-1859),以他們富有創造性的工作揭開了近代地理學的新篇章。
李特爾繼承和發展了“博雜派”的思想,著有《地學通論》一書。李特爾的地理思想深受唯心主義的影響,但也不能低估他對科學的積極貢獻:①他把自然現象和人類活動結合起來研究,強調變化中的“人和自然的統一”;②他把地球表面作為人類活動的舞臺,認為地理學是研究人類住宅的地球表面;③他把古代的地志學發展成為人文地理學。然而,李特爾用唯心主義的觀點來解釋人地關系,認為自然環境對人類社會的發展起著決定性作用。這一觀念被他的追隨者發展為“地理環境決定論”,在地理學界頗受批評。
洪堡則繼承和發展了“宇宙派”的思想,并以他大半生的精力創立了一門科學的自然地理學。關于洪堡對地理學發展的主要成就,我們從下面幾個方面分析:
(1)創立了多種重要的自然地理研究方法。主要的有:①氣候要素的平均值法--利用氣候要素的平均值來說明一地的氣候特點;②氣溫的高度換算法--把地面氣溫換算成海平面氣溫;③等溫線法--用等溫線來表示氣溫的水平分布,并首次繪制了北半球的等溫線圖;④剖面圖法--利用地形剖面圖研究山區的地理情況;⑤比較法--運用比較法去分析地理規律。
(2)發現了一系列自然地理規律。①他根據因果關系原則和綜合原則,揭示了自然地理環境的綜合性和區域性的特點;②他對大陸的內部地區和沿海地區的氣候作了詳盡的對比,分析了大陸東西兩岸地區氣候的分布規律;③他通過分析氣候條件與植物分布和地貌的關系,發現了植物的水平分布和垂直分布規律,為自然地帶性學說奠定了基礎。
(3)洪堡明確指出了自然地理學研究客體的綜合特征。他認為:“對于自然界理智的觀點,就是自然界是由多種形式和成分綜合的統一體,它是各種自然現象和自然力量活的總和。”“我們的動機永遠是企圖揭開外部世界各種現象的普遍聯系及自然界作為一個整體是怎樣在內部力量的作用下運動和發展的。”洪堡這些精辟的論斷已經閃耀出綜合自然地理思想的光輝。
二、地理學分化時期綜合自然地理學的萌芽
到了19世紀后半期,隨著科學的進展,對特定領域中專門對象的分析研究不斷加深,于是新學科不斷涌現,舊科學不斷分化。這個時期被稱為“科學之母”的地理學除已分化為自然和人文兩大學科以外,自然地理學又發生更進一步的分化。如氣候學、水文學、地貌學、土壤學、植物學等等新興學科相繼地獨立出去了。這個時期,地理學的研究對象仿佛不存在了,自然地理學的研究對象也仿佛不存在了,地理學和自然地理學陷入了危機之中。
面對危難,一些地理學家消沉了,但另一些地理學家則竭力尋求擺脫危機的道路。以拉采爾(friederich ratzel,1844-1904)、赫特納(alfred hettner,1859-1941)為代表的一批德國地理學家沿襲李特爾的“統一”觀念,開創了“統一地理學”道路,企圖以此確立地理學的科學地位。
杰出的德國地理學家李希霍芬(ferdinandvon richthofen,1833-1905)則用綜合的觀點研究自然界,試圖復活地球表面整體性的概念。其主要觀點有:①地理學必須限于研究地球表層,即巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互接觸的地方;②首先把世界看作是一個整體來研究,同時還要考察地球表面的更細小片段。他認為地球表面是由許多區域組成的,把這些區域并列到一起就構成了整體。在進行區域研究時,他把地表劃分成大小有序的不同區域,然后分別施以不同方法來研究;③地球表面的任何一個區域是自然多要素的集合體,對它們必須進行全面地描述;④區域地理不限于單純地描述獨特現象,還要尋找現象發生的規律性,提出假說,闡明特定地區各種事物的相互因果關系。從上述的觀點不難看出,李希霍芬不僅繼承了洪堡的地理學思想和研究方法,而且發展了洪堡的綜合自然地理學思想。
也是同一時代的俄國地理學家道庫恰耶夫(b.b.дokyчaeв,1846-1903)對自然地理綜合性研究的貢獻更為突出。他最初是位土壤學家,這方面的研究使之發現了一個新的歷史自然體--土壤。他把土壤看作是地表自然因素綜合作用的產物,是自然的一面鏡子,由此他看到了整個自然界相互聯系、互相制約的本質特征。首先,他創立了自然地理綜合體的概念,認為地表的一切自然組成成分(地形和地表巖石、氣候、水、土壤、有機體群聚等)都是密切地相互制約、相互作用著,并作為一個復雜的物質體系的一部
分而不斷發展著。其次,他開創了自然地帶學說,在《論自然帶學說》一文中他指出:整個無機界和有機界,從其一般性質來看,都帶有顯著的鮮明的世界地帶性特征。這種世界性的自然地帶,便是一級(最大的)地理綜合體的例子。最后,他強調了為論證自然地理綜合體而建立一門特殊科學的必然性。這一門在道庫恰耶夫的思想中呼之欲出的新科學,正是后來形成的綜合自然地理學。
綜上所述,隨著科學分析研究加深而導致自然地理學在19世紀末葉以來出現了分化獨立的變化后,在20世紀初又由于以李希霍芬和道庫恰耶夫為代表的地理學家的巨大勞作,而開拓了新的綜合研究的方向,重新確立了自然地理學的科學地位。
第三節 綜合自然地理學的形成一、景觀學派與普通自然地理學派
李希霍芬和道庫恰耶夫開創的綜合自然地理方向,在原蘇聯得到迅速發展,并在本世紀的20到50年代逐漸形成比較完整的綜合自然地理學。在這一發展過程中,由于地理學家研究的側重點不同而出現了兩大學派。
1.景觀學派
景觀一詞源于德文landschaft(原意:地方風景),它作為地理概念也最先出現于德國。在德國曾出現過以帕薩格(s.passarge,1867-1958)為代表的景觀學派。但原蘇聯的景觀學派直接建基于道庫恰耶夫的自然地帶學說,而由貝爾格(л.c.бepг,1876-1950)在其論著中加以創立。貝爾格于1913年明確指出:正是景觀是地理學的研究對象,景觀學就是地理學。在以后(十月革命后)的發展中,景觀學逐漸成為原蘇聯自然地理學的主要研究方向。這一學派側重于研究地表局部(地域)的地方性地理特征。其主要觀點是:①景觀是各自然要素有規律結合所形成的具有獨特特性的地段;②景觀是自然帶的組成部分,而自然帶是同一類型景觀分布占優勢的地域,亦即景觀帶;③景觀是自然地理學的研究對象。由于景觀學派過分強調研究地表局部的規律性,甚至認為景觀學就是自然地理學,因此忽視了地球表面客觀存在的一般規律性的研究。景觀學派這一缺陷,恰好由普通自然地理學派的研究所彌補。
2.普通自然地理學派
在景觀學發展的同時,俄國少數地理學家側重于研究地表的整體結構及其發展變化的一般地理規律,并形成了普通自然地理學派。這一學派的代表者有布羅烏諾夫(и.л.броунов),他在《自然地理學教程》一書中提出如下觀點:①自然地理學研究地球現在的面貌,即研究作為生物活動場所的地球表殼;②地球表殼是由幾個同心圓殼所組成,即巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈。所有這些殼(物質圈層)在很大程度上相互滲透,并通過它們的相互作用決定著地球的外貌;③研究地球表殼各圈層的相互作用,是自然地理學最重要的任務之一。但是正如景觀學派輕視了地表的一般地理規律性一樣,普通自然地理學派則輕視了對地方性的、區域的自然地理規律性研究。在當時,這兩大學派曾進行了針鋒相對的論戰。然而,排除了這兩門學派在各自研究方向上的片面性,則可看到兩者正確的一面共同構成了綜合自然地理學的基本理論。這兩大學派都對綜合自然地理學的形成作出了杰出的理論貢獻。
二、綜合自然地理學理論體系的形成 從上文我們看到,在俄國十月革命前后(尤其是在原蘇聯社會主義建設時期)綜合自然地理學在理論上有了長足的發展,但是這些理論成就大多局限于各學派的片面認識之中。只是到了本世紀40年代以后,在當代原蘇聯地理學家卡列斯尼克(c.b.kaлecник)、伊薩欽科(a.г.иcaчeнko)等人的有關著述中,綜合自然地理學的理論體系才有了較為完整的體現。1947年,卡列斯尼克出版了他的名著《普通地理學原理》。這本標志著普通自然地理學發展高峰的著作,比較注重各自然要素的相互關系,還特別辟有專門章節討論地理殼的綜合特征:人類與地理環境、地球景觀殼的發展、地球的一般地理規律和地理景觀等等。這些論題都包含著綜合自然地理學的基本內容和基本原理。伊薩欽科在1957-1959年間來我國講授“自然地理學原理”,系統地敘述了原蘇聯綜合自然地理學的基本理論問題:地域分異規律、景觀學說、自然區劃理論。伊薩欽科這次講學活動,不僅打開了我國當代綜合自然地理研究的局面,而且使綜合自然地理學的理論更系統化了。他的講稿后來編印成書,至今仍是本學科一本極有參考價值的文獻。
至此,我們已經看到作為一門科學的綜合自然地理學完全確立了。這門學科具有深厚的歷史基礎和漫長的發展過程,卻以年輕力壯的身姿躋于現代科學之林。
第四節 新中國的綜合自然地理學
在我國,綜合自然地理學作為一門比較完整的自然地理學分科是新中國成立以后的事情。解放后,由于引進原蘇聯地理學理論和為了適應國民經濟發展的需要,綜合自然地理學的理論研究和實踐工作迅速鋪開,并取得可喜成果。從此,湮沒千年的我國古代綜合自然地理思想,在新時代的地理工作者身上重新發揚光大。
1.1959年以前
50年代末,開始提出綜合自然地理的方向。1957-1959年,a.г.伊薩欽科來我國講學,系統地介紹了原蘇聯綜合自然地理學的理論,并為我國培養了一批綜合自然地理工作者。這批學者至今仍是我國綜合自然地理學研究的中堅力量。在實踐方面,為適應經濟建設開展了區域綜合開發和區域規劃工作。首先進行了涉及各種自然資源的大規模綜合考察,如對青藏高原的自然資源考察及自然條件垂直性研究、西北地區高山冰雪資源及其開發利用的調查研究、黑龍江流域和海南島的土地資源調查、華南熱帶生物資源的綜合調查與開發利用的研究等等。在此基礎上,1953-1954年和1956-1959年進行了兩次自然區劃的研究工作,產生了由羅開富主編、中華地理志編輯部擬定的全國自然區劃方案(1954)和由黃秉維主編、中國科學院自然區劃工作委員會編制的全國綜合自然區劃方案(1959)。上述一系列活動促進了我國綜合自然地理學在自然區劃方面的巨大發展。
2.1959-1966年
自然區劃研究進一步發展:1961年,任美鍔、楊紉章針對1959年的方案提出了不同的看法,并在區劃理論問題上發表了見解,使自然區劃工作的研究更為廣泛。1963年,出現了侯學煜以發展農、林、牧、副、漁業為目的的自然區劃方案,并就各個自然區農業的生產配置、安排次序、利用改造等方面提出了輪廓性的意見。同時,在全國綜合自然區劃的基礎上,各省(區)、專區及部分縣都做了不少綜合自然區劃的工作。同時,1959-1963年間,在中國地理學會組織推動下,召開了幾次全國性學術討論會。在實際工作的基礎上,對景觀學和自然區劃的原則、方法、等級單位系統等進行了理論上的探討。開展土地類型的科學研究:從理論和方法上對土地類型進行研究,是在學習原蘇聯景觀學的基礎上展開的。1959年,中山大學自然地理進修班在廣東鼎湖山進行景觀調查和大比例尺制圖,是最早的土地類型研究嘗試。全國范圍的土地類型研究工作,主要出現在1960年至1966年間。1963年在地理學會召開的學術會議上,已經出現一批研究土地類型的著作。此后,開始在全國幾個有代表性地區--南亞熱帶的廣東、暖溫帶的北京、溫帶東部的吉林和黑龍江、溫帶半干旱和干旱地區的幾個內陸沙地進行了土地類型研究的試點工作。這些工作是解放后我國土地類型研究的主要部分。總之,這個時期我國綜合自然地理的研究空前活躍,達到了一個高潮。
3.1977年以后
十年浩劫,綜合自然地理學的研究轉入低潮。1977年起重整旗鼓,綜合自然地理工作者重新歸隊,高等院校地理系陸續重新開設綜合自然地理學原理的課程,綜合自然地理的研究和實踐工作再度蓬勃展開。這個時期,綜合自然地理學研究的一個主要方面是深入開展土地類型研究,這是密切配合全國農業區劃而展開的一項重要工作,同時也是為進一步研究土地類型與自然區劃兩者銜接問題創造先導條件。這個時期還注重吸收國外綜合自然地理研究的新方法和新技術,主要有系統論方法、數學方法和遙感技術。這對于現代綜合自然地理學在我國的發展有著深刻的影響。
第五節 綜合自然地理學發展趨勢
經過幾個發展階段的綜合自然地理學,目前正醞釀著新的突破,其主要發展趨勢是:
一、現代觀測和分析手段的應用
把遙感技術和數學分析方法應用于地理研究,是現代地理學發展的一個明顯趨勢。其中前者包括航空攝影、雷達、紅外成像、衛星圖像等的新觀測技術。其意義,一可從廣度和深度上擴大人們的地理視野;
二可獲得自然環境的綜合信息(這對于自然區劃和土地類型研究具有重要意義);三可獲得自然地理現象的動態信息(在短期內提供大范圍的對比資料,對分析和預測自然環境演化尤其必要);四可改進野外調查和制圖方法。因此,有效地應用遙感技術的研究得到了廣大自然地理工作者的高度重視。同樣地,他們對把數學方法應用于地理分析,也傾注了很大的熱情。傳統地理學偏重于定性研究,而缺乏定量分析。本世紀60年代以來,數學方法開始滲入地理研究領域,曾引起所謂“計量革命”。綜合自然地理學應用多元分析、系統分析、數量分類、集合論、概率統計分析以及模糊數學等數學方法武裝自己,將可逐步從原先對表象的描述及定性分析轉入朝看抽象概括和數量表達的方向上發展,使定性方法和定量方法結合起來,并可借助電子計算機建立數學模式,進行模擬試驗,使綜合自然地理學跨入地理預測的新時代。目前,這些現代觀測和分析手段在本學科的應用研究正蓬勃展開,方興未艾。這將極大地促進綜合自然地理學理論探討和應用研究兩方面的發展。
二、加強基本理論的研究
盡管綜合自然地理學發展迅速,但其基本理論從道庫恰耶夫演進到卡列斯尼克和伊薩欽科以后,再沒有重大突破,而且傳統的理論還存在著分歧和不成熟的地方。因此,加強理論研究是綜合自然地理學發展的一個基本方向。這方面的工作目前主要從以下兩方面著手:一是把物理學和化學的有關理論引入自然地理過程的研究之中(其中涉及數學方法的運用)。例如,運用傳導理論、熱力學理論、化學元素遷移理論等來描述自然客體的能量轉換和物質遷移活動,從而建立自然地理過程的物理、化學機制;二是以系統論的理論和方法為指導,把自然地理環境作為一個系統加以綜合研究(同樣涉及數學方法的運用),從而把傳統的要素分析上升為系統分析。上述兩方面工作的進展,有助于利用電子計算機對自然地理過程和現象進行較精確的表達、模擬和預測。因此可以預見,綜合自然地理學的基本理論將會比較精密和比較完整地納入一個統一的基礎上,有可能出現新的突破。
三、開展實際應用的研究
把綜合自然地理學的理論應用于實際,為社會建設服務,是本學科發展的根本動力和根本方向。目前開展的應用研究既有傳統內容,也有新的課題,可歸納為下列三方面:
l.區域的研究
開展區域研究是綜合自然地理學理論聯系實際,為建設服務的重要銜接環節之一。這方面的應用研究主要包括區域的綜合開發和區域的規劃。總目的是因地制宜,合理利用自然資源。傳統上,綜合自然地理學對區域的研究已取得了可喜的成績,今后在新技術、新方法、新理論的武裝下必將取得更大成果。
2.環境問題的研究
近20年來,隨著社會經濟建設的發展,環境問題日益嚴重,甚至成為舉世矚目的國際性問題。從地理學角度可把目前的環境問題歸納為:第一環境問題,即由自然原因(如火山、地震等)造成對環境的破壞;第二環境問題,即由人為原因(如過度墾殖、過度排廢等)造成環境的惡化。綜合自然地理學研究環境問題,就是用系統論的觀點研究遭到破壞和惡化了的自然環境的變化趨勢,以及如何有效地改善和調控,使之達到最優狀態,并能穩定地保持下去。
3.地理預測的研究
地理學的發展。業已由記述到解釋,而向著預測階段推進。現在不少國家,包括我國,在進行較大規模的工程項目之前,都要求事先進行地理預測研究,分析和預測其造成環境的可能變化。雖然這方面研究還處于起步階段,但已顯示了綜合自然地理學在應用研究上的廣闊前景。目前地理預測的研究逐漸呈現了“模式化”的趨向,也就是對自然地理過程和現象模擬,判斷其發生的時間、演化的序列、過程的強度和結果。顯然,這種預測能力的實現,必須建立在地理研究的新技術、新方法和新理論的基礎之上。聯系前述,我們不難發現,綜合自然地理學的三個發展趨勢是有機聯系、相互影響而發展著的。
第二章 自然地理環境的整體性
第一節 自然地理環境的組成 地球表層的自然地理環境是地球的一部分,它的形成和發展始終受到宇宙因素的作用,主要是太陽輻射的作用。在目前的日地距離上,地球形狀及地球自轉軸對黃道面的傾斜等也起作用。另外,地理環境本身及其各要素也起著直接的、重要的作用。
自然地理環境的物質組成,可能包括著地球所有的化學元素種類。從宏觀的角度可以把自然地理環境的物質成分概括為四大類,即固態的巖石、液態的水、氣態的空氣和活質有機體。它們是自然地理環境最基本的組成成分。這四類物質成分相互聯系、相互滲透,普遍存在于自然地理環境中,并各以自己為主體構成了下列自然地理環境的四個基本地圈。
(l)對流圈。大氣圈底部對流運動最顯著的大氣圈層,主要由氣態物質組成。這里集中了整個大氣質量的3/4和幾乎全部水汽。它的下界是海陸表面,上界隨緯度、季節及其他條件不同而不同。根據觀測,對流層的平均厚度在低緯度為17-18千米,在中緯度為10-12千米,在高緯度為8-9千米。一般夏季厚而冬季薄。
(2)水圈。地球表層水體的總稱,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和地下水。其中海洋面積最為寬廣,占地球表面積的70.8%,平均深度3.8千米。水圈總體積約13.7億立方千米(其中陸地水僅占2.8%)。
(3)沉積巖石圈。亦稱成層巖石圈,地殼(及巖石圈)的上層,主要由沉積巖構成,包括火成巖和變質巖等巖類。沉積巖石圈的厚度是不均勻的,平均約有5千米。它的最上面往往覆蓋著一層風化殼及土壤(達幾十米),后兩者是前者的派生自然體。一般地說,沉積巖石圈位于氣圈和水圈之下,露出在水圈之上的部分即構成陸地。
(4)生物圈。地表生命有機體及其生活領域的總稱,包括植物、動物和微生物三大類。地球生物的活動和影響范圍雖然包括了對流層、水圈和沉積巖石圈,但主要集中在這三個無機圈層很薄的接觸帶中。組成生物圈的有機體的總質量約有1013噸,其中又以植物為主,它占了有機體總質量的99%。自然地理環境的能量組成,主要包括太陽輻射、地球內能以及潮汐能等等。其中以太陽輻射和地球內能(地熱能及重力能)為最重要,它們共同支配著自然地理環境內部的物質運動。上述各種能量均來自自然地理環境外部,構成為影響自然地理環境的外部因素。
自然地理環境的要素組成,包括地貌、氣候、水文、土壤和生物。它們是自然地理環境四種基本組成成分在能量的支配下相互聯系、相互作用,而產生的各種自然地理動態的物質體系。它們既是物質的,又是動態的。如果說自然地理環境的物質組成強調物質實體的一面,則自然地理環境的要素組成更強調物質的運動方面。
地貌是固體地殼的表面形態。作為形態,地貌與組成它的巖石有著密切的依存關系,兩者共同構成為巖石地貌復合體。地貌是大氣圈、水圈、生物圈(它們蘊含著外力)和巖石圈(蘊含著內力)相互作用的結果。但是,地貌要素反過來又影響著其他各個要素的發展。因為地貌是大氣、水和生物作用的場所,地表形態的差異必然引起各種自然地理過程和現象的變化。因此,巖石地貌復合體是自然地理環境要素組成的基本部分。
氣候是長期的大氣狀態和大氣現象的綜合。它是最活躍的自然地理要素之一。大氣蘊含著最終來自太陽的熱能,它的物理過程首先支配著地表的熱量平衡,同時支配著海陸間的水分循環,從而影響了生物分布和陸地水文網的分布,以及它們的動態。風化殼和土壤覆蓋層的形成,受著大氣過程各種作用的影響。大氣過程還是各種地貌的外營力。
水文也是最活躍的自然地理要素之一。水體所起的一種重要的環境作用,在于其潛熱特性。巨大的水體(如海洋)貯藏著大量的熱能。水與大氣相互聯系,決定著自然地理環境中水熱的配置。地球重力賦予水一定的功能,使之起著某種對地表形態的塑造作用。水還滋養著整個地球的生物界,沒有水就沒有生命。因此,各種水文過程實質成為自然地理環境內部相互聯系的紐帶。
土壤既是自然地理環境派生的自然體,也是它的一個組成要素。土壤以不完全連續的狀態存在于地球
表層(可稱為土壤圈或土被)。它的空間位置正處在四個基本地圈緊密交接的地帶。在整個自然地理環境中,土壤是結合無機界和有機界的樞紐,是聯系各自然地理要素的關鍵環節。生物是行星地球的特殊物質,作為自然地理環境的組成要素,它也起著特殊的不可替代的作用。首先,綠色植物通過光合作用將自然地理環境中的無機物合成有機物質,同時又把所截獲的太陽能轉化為化學能而貯藏于有機物質中。通過食物鏈的聯系,植物、動物和微生物共同改造著周圍環境。其作用表現在:改變大氣圈、水圈的組成,參與風化作用、土壤形成作用、地貌的改造、巖石和非金屬礦產的建造等等。人類作為生物的特殊部分,既有自然屬性的一面,又有社會屬性的一面。因此,在自然地理環境的組成中,人類起著十分特殊的作用。
總之,自然地理環境的各種物質成分在以太陽能和地球內能為主的各種環境能量的作用下,形成了各種自然地理組成要素。每一組成要素都按著自身的規律存在和發展著,但是,其中沒有一個要素是孤立的。換言之,沒有一個要素不受其他要素的影響和給予其他要素以影響,因此,各個要素相互聯系、相互作用使自然地理環境組成為一個特殊的物質體系。
第二節 自然地理環境的整體性
所謂整體性,是指自然地理環境各組成要素以及各組成部分之間內在聯系的規律性。自然地理環境各組成要素或各組成部分相互聯系、相互作用,構成一個有機整體;其中某一要素會影響其他要素,某一部分會影響其他部分。其整體性如此嚴密和具有如此的普遍性,以致“牽一發動全身”,一旦某一環節發生變化,其他所有環節必將隨之發生變化。例如,第四紀冰后期以來,由于氣候轉暖,冰川退卻,從而引起各大洋海面的升高和海岸的變化,在陸地上引起風化方式和成土作用的變化,以及植被帶與相應的動物群向極地移動,等等。所有環節相互聯系、相互制約,最終改變了全球的地理結構。
作為一個有機整體,自然地理環境具有各單獨組成要素或各單獨組成部分所不具備的統一的結構和功能。按照系統理論,組成系統的各部分(子系統)之間的相互作用是非線性的,即作用與結果之間不成正比數量關系,而是指數關系,具有一種放大(或縮小)效應,使系統整體大于(或小于)部分之和,這就叫系統的整體效應。因此,處在相互作用關系中的自然要素或自然綜合體,某些過程可以得到加強而產生突變,或者遭到削弱而衰減,從而產生了只有作為一個整體才具有的某些性質和特點。我們知道,自然地理環境具有生產有機物和形成土壤的功能,但是任何一個要素的單獨作用都不具備這種功能,只有在各組成要素相互作用著的自然機制內,巖石才可能發育出土壤,裸地才可能滋養出生物。這是整體性的一個突出表現。
強調整體不是部分的總和,并不否定部分對整體的作用。事實上,各自然要素的特征在一定程度上是自然環境整體特征的反映。因為各自然要素的性質和作用是隸屬于整體的,同類要素在不同性質的整體中具有相應不同的性質和作用。例如,在不同地帶有不同類型的植被,同類型的植被在山脊和谷地不同環境中有不同生物產量等等。因此,要揭示自然地理環境的整體特征,首先要研究各組成要素在整體制約中所有的性質特點,這是對整體組成的認識。但不是完整的認識,還必須把各要素的聯系網絡和作用過程加以研究,以期得到對整體組成結構的認識。進一步要通過自然綜合體之間相互聯系、相互作用的研究取得對地域結構的認識。還要通過各自然要素以及自然綜合體本身在時間上的節律研究取得對時間結構的認識。唯其如此,才能在整體上把握自然地理環境。
對自然地理環境整體性的認識經歷了三個階段。
1.自然綜合體學說階段
自然綜合體學說發端于洪堡,確立于道庫恰也夫,主要內容:地表的一切自然組成成分(地形和地表巖石、氣候、水、土壤、有機體群聚等)都是密切地相互制約、相互作用著,并作為一個復雜的物質體系的一部分而不斷發展著。
2.自然地理系統階段
所謂自然地理系統是指,各自然地理要素通過能量流、物質流和信息流的作用結合而成的具有一定結構,可完成一定功能的整體。
3.耗散結構理論階段
耗散結構理論認為,地理系統是一個遠離平衡態的開放系統,要素之間存在著非線性關系,它通過與外界不斷交換物質與能量,有可能在一定條件下形成新的穩定的有序結構,即地理耗散結構。它具有一定的抵抗外界干擾的能力,可吸收外界環境的一般性能落。其結構水平愈高,漲落回歸能力即保持系統穩定性的能力愈強。但在發生巨漲落時,這一結構將崩潰或解體,并逐步形成新的耗散結構形式。
第三節 自然地理環境的物質循環
自然地理環境各組成成分之間以及各自然綜合體之間的相互聯系、相互作用是通過物質循環和能量轉換實現的。從系統論的角度看,這就是系統的功能。由于它們的存在,才可能把各種組成成分融合為自然綜合體以及把一定等級的不同綜合體融合為高一級的自然綜合體,從而決定了自然地理環境的整體性,使自然地理環境成為地球上一個相對獨立的物質系統。因此,自然地理環境物質循環和能量轉換過程的總和稱為整體功能。這是整體性研究的核心。
物質循環必須以能量作為動力。沒有能量,物質循環就不可能進行。而物質和能量是一個統一體,任何質量本身都包含著一定的能量,能量又一般都以一定的物質為載體。因此,在物質循環的過程中,能量必然伴隨著在物質之間發生傳遞和轉換。
自然地理環境中物質循環(蘊含著能量轉換)的方式可以歸納為四種類型,即大氣循環、水分循環、地質循環和生物循環。從大規模和大范圍著眼,自然地理環境中一切物質運動和能量轉化均可由這四大循環加以闡釋。因為它們代表了固、液、氣三種相態,代表了有機與無機兩大物質類型,代表了勢能與動能、顯熱與潛熱等不同能量形式在全球范圍內的流通過程。
一、大氣循環
大氣循環是以大氣環流的形式進行的,它包括了行星風系(環流)、季風環流和局地環流三種不同尺度的模式。其中行星風系支配著全球性的大氣循環。
大氣循環的原動力是太陽輻射。高低緯度間因獲得的太陽輻射不等而產生的熱力差異驅使大氣不斷運動,從而輸送著物質與能量。由于氣體是極易運動的流體,可以達到較高的流動速度;它又是極易相互滲透的物質,具有較強的交換能力;同時行星風系具有全球性規模。因此,大氣循環成為自然地理環境中傳輸物質和能量的有效途徑之一。大氣循環最顯著的作用是重新分配地表的熱量和水分。直接的作用是通過輸送貯存在大氣環流中的熱能和水汽實現的。間接的作用是通過驅動大規模的洋流運動而實現。由于這樣的作用,大氣環流也就成為氣候形成的主要因子之一。
大氣環流還積極地搬運地表松散的固體物質。就局部而言,這一作用是相當顯著的。突出的例子可以舉出美國發生的“黑風暴”。大氣搬運地表松散物質的過程也就是塑造地表形態的過程,因此,大氣環流也就作為地貌形成的外力條件之一。
二、水分循環
水分在自然地理環境中的循環有兩種主要的方式:一是通過水本身的相變,即從液態或固態轉換成氣態,隨著空氣的運動輸送到遠方,在適當的條件下,再由氣態轉換成液態或固態返回地表;一是液態水在熱力梯度或勢能梯度的作用下,通過洋流或陸地上河川徑流進行物質和能量的大規模傳輸。
在實際過程,這兩種形式的水分循環是不可分割的。
水分循環對于全球性水分和熱量的再分配起著重大的作用,這種作用與大氣循環相互聯系而發生,從而影響了一地氣候的主要方面--降水與氣溫。水分循環具有物質“傳輸帶”的作用,而且又是巖石圈表層機械搬運作用以及自然地理環境中無機成分和有機成分化學元素遷移的強大動力。在水分循環過程中伴隨產生了各種常態地貌和河流、地下水、湖泊等等。水分循環也是生物有機體維持生命活動和整個生物圈構成復雜的水膠體系統的基本條件,起著有機界和無機界聯系的紐帶作用。總之,水分循環有如自然地理環境的“血液循環”,它溝通了各基本圈層的物質交換,促使各種聯系的發生。水分循環過程同時起著水文過程、氣候過程、地形過程、土壤過程、生物過程以及地球化學過程等作用。
三、地質循環
地質循環由四個基本過程所構成。第一是風化過程:裸露地表的巖石在各種破環營力的作用下,其內部性質發生機械的和化學的改造和變化。風化作用的結果,使堅硬的巖石成為松散的物質,增強了透水性和通氣性,礦質養分元素以可溶性鹽的形式被釋放出來,并形成一些次生的粘土礦物,為土壤的形成準備了必要的物質基礎。第二是輸運過程:風化作用的產物,在太陽能和重力能提供動力的前提下,通過各種渠道,輸運到遠離產生這些物質的地方,實現了地表物質的重新分配。第三是沉積過程:被輸運并聚集在海洋底部和陸地下陷部位的松散沉積物,在改變深度、溫度和壓力等條件下逐漸密實,改變了原來的結構和成分,并通過巖化作用形成巖石。最后為構造過程:由于地球內能的作用,產生地殼的抬升、下陷、斷裂、褶曲、火山、地震等現象,同時也發生大規模的水平運動。構造過程有時劇烈,有時緩慢,或者此處劇烈而彼處平靜,主要決定于地球內能的輸入狀況。在構造過程抬升到地表的物質,又重新經歷風化、輸運、沉積等過程,形成一個不間斷的循環。地殼物質沿著這條“傳送帶”也不斷地從地表到地下,又從地下到地表進行著往復的運動,如圖2.3所示。
圖2.3 地質循環示意圖
四、生物循環
生物循環即生態系統中的物質循環(圖2.4)。在自然地理環境中,生物循環包含著兩個基本的意義:一是生物作為土壤-植物-大氣之間的一個聯系環節,從而使它成為整個自然地理環境中物質能量交換的一個基本通道;二是實現了有機界與無機界之間的互相轉化,這是生物循環的最本質的體現。生物循環對于能量的貯存和消耗,對于化學元素的遷移和積累,對于碳循環、氮循環、氧循環和其它有關成分的循環等,都具有明顯的作用。具體有如下幾點:
(1)生物有機體可以把太陽輻射能轉化為化學潛能。
重新分配。
平衡。
(2)生物循環引起化學元素的遷移,使得這些元素在自然地理環境中圖2.4 生物循環圖示(3)生物循環可以改變大氣的組成成分,并保持大氣圈中氣體的相對
(4)生物循環影響并改造水圈中的化學成分。
(5)生物循環還把太陽能引進成土過程,使分散在巖石風化殼、水圈和大氣中的營養元素在地表積聚,有機體本身則是土壤中有機成分的來源,從而使土層產生肥力,促進土壤的形成和發展。
(6)生物循環參與了某些巖石和礦物的形成。
第四節 地理環境的能量基礎
自然地理環境的能量組成,主要包括太陽輻射、地球內能以及潮汐能等等。其中以太陽輻射和地球內能(地熱能及重力能)為最重要,它們共同支配著自然地理環境內部的物質運動。上述各種能量均來自自然地理環境外部,構成為影響自然地理環境的外部因素。
熱力學第二定律告訴我們:孤立系統中,熱量是由高溫物體自動地傳向低溫物體,直至熱量平衡為止。亦即,孤立系統中的自發過程總是使系統的熵增加。熵(entropy)是一個描述系統無序性(即混亂度)的物理量。引入熵這一物理量,熱力學第二定律就有了一個普遍的判據。因此,這一定律也被叫做熵定律或熵增定律。熵的增加表示系統向無序狀態發展,最終達到遠離平衡態時,系統的熵為最大值。與熱力學第一定律一樣,熵定律是宇宙萬物普遍遵循的規律。
根據宇宙大爆炸的理論,宇宙正不斷膨脹,向著熵增加(即無序的、能量均布的平衡態)的方向發展,最后達到熱寂(heat death of the universe),而地球表層與此相反,它的熵并沒有增大,反而減小,無論自然界或人類本身一直都處于不斷的進化和發展之中,從簡單到復雜、從低級到高級、從無序到有序地進化發展,在遠離平衡的情況下,通過漲落形成了相對穩定有序的結構。比利時物理學家普利高津把這種有序結構稱為耗散結構。他指出:一個遠離平衡的開放系統,只要通過不斷與外界交換物質與能量,在外界條件的變化達到一定閾值時,可以從原有的混亂無序狀態自發地轉變為一種在時間上、空間上或功能上的有序狀態。這種在遠離平衡情況下形成的有序結構依靠不斷地耗散外界的物質和能量才能維持,故稱耗散結構。普利高津把開放系統的熵分為兩部分:一部分是系統本身按熵定律不可避免的熵的增加,稱熵產生(dis);另一部分是系統與外界交換能量與物質引起的熵的變化,稱熵流(des)。開放系統的總熵變(ds)為熵產生與熵流之和,即:
ds=dis+des
根據熵定律,dis≥0,而des可以為負數。只要輸入開放系統的能量與物質熵低,而輸出時高,輸入與輸出的熵的差就為負數。這樣開放系統與外界交換能量與物質時形成負熵流,即des≤0。只要負熵流足夠強,開放系統的總熵變也為負數,即:ds=dis+des≤0這樣開放系統的總熵就會減少。
地球表層是一個開放系統,它與宇宙空間和地球內部有著能量與物質的交換。其中太陽輻射是主要的能源,占輸入總能量的99.98%。進入地球表層的太陽輻射是短波輻射,由于量子的能量值與波長成反比,因此光量子的能量高,也就是熵低。太陽輻射進入地球表層后啟動了自然地理環境的物質循環,不斷作功,最后以熱輻射的形式逸出地球表層。熱輻射是長波輻射,熱量子的能量低,也就是熵高。因此,太陽輻射在自然地理環境內形成了負熵流,使自然地理系統的總熵降低。正是自然地理系統與外部環境不斷進行著能量與物質交換,構成了強大的負熵流,使自然地理系統內部形成了既具有整體組織,又存在地域差異的空間有序性;既具有周期重復,又不斷旋回前進的時間有序性;既進行能量、物質流通,又保持著穩定動態的功能有序性。
第五節 自然地理環境的空間結構
自然地理環境的結構是指自然地理環境各組成要素之間以及各組成部分之間的組合格局。作為一個完整的物質體系的自然地理環境,由于各組成要素或組成部分之間相互聯系的形式及過程不同,從而形成了不同的結構。自然地理環境的結構是復雜的,而又是有規律的。物質運動規律賦予它鮮明的結構特性。這些特性是自然地理環境結構狀況的一般歸納。現分述如下:
一、分層結構
地球的圈層構造特性規定了自然地理環境結構的分層性。大氣、水體和巖石由于它們的密度差異,在地球重力的作用下相對集中于自然地理環境的一定部位,并自上而下依次形成具有相對獨立性的圈層,即
對流層、水圈和沉積巖石圈。生物圈的分布決定于生物自身的生理特性,它重疊于上述三個圈層之中。
除了按基本組成成分的集中程度而區分不同層次之外,在自然地理環境內部仍可進一步細分出一系列更小的層次。
可以說,分層性是自然地理環境最普遍的結構特性。任何一個自然綜合體都必然由不同高度層次的物質成分所組成。
二、滲透結構
自然地理環境的四個基本組成成分相互重疊、相互滲透,彼此交織。生物體更是與所有三個無機圈層完全交織在一起。與其他地球圈層比較,這種交織性正是自然地理環境結構的個性。
三、地域結構或水平結構
自然地理環境的地域結構是指自然地理環境各不同自然綜合體之間相互聯系所構成的格局。根據組成結構的差異劃分的不同自然綜合體之間也存在著一定方式的相互聯系,并在水平方向上表現為一定的分布格局。因此地域結構也可稱為水平結構。這種分布格局實質上是自然地理環境地域差異的基本反映。但從另一角度看,由于性質各異的不同自然綜合體存在著要素間的地域聯系和作用,因此使得若干等級相同的、毗鄰的、地域聯系密切的自然綜合體組合為等級較高的自然綜合體。這一高一層次的自然綜合體具有相應水平的整體屬性和綜合特征,而區別于同一等級的其他自然綜合體。因此,自然地理環境的地域結構進一步反映了整個自然地理環境正是由分布在不同地理位置的眾多的和等級不同的自然綜合體所組成的整體。
地域結構是作為自然地理環境地域分異的結果而出現的。
自然地理環境的地域結構,取決于地帶性因素和非地帶性因素的綜合作用。
第三章 自然地理環境的地域分異
第一節 地域分異及其基本因素
自然地理環境是由包括地質地貌、氣候、水文、土壤、植被和動物界在內的許多組成成分和要素構成的統一整體。但是,這個整體的不同部分,卻經常表現出極為顯著的特征差異。這就表明,地球表層自然地理環境的不同部分,無論在自然地理過程上,還是在作為所有這些過程之結果的自然地理特征上,都存在著顯著的空間分異。
1.地理環境的地域分異和地域分異規律
地理環境整體及各組成成分的特征,按照確定的方向發生分化,以致形成多級自然區域的現象,稱為地理環境的地域分異。導致這種分異的原因,即是地域分異因素。而制約或者支配這種分異的規律,則稱為地域分異規律。地過分異乃是地理環境的基本特征之一。
地理環境的地域分異不僅在自然界,而且在經濟和社會人文諸方面都有表現。
2.地域分異的基本形成因素
一是太陽能沿緯度方向分布不均及與此相應的許多自然現象沿緯度方向有規律的分布。這種地域分異因素,稱為緯度地帶性因素,一般也簡稱為地帶性因素。
二是海陸分布、大地構造和地貌差異等導致不沿緯線方向的地域分異,其所形成的大地構造、地貌分區相干濕度分區不沿緯線方向延伸,因此相對于“地帶性”而言,稱為非緯度地帶性,簡稱非地帶性。
地帶性因素和非地帶性因素的能量都來自自然地理環境的外部。前者來自太陽輻射能,后者來自地球內部聚集的放射能。兩種能源本身互不聯系,也互不從屬,都作為外部條件對自然處理成分和景觀起作用,使景觀和各自然地理成分同時具有地帶性特征和非地帶性特征。
第二節 地域分異的尺度
不同的地域分異因素所造成的分異現象,其涉及的空間范圍有著極大的差別。因此,地域分異具有不同的規模或尺度。通常以分異現象涉及的范圍作依據,分為大、中、小三種尺度。因此,自然界地域分異的尺度共可分為下列五類,即:
1.全球性分異
2.全大陸、全海洋分異
3.區域性尺度分異
4.中尺度分異
5.小尺度分異
上述各種尺度的地域分異并不是彼此孤立的,有時候也很難截然分清。它們之間存在著密切的相互關系。一般說來,大尺度分異是中小尺度分異的背景。反之,通過某地小尺度區域分異的比較和概括,也可以反映高級的大尺度分異規律。
地理環境在不同尺度分異規律的作用下,分化為一系列等級和規模不同的區域單位。大尺度分異形成等級高范圍大的區域,在其背景下,中小尺度的分異又形成級別漸低范圍漸小的區域,使地球表面形成一個由多等級區域單位構成的復雜的鑲嵌體系。
一、全球性地域分異規律
地帶性因素即太陽輻射沿緯度呈不均勻分布,以及非地帶性因素即地球內能對地表的直接間接作用,是全球性地域分異的基本原因。
1.熱力分帶性
這種熱力分帶主要表現于橫貫海陸的大氣圈中,它決定著氣溫、氣壓、濕度、降水和風向等在地表呈緯度地帶性分布。氣候的地帶性使其他自然地理成分亦相應呈地帶性分布。
2.海陸分異
地球的板塊構造使地球表面分成四大洋和七大洲。海洋和陸地是兩類有著本質差別的物質系統。兩者
在地質地貌、氣候、水文和生物方面都有顯著的差異,分別形成截然不同的陸地景觀和海洋景觀。
(1)大陸分布成為相對應的三對,大洋與大陸呈相間和對蹠分布的特點。海陸分布的全球規模,還表現于①海洋面積比大陸大得多,②海陸分布在各緯度上不均勻,陸地大部分集中于北半球,②若把地球表層分為陸半球和水半球,使陸地最大面積集中在陸半球,即使如此,陸半球的海洋也將比陸地所占面積為大。
(2)海陸起伏分異:對地球固體部分不同高度區間進行統計,繪成海陸起伏曲線,可以清晰地反映地球表面總的起伏分化大洋底部和陸地表面成為地球表面兩個高度相差極大的水平面,即地球固體部分的表面可分為兩個最大的地貌形態:大洋盆地(平均深度3800米)和大陸(平均高度875米)。海陸起伏顯然屬于全球性的區域分異。
(3)全球性地域分異,還表現在所有大陸的外形多呈三角形,且尖端指向南方,環太平洋構成地震、火山分布帶,西太平洋為島弧分布區,海溝主要分布于大陸邊緣,南北兩大陸之間基本上為“地中海”帶,連同亞洲大陸南部的“古地中海區”,也是活動造山帶,地震、火山分布帶。
二、全大陸和全海洋的區域分異規律
在整個地球表層,地理環境分化為大陸和大洋的基礎上,大陸和大洋內部也各有自己的地域分異規律。
1.全大陸的地域分異規律。全大陸的地域分異規律仍然有地帶性和非地帶性兩方面,基本上可分為三類:
1)緯度地帶性規律。其特點是同類自然景觀和自然地理成分沿緯線方向呈帶狀分布,超過一定帶幅之后即被另一類景觀及其成分取代。緯度地帶性是在熱力分帶性基礎上形成的大陸的地帶性分異。全球各大陸及其周圍的島嶼,從赤道到極地可分為赤道帶、熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶等熱量帶。每一熱量帶不僅具備固有的熱力特點,而且氣溫、氣壓等也有共同之處,其他氣候要素、土質土壤、生物群落,甚至外動力地貌都在一定程度內具有相應于該熱力特點的性質。
地帶性的起因是由于地球呈球形,太陽高度角不同導致太陽輻射沿緯度呈不均勻分布。大陽能的地帶性分布直接間接地反映在地球表面各種過程中,首先使各大氣過程,如氣溫、氣壓、大氣環流、蒸發、空氣濕度、云量和降水等表現出地帶性,作為這些因素之綜合的氣候最終也表現出地帶性分布特征即地帶性差異。
景觀各個組成成分的明顯的地帶性,決定了作為這些組成成分之綜合的“景觀”本身也具有地帶性。總之,地帶性表現為景觀及其組成成分的性質沿緯度有規律的變化,并且形成一系列東西延伸的區域單位。
熱力帶可以貫穿海陸,故屬于全球性的地域分異規律,但自然地帶在大隨和海洋的表現卻頗不相同。某些大陸自然地帶可以斷續橫跨整個大陸分布,大致與緯線平行,沿緯度發生更替(在海洋則為大洋地帶所代替)。其他自然地帶具有更顯著的斷續性。各自然地帶可以在不同的大陸重復出現,但都被大洋所切斷。
2)干濕度地帶性和水平地帶性。
海陸分異在陸地上首先形成了大陸性氣候和海洋性氣候的差別,大陸內部和東西兩岸的氣候型差別,包括干濕度差別。表示自然景觀在海陸分異的背景下從沿海向大陸內部的地帶性更替。
大陸的地帶性分異圖式,實際上是緯度地帶性和干濕度地帶性共同作用的產物。實際表現的地帶性分異,并非純粹的緯度地帶性,而總是不可避免地疊加了干濕度地帶性的影響的,可以稱為水平地帶性。水平地帶性的分布因式可分三類:
①某些大平原或低山丘陵分布區,特別是大陸的內部的大平原,呈現緯度地帶性分異。例如歐亞大陸內部的南北分異。
②干濕度分異占優勢的地方,呈現“經度地帶性”分異,例如北美大陸西部。
③當海陸分界線與緯線斜交,而且熱量分異和干濕度分異同時起作用時,水平地帶可與緯線斜交。我國華北和東北的水平地帶即是明顯例證。
3)巨大的緯向和經向構造體系所導致的全大陸范圍內的區域分異。緯向構造體系有固定的緯度分異特點,構造帶之間的間距大致為8個緯度,在中緯度表現尤為明顯,如我國的陰山一天山構造帶,秦嶺一昆
侖構造帶,喜馬拉雅山構造帶,以及南嶺構造帶。緯向構造帶與緯度地帶性結合往往形成重要的地理界線。
2.全海洋的地域分異規律。全海洋的地域分異規律也有地帶性和非地帶性表現。
三.區域性地域分異規律。
區域性分異仍然是一種大尺度分異,包括由區域性大地構造一地貌分異引起的景觀分異、帶段性分異和省性分異三種情況。
1.由區域性大地構造-地貌分異引起的景觀分異。對區域性分異作狹義理解,或可稱為純粹非地帶性的大地構造-地貌分異,即相應于一定大地構造單位的地勢地貌分異。
2.省性分異。對省性可作更廣泛的理解,即省性可在任何級別的地帶性單位中得到表現。因此,它也具有不同的等級規模。
3.帶段性分異。非地帶性區域單位內的地帶性分異,稱為帶段性。帶段性也具有不同的分異規模。
四、中尺度地域分異規律
中尺度地域分異包括由高原、山地和平原內部的地勢地貌分異引起的區域分異,地方氣候差別引起的區域分異和垂直帶性分異等三個方面。
1.由高原、山地和平地內部地貌分異引起的區域分異
2.地方氣候差異引起的地域分異。地方氣候對地域分異的影響也屬于中尺度地域分異范疇。海岸氣候、湖區氣候、森林氣候、灌溉區氣候、城市氣候等,都屬于地方氣候。在地方氣候影響下往往形成特殊自然地理環境,可見地方氣候對地域分異是有一定影響的。
3.垂直帶性分異。
氣溫隨著地面高度的增加而逐漸降低,以及在一定高度范圍內降水量隨高度發生有規律的變化,使土壤、植被、水文特征、地貌特征等相應發生垂直變化,這種現象叫做垂直帶性。
垂直帶性分異主要表現在山地。只要一個山地具有足夠的高度,就可自下而上形成一系列的垂直自然帶。垂直帶底部第一帶稱為基帶,山地所有垂直帶的總體叫做垂直帶譜。
山地垂直帶譜的特征決定于山地所在的水平地帶和山地的高度、走向等山文特征。
五、小尺度的地域分異規律
由于局部地貌起伏,小氣候、巖性、土質、地表水和潛水的排水條件等的差別而形成的局部性自然景觀分異,通常只在小范圍內發生作用,故稱為小尺度地域分異。
1.地貌部位和小氣候引起的分異。
2.巖性、土質和排水條件的影響。同一地貌部位內的巖性、土質或沉積物分相差別的影響是更次一級的小尺度分異因素。
第三節 地域分異規律的相互關系
在地帶性因素和非地帶性因素共同參與下,不同尺度的地域分異規律作用的結果。大陸區域分異的平面結構,水平地帶與垂直帶性的相互關系,以及地域的空間結構,都表現得極其錯綜復雜。
一、大陸地域分異的平面結構
二、水平地帶和垂直帶性的關系
垂直帶性分異的基本前提是氣溫隨海拔增加而降低,且降低速度與由赤道向兩極的變化相比要快的多。水平自然地帶的寬度以百千米為單位來度量,常常可這數百千米寬。而垂直帶的幅度一般只有幾百米。
各個緯度自然地帶與相應垂直帶之間,具有明顯相似之處,因為兩者均具有溫度遞降這一共同成因。但是也存在著差異:
首先,水平地帶的濕度變化主要決定于大氣環流和海陸對比關系。而垂直帶的濕度變化-般是由于降水量由下而上增多,在某一高度出現最大值后復又下降,并有背風坡和向風坡的明顯差別,因而水熱對比關系的變化并不完全一致。
其次,光的強度和組成也有很大的差別,水平地帶太陽高度角隨緯度而變化,晝夜長度由赤道向兩極
發生變化,而在垂直帶不發生這種變化。
第三,垂直帶的地貌、氣候均很復雜,并使土壤和生物群落特征,甚至冰川特征出現緯度地帶所沒有的性質。
三、地域分異規律的相互關系
通常把地帶性和非地帶性規為兩個基本的地域分異規律。對地帶性規律的理解,有廣義、中義、狹義之分。
非地帶性原指非緯度地帶性,若按照地帶性廣義理解,則可認為凡導致自然景觀地域分異呈非帶狀分布,都叫非地帶性。非地帶性涉及大、中、小尺度的地域分異規律。
在地帶性和非地帶性的背景上還有一個地方性分異規律地帶性和非地帶性是互相影響的。
地方性分異規律有正分異與負分異之分。
第四章 自然地理環境的時間演化規律
自然地理環境的現代結構是它自身長期演化的結果。在自然地理環境發生和發展的整個歷史時期中,各組成成分和它們之間相互作用的性質隨著時間推移也在不斷地發生變化。如果脫離整個歷史發展過程來考察,那就不可能對此有徹底的認識。因此,本章將從歷史的角度,以發展的觀點闡明自然地理環境的時間演化規律。
應當指出,目前有關自然地理環境的歷史還研究不足,存在許多空白點和不完善之處,我們這里所引用的一些材料或某些結論仍帶有假定性的色彩。但是,關于自然地理環境隨時間演化的規律性,目前已經在一定程度上被人們所揭示。
第一節 自然地理環境發展的方向性
自然地理環境沿著一定方向而發展,它的發展依賴于整個地球的發展。自然地理環境是地球演化進程中某一階段的產物,它形成的開端與地球物質分異為各個地圈有關,至少到了地球分化為兩個圈層的時候,才可以談得上(原始的)自然地理環境。即使是原始的自然地理環境,它的各組成成分也是作為一個整體發展的。在這里,只是為著分析上的需要才逐一加以討論。
一、巖石圈發展的方向性
現代的巖石圈是地球幾十億年演化的結果。從整體上看,在這漫長的演化過程中,原始地球由一個接近均質的球體,分化為具有復雜圈層結構的現代地球。作為地球圈層之一的巖石圈也隨著地球演化而不斷變得復雜化和越來越豐富起來。巖石圈的發展客觀上也體現了自然地理環境發展的方向性。
二、大氣圈發展的方向性
總之,大氣圈的發展沿著這樣一種方向:原始大氣→二氧化碳大氣→現代大氣。地球現代大氣就是氮、氧大氣。
三、水圈發展的方向性
在地球形成的初期,地球上的水絕大部分以結晶水的形式貯存于地球內部。后來地內溫度逐漸升高,結晶水轉化為水汽,這些水汽通過火山活動等方式逸出地表。但由于當時逸出地表的水汽不多,而地表溫度又很高,所以這些水汽不能以液體形式降至地面,地表沒有形成任何水體。隨著時間的推移,大氣中水汽增多而地表溫度降低。大約在太古代初期,地表溫度降至水的沸點以下時,一部分水汽就凝結成液態水,降落到地面,匯集于原始的洼地之中,形成最早的江河湖海,也即原始的水圈。以后,由于水量逐漸增加以及地殼滄桑巨變,原始水圈就逐漸發展為今天這樣具有汪洋大海和各種湖河沼澤的生機勃勃的現代水圈了。
在原始水圈中,剛形成的海洋水量很少,含鹽量很低,組成也與現代海水大相徑庭。只是在后期漫長的演化過程中,隨著陸地表面的風化作用和徑流作用發展,陸地上各種無機鹽類礦物元素不斷經由河流注入海洋,才使海水含鹽量逐漸增加。另一方面,海洋生物在海水的演化過程中起了積極的作用,它改造了海水的組成成分,因為海洋生物大量吸收和利用海水中碳酸鈣一類的碳酸鹽礦物質來建造自己的骨骼和外殼,使得原始海水的碳酸鹽含量大為減少;而氯化物(主要是氯化鈉)卻積存下來,久而久之,海水中氯化物含量就愈來愈高,形成了今天海水的鹽分以nacl和mgcl2為主的組成特點。
四、生物圈發展的方向性
在地球發展的最初階段,地球上本沒有任何生命現象。只是在大氣圈和水圈出現之后,地球上物質進一步演化,才導致了生命的出現。考察生命起源的全過程,大體可分為3個主要階段:
(1)從無機物到簡單有機物。
(2)從簡單有機物到復雜有機物。
(3)從復雜有機物到原始生命。
原始生命體產生之后,生命演化就從化學演化階段進入到生物進化階段,自然地理環境便從無機界的寂寞處所發展為有機界的繁盛世界了。
植物是在地質歷史上不斷進化的。其發展演化的總趨勢是:藻類→蕨類→裸子植物→被子植物。動物的發展趨勢也是從低級向高級不斷進化的,經歷了從單細胞動物→無脊椎動物→魚類→兩棲類→爬行類→哺乳動物→人類的進化過程。
整個自然地理環境的演化,正如生物圈以及上述各圈層的演化一樣,是一個從低級向高級,從簡單向復雜的不斷發展過程。同時,我們應該注意到在方向性的發展過程中還蘊含著一種節律性的重復現象。
第二節 自然地理環境的節律性
自然地理環境隨時間的推移不斷向前發展著,在這一發展的過程中,我們又看到許多重復發生的過程和現象,比如晝夜的更替、季節的更替、冰川的進退、海陸的升降,以及生物的生死、物種的盛衰等等。我們把自然地理過程(及其現象)隨時間重復出現的變化規律稱為自然地理環境的節律性,簡稱節律性或節奏性、韻律性。節律性是自然界一種特殊的(時間)循環。顯然,它是在發展背景上的重復,是遞進中的循環。
自然地理環境的節律性可概括為三類型:一是周期性節律,二是旋回性節律;三是階段性節律。
一、周期性節律
周期性節律是自然地理過程按嚴格的時間間隔重復的變化規律。它發生在地球自轉和公轉及地表光、熱、水的周期性變化基礎上。具體而言,周期性節律主要發生在一定地區的晝夜更替日周期和季節更替年周期基礎上。前者稱晝夜節律,后者稱季節節律。
1.晝夜節律
晝夜節律是地球自轉對自然地理環境產生的效應。地球繞地軸自轉,使地表大部分地區在每天24小時中都經歷一段光明和一段黑暗,以及相應的一段加熱和一段冷卻的時間。自然地理環境的各種成分對此作出了積極的反響,許多自然地理過程及其現象都隨著晝夜更替而重復出現。
第二篇:綜合自然地理學 復習題(一)(范文)
綜合自然地理學練習題
(一)one
一、填空題
1、自然地理環境是指天然環境和(人為環境)兩者的總和。
2、綜合自然地理學研究的主要內容有①(地域分異規律);②土地科學;③自然區劃理論
3、三分法將地理學分為自然地理學、(經濟地理學)和((社會文化地理學)人文地理學)等三個學科。
4、緯度地帶性因素和(非緯度地帶性因素)是地域分異的兩大因素。
5、大陸的地帶性單位有4個等級,即熱量帶、(自然地帶)、自然亞地帶和(自然次帶)。
6、牛文元認為自然地帶學說的發展大致經過了三個階段,即 ① 純經驗階段,②(半理論階段),③純理論階段。
7、(地表自然界地域分異規律的學說)是自然區劃的理論基礎。
8、目前通用的非地帶性區劃單位等級系統是:(大區-地區-亞地區-州)。
9、土地分級的理論基礎是(地域分異規律)。
10、土地結構包括土地要素組成結構、土地演替結構、(土地空間組合結構)和土地單位 內部結構。
11、通常用順序法和(兩列指標網格法)等兩種方法表示地塊分類系統。
12、地塊可區分為三種類型 :①原生地塊,②(衍生地塊)③人為地塊
13、中國的土地單位系列是(地塊-地段-地方)三級土地單位系列。
14、地理環境可以分為兩部分即天然環境和(人為環境)。
15、自然地理學分為部門自然地理學和(綜合自然地理學)。
16、綜合自然地理學研究的主要內容有①地域分異規律;②土地科學;③(自然區劃理論)
17、布迪科的輻射干燥指數(A)計算公式為(A=R/(L*r))。
18、由自然地理過程的循環和振蕩引起的隨時間的推移而有規律演替的現象稱為(節律性)
19、緯度地帶性分異的特點是(沿緯線延伸),(隨緯度變化)。20、山地具有足夠的海拔和(相對高度),是發生垂直帶分異的兩個前提。
21、《中國綜合自然區劃》采用單列系統,即自然大區、熱量帶與亞帶、自然地區與亞地區、(自然地帶)、(自然省)、自然州和自然縣。
22、自然區劃一般采用的地帶性等級系統是(帶-地帶-亞地帶-次亞地帶)。
23、土地分級的理論基礎是(地域分異規律)。
24、地塊的形態結構主要有三種①均勻分布,②鑲嵌分布,③(斑點狀分布)。
25、地塊的制圖一般需要用大于(1:10 000)的特大比例尺,而且只在小范圍內進行。
26、西方學者認為土地系統可以區分為三種:① 簡單土地系統,②(復雜土地系統),③(復合土地系統)
37、自然區劃一般采用的非地帶性等級系統是(大區-地區-亞地區-州)。
28、大陸的地帶性單位有4個等級,即熱量帶、(自然地帶)、自然亞地帶和(自然次帶)。
29、土地結構包括土地要素組成結構、土地演替結構、(土地空間組合結構)和土地單位 內部結構。
30、通常用順序法和(兩列指標網格法)等兩種方法表示地塊分類系統。
31、中國的土地單位系列是(地塊-地段-地方)三級土地單位系列。
32、牛文元認為自然地帶學說的發展大致經過了三個階段,即①純經驗階段,②(半理論階段),③(純理論階段)。
33、地塊的制圖一般需要用大于(1:10 000)的特大比例尺,而且只在小范圍內進行。
二、單選題(下列各題備選答案中,只有一個是正確的,請按題目要求選出。)
1、人地關系學派的創始人是(C)
A英國的赫伯森和德國的帕薩格
B前蘇聯的貝爾格和伊薩欽科 C德國的拉采爾和法國的維達爾.白蘭士 D美國的戴維斯和英國的麥金德
2、赫特納的著作《地理學,它的歷史、性質和方法》是(A)A區域學派的代表作
B景觀學派的代表作 C人地關系學派的代表作
D生態學派的代表作
3、非地帶性因素的能量來自于(A)A地球內部聚集的放射能
B太陽輻射能 C地熱能
D潮汐能
4、黃秉維等作中國綜合自然區劃時劃分中國的熱量帶的主要依據是(A)A≥10℃積溫 B ≥15℃積溫 C ≤10℃積溫 D ≤15℃積溫
5、地域分異通常以分異現象涉及范圍作依據,分為大、中、小三種尺度,下列屬于小尺度地域分異的是(C)
A.地方氣候引起的地域分異 B.山地垂直帶分異 C.巖性變化引起的地域分異 D.干濕度分帶性
6、下列屬于非緯度地帶性地域分異的是(D)A.自然地帶
B.熱力分帶
C.熱量帶 D.陸地干濕度分帶性
7、自然地帶學說的創立者是(D)
A.拉采爾
B.洪堡 C.伊薩欽科
D.道庫恰耶夫
8、被視為垂直性分異顯著和垂直帶譜完備的標志是(D)A.高寒草甸帶的出現
B.高寒荒漠帶的出現
C.高寒草原帶的出現
D.高山冰雪帶的出現
9、自然區劃一般采用的地帶性等級系統是(A)。
A.帶-地帶-亞地帶-次亞地帶
B.大區―地區―亞地區―州
C.地區-地帶-省-州-縣 D.自然大區-省-州-縣
10、下列屬于地段是(C)
A.階面 B.階坡 C.一級階地
D.山頂
11、每個區域有一些受局部因素(如母巖)影響,但仍與該地生物氣候條件有聯系 的土地類型,可稱為(?A)
A.隱域性土地類型
B.顯域性土地類型
C.一般性土地類型
D.特殊性土地類型
12、在1︰1萬到1︰5萬比例尺的航片上作為影像元素可以識別出來的是(A)A.地塊
B.地方
C.地段
D.土地系統
13、山地特有的地域分異現象是(D)A.緯度地帶性分異 B.經度地帶性分異
C.干濕度地帶性分異 D.垂直帶性分異
14、地方氣候造成的地域分異屬于(C)
A.大尺度地帶性地域分異
B.大尺度非地帶性地域分異 C.中尺度地帶性地域分異
D.中尺度非地帶性地域分異
15、由自然地理過程的循環和振蕩引起的隨時間的推移而有規律演替的現象稱為(A)A.節律性
B.空間性
C.季節性
D.熱力分帶性
16、景觀學派的創始人是(A)
A.英國的赫伯森和德國的帕薩格
B.前蘇聯的貝爾格和伊薩欽科 C.德國的拉采爾和法國的維達爾.白蘭士 D.美國的戴維斯和英國的麥金德
17、拉采爾的名著《人類 地理學》是(C)A.區域學派的代表作
B.景觀學派的代表作 C.人地關系學派的代表作
D.生態學派的代表作
18、地帶性因素的能量來自于(B)A.地球內部聚集的放射能
B.太陽輻射能 C.地熱能
D.潮汐能
19、地域分異通常以分異現象涉及范圍作依據,分為大、中、小三種尺度,下列屬于大尺度地域分異的是(D)
A.地方氣候引起的地域分異 B.山地垂直帶分異 C.巖性變化引起的地域分異 D.干濕度分帶性
20、下列屬于緯度地帶性地域分異的是(C)A.山地土壤垂直帶
B.海陸起伏分異
C.熱量帶
D.陸地干濕度分帶性
22、被視為垂直性分異顯著和垂直帶譜完備的標志是(D)A.高寒草甸帶的出現
B.高寒荒漠帶的出現
C.高寒草原帶的出現
D.高山冰雪帶的出現
23、自然區劃的理論基礎是(A)
A.地表自然界分異規律的學說
B.自然地帶學說 C.人地關系學說
D.景觀學說
24、目前非地帶性區劃單位通用的等級系統是(B)
A.帶-地帶-亞地帶-次亞地帶
B.大區―地區―亞地區―州
C.地區-地帶-省-州-縣
D.自然大區-省-州-縣
25、中國的土地單位系列是(C)
A.相、限區、地方
B.土地元素、土地刻面、土地系統 C.地塊、地段、地方
D.生態地段、生態區、生態省
26、下列屬于地塊是(A)
A.階面
B.沖溝
C.一級階地
D.洪積臺地
27、土地類型的分布組合在一定區域范圍內表現出一定的規律性,每個區域都有其獨特的、反映該地區生物氣候條件和主要自然地理過程的土地類型稱之 為(?B)A.隱域性土地類型
B.顯域性土地類型
C.一般性土地類型
D.特殊性土地類型
28、一般在1︰1萬到1︰8萬比例尺的航片上表現清楚的是(C)A.地塊
B.地方
C.地段
D.土地系統
29、自然地帶學說的創立者是(D)
A拉采爾
B洪堡
C伊薩欽科
D道庫恰耶夫 30、拉采爾的名著《人類 地理學》是(C)A區域學派的代表作
B景觀學派的代表作 C人地關系學派的代表作
D生態學派的代表作
31、下列屬于非緯度地帶性地域分異的是(D)A自然地帶 B熱力分帶
C熱量帶
D陸地干濕度分帶性
32、地帶性因素的能量來自于(B)A地球內部聚集的放射能
B太陽輻射能 C地熱能
D潮汐能
33、地域分異通常以分異現象涉及范圍作依據,分為大、中、小三種尺度,下列屬于小尺度地域分異的是(C)
A地方氣候引起的地域分異 B山地垂直帶分異 C巖性變化引起的地域分異D 干濕度分帶性
34、自然區劃一般采用的地帶性等級系統是(A)。
A地帶-帶-亞地帶-次亞地帶
B 大區―地區―亞地區―州
C地區-地帶-省-州-縣
D自然大區-省-州-縣
25、土地類型的分布組合在一定區域范圍內表現出一定的規律性,每個區域都有其獨特的、反映該地區生物氣候條件和主要自然地理過程的土地類型稱之 為(B)A隱域性土地類型
B顯域性土地類型
C一般性土地類型
D特殊性土地類型
36、被視為垂直性分異顯著和垂直帶譜完備的標志是(D)A高寒草甸帶的出現
B高寒荒漠帶的出現
C高寒草原帶的出現
D高山冰雪帶的出現
37、下列屬于地段是(C)
A階面
B階坡
C一級階地
D山頂
38、在1︰1萬到1︰5萬比例尺的航片上作為影像元素可以識別出來的 是(A)A地塊
B地方
C地段
D土地系統
39、地方氣候造成的地域分異屬于(D)
A大尺度地帶性地域分異
B大尺度非地帶性地域分異 C中尺度地帶性地域分異
D中尺度非地帶性地域分異 40、山地特有的地域分異現象是(D)A.緯度地帶性分異 B經度地帶性分異
C干濕度地帶性分異 D垂直帶性分異
41、下列屬于緯度地帶性地域分異的是(C)A山地土壤垂直帶
B海陸起伏分異
C熱量帶
D陸地干濕度分帶性
42、非地帶性因素的能量來自于(A)A地球內部聚集的放射能
B太陽輻射能 C地熱能
D潮汐能
三、簡答題
1、簡述自然地理環境的組成.
2、簡述自然地帶學說的要點.
3、簡述垂直帶譜的特征.
4、簡述景觀的概念及其特征.
5、土地類型調查制圖研究報告的內容主要包括哪些?
6、簡述地塊的基本性質和特征
7、什么是綜合自然地理學?它的研究對象是什么?
8、關于自然地理環境整體性的思想實際上經歷了哪幾個階段?各
階段的特點是什么?
9、簡述地域分異的尺度.
10、簡述自然區劃的原則.
11、簡述土地的科學概念及其內容.
12、簡述地塊各分類級別的劃分標志.
13、畫出地貌面的劃分示意圖,并說明地貌面的劃分.
14、說明理想大陸植物群系水平地帶的平面結構.
15、畫出水平地帶性與垂直地帶性的關系階梯圖,并說明水平地帶性與垂直地帶性的 相互關系.
16、說明西祁連山垂直帶譜圖南坡和北坡垂直帶譜分布的差異及其原因.
17、說明理想大陸自然地帶更替的規律。
四、論述題
1、試論述地域分異規律的相互關系.
2、試論述自然地理環境中的能量循環和轉化.
3、試論述從系統論看地理學的分科.
4、試述自然地帶學說的要點及其發展.
第三篇:自然地理學復習資料
自然地理學復習資料
緒論
地理環境可分為自然環境、經濟環境和社會文化環境三類。
自然地理環境:由地球表層中無機的和有機的、靜態和動態的自然界各種物質和能量組成,具有地理結構特征并受自然規律控制。
“三分法”:自然地理學、經濟地理學、人文地理學
“三層次”:統一地理學、綜合地理學、部門地理學
自然地理學研究地球表層的自然地理環境。
自然地理環境包括:天然自然地理環境,人為自然地理環境。
部門自然地理學包括氣候學、地貌學、水文地理學、土壤地理學、植物地理學、動物地理學等。
自然地理要素:氣候、水文、地貌、土壤、植被和動物界。
第一章 地球
彗星:彗核、彗發、彗云和彗尾。
日食:月球運行到太陽和地球之間,三者恰好在一條直線上,月影落在地表,月影中的人看到太陽部分或全部被月光遮住。
月食:地球位于月和太之間,三者恰好或接近一條直線,地影落在月球上,處于地影區的人們看到月亮全部或部分失去光輝。
太陽活動:太陽大氣受到太陽磁場和稠密氣體對流區擾動的影響而處于劇烈運動當中。主要標志:太陽黑子
太陽結構:
1.內部氣體:核反應區、對流區、輻射區。
2.外部氣體:光球、色球、日冕。
類地行星:【體積小,密度大】水星、金星、地球、火星; 類木行星:【體積大,密度小】木星、土星、天王星、海王星;
太陽系中行星及其衛星繞太陽的運動的共同特征:
1.所有行星的軌道偏心率都很小,幾乎都接近圓形;
2.各行星軌道面都近似地位于一個平面上,對地球軌道面即黃道面的傾斜也都不大;
3.所有的行星都自西向東繞太陽公轉;除金星和天王星外,其余行星自轉方向也自西向東,即與公轉方向相同;
4.除天王星外,其余行星的赤道面對軌道面的傾斜都比較小;
5.絕大多數衛星的軌道都近似圓形,其軌道面與母星赤道面也較接近;
6.絕大多數衛星,包括土星環在內,公轉方向均與母星公轉方向相同。
地球的形狀及其地理意義
地球的形狀就是指大地水準面的形狀。
地球形狀的地理意義: 形狀效應。
當太陽平行光線照射到扁球狀的地球表面時,同一時刻不同緯度地區的正午太陽高度就不同,總體上是從南北回歸線向兩極遞減。太陽高度角大,單位面積獲得的太陽輻射能就大,反之則小。因此,太陽輻射使地表增溫的程度也是也從低緯向高緯遞減,引起地表熱量分布的不平衡。這種不平衡對地球氣候的形成以及自然地理環境中的一切過程產生極大影響,從而造成地球上熱量的帶狀分布和所有與地表熱狀況相關的氣候、植被和土壤等自然現象的地帶性分布。地球的大小及其地理意義
(1)地球巨大的體積和質量使其能以強大的地心引力吸引著地球周圍的大氣,使地球保持一個具有一定厚度和質量的大氣層。才有了多種圈層,才有生命。
(2)地球巨大的表面為人類活動提供了廣闊的空間場所。
地球自轉:地球自轉就是地球本身的旋轉。它的旋轉軸叫地軸,地軸通過地球的中心,所以,地球的這種繞軸旋轉被稱為“自”轉,以別于它繞太陽的公轉。
日的概念:恒星日以春分點為參考點,是指同一恒星連續兩次在同地中天的周期。
太陽日以太陽為參考點,是太陽連續兩次在同地中天所需的時間。
太陰日月球為參考點,是月球連續兩次在同地中天所經歷的時間。通常所說的1日(一晝夜)是指太陽日。
自轉角速度 :地球各部分都有相同的自轉角速度。地球自轉的角速度平均為每小時15°,或每分15′,每秒15″。
自轉線速度:地球自轉的線速度因緯度和高度而不同。地球自轉的線速度隨緯度增大而減小。赤道上,自轉速度最大,在南北緯60°地方,地球自轉的速度減為赤道的一半;至南北兩極減小為零。地球自轉速度長期變化的主要原因,是月球和太陽對地球的潮汐作用。潮汐摩擦對地球自轉起著“剎車”那樣的作用,使它的速度不斷減慢。地球自轉速度的季節變化又分周年變化和半周年變化。前者主要是季風的變化引起的;后者是大氣潮汐引起的。
地球自轉的地理意義
1.是確定地理坐標的基礎。
2.決定晝夜更替,并使地表各種過程具有晝夜節律。
3.產生地轉偏向力,使所有在北半球做水平運動的物體都發生向右偏轉,在南半球則向左偏。
4.產生了地方時。
5.對潮汐產生阻礙作用。
地方時:某一地方某一恒星兩次經過同一地的時間間隔。
地球公轉的概念:地球按照一定的軌道繞太陽運動,稱為公轉。證據:恒星周年視差
地球于每年1月初經過近日點,此時公轉速度最大;7月初經過遠日點,此時公轉速度最小。
季節變化是半球性現象。
季節變化首先是天文現象,然后是氣候現象。
公轉的地理意義 1.太陽的回歸運動
2.太陽高度角的周年變化
3.晝夜長短的周年變化 4.四季更替
5.五帶分布
四季:由于黃赤交角的存在和太陽的回歸運動,造成地球上各地晝夜長短和正午太陽高度的變化,一年分成春夏秋冬四季。
季節變化是半球性現象——影響季節變化的兩個主要因素——晝夜長短和正午太陽高度是半球性的。
五帶:地球上的五帶,是根據天文現象的緯度差異劃分的。
熱帶,南、北溫帶和南、北寒帶。
熱帶是跨赤道的唯一有太陽直射的緯度帶;南、北寒帶是南、北半球各自唯一的有極晝和極夜的緯度帶;
南、北溫帶則是南、北半球從熱帶到南寒帶和北寒帶的過渡地帶,即既沒有太陽直射,又沒有極晝和極夜的地帶。
黃赤交角為0時:①季節消失,溫度年較差減小;
②季風消失,干濕度的季節變化也將很小;
③赤道附近更熱,中高緯度更冷,徑向環流加強; ④極晝極夜消失,熱帶寬度減小,寒帶寬度增加; ⑤季風區降水減少,中高緯度地區降水減少;
⑥緯度地帶性更明顯,中高緯度地區的徑向分異和垂直分異減弱。
緯度——是線面角,即本地法線同赤道平面的交角。
經度——是兩面角,即本地子午面與本初子午面的夾角。
地球的內部構造特征:
地球內部分為三個主要圈層。
它們是地殼、地幔和地核;地核又分外核和內核。
地殼和地幔之間的界面,稱為莫霍洛維奇面,簡稱莫霍面,或M界面。地幔和外核之間的界面,稱古登堡面。外核和內核之間的界面,稱萊曼面。
硅鋁層和硅鎂層之間的界面,稱康拉德面。(沉積巖層、硅鋁層和硅鎂層)
地球的外部構造:大氣圈、水圈、生物圈。
地球表面的基本特征:1.太陽輻射集中分布于地表,太陽能的轉化亦主要在地表進行。2.固態、液態、氣態物質同時并存于地表,使海洋表面成為液+氣界面,海底成為液+固界面,陸地表面成為氣-固界面,而沿岸地帶成為三相界面。3.地球表面具有其特有的、由其本身發展形成的物質和現象,如生物、風化殼、土壤層、粘土礦物、沉積巖、各種地貌形態,等等。4.相互滲透的地表各圈層之間,進行著復雜的物質、能量交換和循環,如水循環、地質循環、化學物質循環等,并且在交換和循環中伴隨著信息的傳輸。5.地球表面存在著復雜的內部分異。6.地球表面是人類社會發生、發展的環境,盡管隨著科學技術的發展,人類已有可能潛入深海或上升至宇宙空間,但地表仍然是人類活動的基本場所。
第二章 地 殼
克拉克值(地殼元素豐度):元素在地殼中的重量百分含量。
條痕:銳器割劃礦物后粉末的顏色。
硬度:礦物抵抗外力的能力。
摩氏硬度計分為十級:1 滑石
石膏方解石螢石磷灰石
正長石石英黃玉
剛玉
金剛石
相對硬度 :指甲2.5
小刀5.5
解理:礦物受力后沿一定方向規則裂開成光滑面的性質叫解理。裂開面稱解理面。
斷口: 受力后不沿一定方向裂開,而破裂成不規則的破裂面。解理不完全,則斷口愈顯著。
巖漿巖(火成巖):是由巖漿凝結形成的巖石。分類:酸性巖、中性巖、基性巖和超基性巖。也可劃分為侵入巖和噴出巖。
沉積巖:暴露在地表的巖石,經過風化、剝蝕在原地或經搬運堆積下來,經過成巖作用而形成的巖石。
類型:碎屑巖類,粘土巖類,生物化學巖類。
變質作用:由地球內力作用引起的巖石性質的變化過程。或者
固態原巖因溫度、壓力及化學活動性流體的作用而導致礦物成分、化學結構與構造的變化。
變質巖:由先成的巖漿巖、沉積巖或變質巖,由于其所處地質環境的改變經由變質作用形成的巖石。
控制變質作用的三要素:溫度、壓力和化學因素。
當巖漿噴出地表后冷凝形成的巖石稱噴出巖,或稱火山巖; 巖漿在地表以下冷凝形成的巖石稱侵入巖。在地殼深處冷凝形成的巖石巖叫深成侵入巖;在地殼淺層冷凝形成的巖石叫淺成侵入巖。
巖漿巖的結構:是指巖石中礦物的結晶程度、晶粒大小、形狀和礦物之間相互關系等特征。
1.按結晶程度分為:全晶質、隱晶質、玻璃質。
2.按顆粒大小分為:粗粒結構、中粒結構、細粒結構。10-------5--------2--------0.2mm
晶體關系分為:等粒結構、斑狀結構、輝綠結構。
玻璃質結構:礦物沒有結晶,巖石斷面光滑。是巖漿巖噴出地表迅速冷卻而成。噴出巖特有的結構。
巖漿巖構造:是指巖石各組成部分在巖石中的排列方式或充填方式。
分類:塊狀構造、斑雜構造、流紋構造、氣孔構造、杏仁構造
沉積巖的形成過程:風化——剝蝕與搬運——沉積——固結成巖。
固結成巖作用幾種途徑:壓固作用——膠結作用——重結晶——新礦物的形成。
層理構造:指巖石的成分、結構、粒度、顏色等性質沿垂直于層面方向變化而形成的層狀構造。
層面構造:如波痕、雨痕、干裂等等。
節理:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,但破裂面兩側巖塊未發生明顯滑動。
斷裂:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,使巖層連續性遭到破壞的現象
斷層:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,破裂而又發生明顯位移
海侵(浸)層位:當地殼下降時,海水侵漫陸地,陸地面積相對縮小,海洋面積相對擴大,稱為 “ 海侵 ”,這時所形成的巖 層稱 “ 海侵層位 ”。
海侵層位特點:在垂直剖面上,自下而上沉積物顆粒由粗變細;由于海洋面積擴大,新形成的巖層分布面積大于老巖層面積,形成超覆現象。
海退層位:當地殼上升時,海水退出陸地,陸地面積相對擴大,海洋面積相對縮小,稱為
“ 海退 ”。這時所形成的巖層稱為
“ 海退層位 ”
海退層位特點:在垂直剖面上,自下而上沉積物顆粒由細變粗;由于海洋面積越來越小,新形成的巖層分布面積小于老巖層面積,形成退覆現象。
構造運動:由內動力所引起的地殼(或巖石圈)巖石發生變動、變位的一種機械作用。(通常與地殼運動通用)
構造運動的基本形式
(1)水平運動: 指地殼物質大致平行地球表面,沿著大地水準球面切線方向進行的運動。巖層在水平方向遭受擠壓力或張力,形成巨大而強烈的褶皺和斷裂。因此,水平運動又稱為 “ 造山運動 ”。
(2)垂直運動:指地殼物質沿著地球半徑方向進行的緩慢升降運動。常表現為大規模的隆起和凹陷,引起地勢高低的變化和海陸變遷。因此,垂直運動又稱為 “ 造陸運動 ”
垂直運動的特點:交替性:時間上,空間上;周期性:一個地區從下降到上升終止稱為一個旋回;
復雜性:不同規模的升降交錯發生。
水平運動與垂直運動的關系:從地殼發展歷史看,地殼運動的總體表現形式,無論在大陸還是在海洋,越來越多的證據表明,水平運動是主導的,而垂直是派生的。水平運動形成地殼的褶皺和斷裂,升降運動引起地殼的隆起、凹陷和海陸變遷。種主要地質構造類型: 水平構造、傾斜構造、褶皺構造、斷裂構造。
巖層:具層狀結構,由兩個平行或近乎平行的界面所限制的,巖性
巖層產狀:即巖層的產出狀態,是指巖層在空間的方位。由其走向、傾向和傾角來表示。
巖相:巖層形成環境的物質表現,即沉積物的特征及其生成環境的總和。
褶皺構造:
褶皺:巖層的彎曲現象稱為褶皺,它是巖層塑性變形的結果。褶曲:巖層被擠壓形成的一個彎曲叫褶曲。
斷層構造:
節理:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,但破裂面兩側巖塊未發生明顯滑動。
斷裂:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,使巖層連續性遭到破壞的現象
斷層:巖石因所受應力強度超過自身強度而發生破裂,破裂而又發生明顯位移。
整合接觸:在地殼相對穩定的條件下,巖層沉積連續,且下老上新,沒有巖層缺失,這種關系叫整合接觸。
特點:巖層相互平行,時代連續,巖性和古生物特征呈遞變狀態。
這種接觸關系說明該地區未發生過顯著的升降運動,古地理環境沒有顯著的變化。
平行不整合:又稱為 “ 假整合 ”,不整合面上下兩套巖層的產狀彼此平行,但時代不連續,曾發生過沉積間斷,故兩套巖層 的巖性和其中的化石群也明顯不同。
這種接觸關系說明該地區曾有過顯著的升降運動,古地理環境有過顯著的變化。
角度不整合:不整合面上下兩套巖層成角度相交,上覆巖層覆蓋在傾斜巖層或褶皺巖層之上。時代不連續,巖性和古生物特征突 變;不整合面上往往保存有古侵蝕面。
這種接觸關系說明該地區地殼有過顯著的升降運動和褶皺運動,古地理環境發生過極大的變化。
沉積旋回:海侵層位是在地殼下降條件下形成的,而海退層位是在地殼上升條件下形成的。一套海侵層位和一套海退層位,在垂 直剖面上構成沉積物顆粒由粗變細又由細變粗的有規律變化,表明該地區的地殼曾經歷了一次下降和上升的完整過程,稱為一個沉積旋回。
一般海侵層位厚度大,保全較好;而海退層位厚度較薄,不易保全,甚至會出現沉積間斷。
斷盤:斷層面兩側的巖塊稱為斷盤。
斷層的主要類型:
正斷層---斷層的上盤相對下降,下盤相對上升;
逆斷層---斷層的上盤相對上升,下盤相對下降;
平移斷層---斷層兩盤沿斷層走向(水平方向)相對移動
依據逆斷層斷層面傾角的大小,分為: 沖斷層(斷層面傾角大于45°);逆掩斷層(斷層面傾角小于45°);樞紐斷層:是指那些具有旋轉性質的斷層運動,斷層上盤似乎繞一個軸旋轉。
順地貌:背斜成山,向斜成谷。
逆地貌:背斜為谷,向斜成山。
大地構造學說(即地殼運動學說):主要是研究地質構造的分布規律,地殼運動發生的時間、運動方式和規模,以及地殼運動的起因和動力來源。
大陸漂移說的主要觀點:魏格納,德,1912
在大約 2.5 億年前的石炭紀后期,地球上所有的大陸曾經連結在一起,構成一個統一的大陸(稱為泛大陸),圍繞它的是一片廣闊的海洋(稱為泛大洋)。此后,受地球自轉離心力和潮汐力的作用,從中生代開始,泛大陸逐漸破裂、分離,由硅鋁層組成的、較輕的陸殼在較重的硅鎂層洋殼之上漂移,直至形成今天的海陸分布格局。大西洋、印度洋、北冰洋是在大陸漂移過程中形成的,而太平洋則是泛大洋的殘余。
海底擴張說的主要觀點 :迪次(1961)、赫斯(1962),美
1)洋底在洋脊裂谷帶形成,接受分裂,并不斷向兩側擴張,同時老的洋底在海溝處潛沒消減,因而洋殼不斷更新。2)洋底的擴張是由于剛性的巖石圈塊體在軟流圈之上運動的結果,運動的驅動力是地幔物質的熱對流。洋脊軸部是對流圈的上升處,海溝是對流圈的下降處。
3)地幔對流說表明,不是“舟行于水”,而是軟流圈類似“傳送帶”的作用。如果上升流發生在大陸下面,就導致大陸的分裂和大洋的啟開。
板塊構造學說主要觀點:
1).剛性的巖石圈由巨大斷裂分割成許多塊體,叫(巖石圈)板塊;
2).板塊由于軟流圈運動而運動,如傳送帶;
3).板塊邊界是地殼活動性強烈的地帶,板塊的相互作用,從根本上控制了各種內力地質作用以及沉積作用的進程;板塊內部相對穩定;
4).板塊邊界:(山弧)島弧-海溝系、洋中脊、轉換斷層,在大陸內部的地縫合線。前三種邊界位于 洋底或洋陸交接處。
板塊邊界的三種類型:
1.擴張(或增生)型邊界:是新增地殼增生的地方,噴出的多為玄武巖;以張應力產生的正斷層和節理為主;地震震源較淺,烈度也不大。
2.俯沖(或匯聚)型邊界:見于兩個板塊匯聚,消減的地方,多強烈地震,分布亦廣;板塊拼縮的速度每年多在5cm以內。
3.轉換斷層(或次生)型邊界:被斷開的兩條海嶺之間的部分斷層兩盤運動方式相反,而兩條海嶺外側的斷層兩盤的方向一致。僅見于大洋地殼中,以淺震為主,亦有少量玄武巖噴出。
火山的噴發形式:1)裂隙式:巖漿由地殼的裂縫溢出地表。多為基性熔巖,形成熔巖被,一般沒有固體噴發物。多見于大洋中脊裂谷帶。
2)中心式:巖漿沿管形通道噴出地表。
▲寧靜式(夏威夷式):基性巖漿噴發;只有熔巖流,無火山碎屑,多形成盾形火山錐;
▲爆炸式(培雷式):中、酸性巖漿噴發;爆炸力強,含氣體多,火山碎屑多,形成錐形火山錐;
▲中間式(斯特龍博利式): 中、基性巖漿噴發;爆炸力小,火山碎屑少。
火山的分布:火山沿構造板塊的邊界呈帶狀分布,大致可分為四個主要火山帶:
① 太平洋火山帶:62%以上的活火山分布于此,有 “ 火環 ” 之稱。
② 地中海火山帶
③ 東非火山帶:沿東非大裂谷分布。
④ 大西洋海底隆起火山帶
地震的分布:呈帶狀并與板塊邊界一致。
1.環太平洋地震帶——沿太平洋板塊邊界上的海溝-島弧分布,全世界80%的淺源地震、90%的中源地震和幾乎全部的深源地震發生在該地層帶。
2.地中海—喜馬拉雅地震帶——沿亞歐板塊與非洲板塊和印度洋板塊的接合帶分布,地震數量約占全世界地震總數的15%,其中絕大多數為淺源地震,3.大洋中脊地震帶——地震數量不多,震級較小 4.大陸斷裂谷地震帶——此帶主要為淺源地震。
生物的發展與地質年代的關系:顯生宇:新生代(第四紀—— 人類時代)
中生代(白堊紀,侏羅紀,三疊紀)——爬行動物時代
裸子植物時代
上古生代(二疊紀,石炭紀,泥盆紀)——兩棲動物時代
陸生孢子植物時代
第三章 大氣與氣候
干潔空氣:是指大氣中除去水汽、液體和固體微粒以外的整個混合氣體,簡稱干空氣。
大氣的分層:對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層
對流層基本特征:1)一般氣溫隨高度增加而降低;2)空氣對流運動顯著;3)天氣現象復雜多變。
大氣對太陽輻射的減弱作用﹡大氣對太陽輻射的吸收 ﹡大氣對太陽輻射的散射 ﹡大氣的云層和塵埃對太陽輻射的反射。
太陽輻射能分布:主要是波長在0.4um-0.76um的可見光區,約占總輻射能的50%;其次是波長大于0.76um的紅外輻射,約占總輻射量的43%。波長小于0.4um的紫外輻射只占能量的7%。99%的輻射能在波長0.15um-4um間。
太陽常數:8.16J
日地平均距離處,太陽光垂直照到地表,排除大氣影響,1cm3 吸收的太陽能
地面長波輻射:地表面以其本身的熱量日夜不停地向外放射輻射的方式。
大氣逆輻射:大氣輻射中向下的那一部分,剛好和地面輻射的方向相反的輻射。
大氣的溫室效應:由于大氣逆輻射的存在,使地面實際損失的熱量比地面以長波輻射放出的熱量少一些的這種大氣保溫作用。
造成逆溫的條件:地面輻射冷卻、空氣平流冷卻、空氣下沉增溫、空氣湍流混合等。
逆溫的類型:(1)輻射逆溫:由于地面強烈輻射冷卻而形成的逆溫。水汽壓:大氣中的水汽所產生的那部分壓力。用e表示,單位:hpa.飽和空氣:在溫度一定情況下,單位體積空氣的水汽量有一定限度,如果水汽含量達到此限度,空氣就呈飽和狀態。
絕對濕度:單位容積空氣所含的水汽質量通常以g/cm3表示。
飽和水汽壓與溫度的關系:隨著溫度的升高,飽和水汽壓顯著增大。
潛熱輸送:海面和陸面的水蒸氣使地面熱量得以輸送到大氣層中。
逆溫:氣溫隨高度增大而上升的現象。
感熱輸送:陸面、水面溫度與低層大氣溫度并不相等,因此地表和大氣間便由感熱交換而產生能量輸送。
相對濕度f:實際水汽壓e 與飽和水汽壓E之比,當空氣飽和時e=E,f=100%;未飽和時e<E,f<100%;過飽和,f>100%。
露點溫度Td: 當空氣中水汽含量不變、氣壓一定時,氣溫下降到使空氣達到飽和時的溫度,簡稱露點。空氣經常處于未飽和狀態,所以露點溫度經常低于氣溫。在飽和空氣中,T-Td=0;在未飽和空氣中,T-Td>0;T-Td 差值愈大,說明相對濕度愈小。
實際水汽壓(e)與飽和水汽壓(E)關系,當e<E,蒸發;e>E,蒸發停止,可能產生凝結;e=E,動態平衡。
影響蒸發的因素: 1.蒸發面的溫度 2.空氣濕度和風 3.蒸發面的性質
水汽凝結的條件: 1.是有凝結核或凝華核的存在 2.是大氣中水汽要達到飽和或過飽和狀態。
使空氣達到過飽和的途徑有兩種: 1.是通過蒸發,增加空氣中的水汽,使水汽壓大于飽和水汽壓。
2.是通過冷卻作用,減少飽和水汽壓,使其少于當時的實際水汽壓。
霧的類型:
1.輻射霧:這是空氣因輻射冷卻達到過飽和而形成的,主要發生在晴朗、微風、近地面、水汽比較充沛的夜間或早晨。
2.平流霧:當溫暖潮濕的空氣流經冷的海面或陸面時,空氣的低層因接觸冷卻達到過飽和而凝結成的霧就是平流霧。
3.蒸汽霧:如果水面是暖的,而空氣是冷的,當它們溫差較大的時候,水汽便源源不斷地從水面蒸發出來,闖進冷空氣,然后又從冷空氣里凝結出來成為蒸氣霧。
4.上坡霧:這是潮濕空氣沿著山坡上升,絕熱冷卻使空氣達到過飽和而產生的霧。
5.鋒面霧:經常發生在冷、暖空氣交界的鋒面附近。鋒前鋒后均有,但以暖鋒附近居多。
大氣降水的形成(使云滴增大的過程):
1.為云滴凝結(或凝華)增長
1)直接凝結(凝華)增大階段
2)水汽轉移階段:對形成大云滴來說,冰水云滴共存的作用更為重要。這是因為在相同的溫度下,冰水之間的飽和水汽壓差異很大,特別是當溫度在-10—-12℃時差別最顯著,最有利于大云滴的增大。因此,對于冷云(降水,這種冰水云滴共存作用(稱為冰晶效應)是主要的。
2.為云滴的沖并增長:云滴經常處于運動之中,這就可能使它們發生沖并。大小云滴之間發生沖并而合并增大的過程,稱為沖并增長過程。
降水量的地理分布:
1.赤道多雨帶:赤道及其兩側是全球降水量最多的地帶。
2.南北緯15°-30°少雨帶:這一緯度帶受副熱帶高壓控制,以下沉氣流為主,是全球降水量稀少帶。
3.中緯多雨帶:受天氣系統影響,多雨。大陸東岸受夏季季風影響,降水多。中緯大陸內部因離海洋較遠,降水量很少。
4.高緯少雨帶:本帶因緯度高,全年溫度低,蒸發微弱,大氣中含水量少,故降水量也少。
輻射平衡:1.從整個地-氣系統平均狀況來看,地面和大氣從太陽得到的能量與發射到外層空間的能量相等。2.地-氣系統內部有著復雜的能量轉換和能量輸送過程。3.全球年平均輻射平衡為零,但局部地區卻并非如此。
全球范圍內的氣溫水平分布有如下幾個特點:(1)由于太陽輻射量隨緯度的變化而不同,等溫線分布的總趨勢大致與緯圈平行。北半球的1月比7月密集,表明冬季南北溫差大。(2)同緯度夏季海面氣溫低于陸面,冬季高于陸地,等溫線發生彎曲。
(3)洋流對海面氣溫的分布有很大影響。墨西哥灣流(4)近赤道地區有一個高溫帶,月平均氣溫冬、夏均高于24度,稱為熱赤道。(5)南半球無論冬夏最低溫都在南極;北半球最低夏季在極地,冬季在高緯大陸。
大氣降溫過程:1)絕熱冷卻2)輻射冷卻3)平流冷卻4)混合冷卻
霧凇:是一種白色固體凝結物,由過冷的霧滴附著于地面物體上迅速凍結而成。
露:溫度如在0℃以上,水汽凝結為液態;霜:在0℃以下,固態—冰晶。
霧的分類: 1.輻射霧2.平流霧 3.蒸汽霧 4.上坡霧 5.鋒面霧。
云的分類:積狀云,層狀云,波狀云。濕潤系數K:降水量P與蒸發量E關系。
全球云量帶:(1)赤道多云帶(2)緯度20-30°少云帶(3)中高緯多云帶。
降水類型:1.對流雨2.地形雨3.鋒面(氣旋)雨4.臺風雨
降水強度:單位時間內降水量。
降水日變化:(1)大陸型:兩個最大值午后清晨,最小值夜間和午前(2)海洋型:一個最大值清晨最小值午后
作用于空氣的力: 1.水平氣壓梯度力 2.地轉偏向力 3.慣性離心力(空氣作曲線運動時)4.摩擦力
大氣的水平運動 自由大氣的空氣運動 1.地轉風(空氣作等速直線水平運動形成地轉風)2.梯度風
風隨高度的變化 1.地轉風隨高度的變化 2.摩擦層中風隨高度的變化
水平氣壓梯度:存在水平氣壓梯度時單位質量空氣所受的力。
地轉偏向力:因地球轉動使運動物體發生方向偏轉力;
慣性離心力:空氣作曲線運動時,受與運動方向垂直的慣性離心力。摩擦力:不同氣層間,氣—地之間的相互作用,產生摩擦力;
白貝羅風壓定律:在北半球,背風而立,高壓在右,低壓在左;南半球北風而立,則高壓在右,低壓在左。
梯度風:大氣中空氣做曲線運動時,作用于空氣的氣壓梯度力、地轉偏向力、慣性離心力達到平衡時的風為。
埃克羅螺線:把北半球不同高度上風的向量投影到同一水平面上,可得到一條風向風速隨高度變化的螺旋線。
三層含義:1.北半球摩擦層中風隨高度呈螺旋式分布;2.隨高度升高,風速增大,風向向右偏轉;3.最終風向與等壓線完全一致
(一)全球環流 1.全球氣壓帶 2.行星風系(信風帶、西風帶、極地東風帶)
3.經向三圈環流(信風、中緯度、極地環流圈)4.高空西風帶的波動和急流
大氣環流
(二)季風環流 季風角
(三)局地環流 1.海陸風2.山谷風3.焚風
大氣環流:大范圍內具有一定穩定性的各種氣流運行的綜合現象。行星風系:不考慮海陸和地形影響,地面盛行風的全球性型式。
氣團:在水平方向上性質比較均勻的大塊空氣。
鋒:當兩個性質不同的氣團相接觸時,其間比較狹窄的過渡區。
氣團的變性鋒的類型: 1)暖鋒、冷鋒、準靜止鋒、錮囚鋒。2)冰洋鋒、極鋒、赤道鋒。
冷鋒天氣:1.第一型冷鋒或緩行冷鋒(鋒后雨)2.第二型冷鋒或急行冷鋒(鋒前雨)暖鋒天氣(鋒前雨)錮囚鋒(鋒前鋒后雨)
氣旋分類:溫帶氣旋(即鋒面氣旋,產生于極鋒上)和熱帶氣旋(產生于赤道鋒上)。
反氣旋旋轉方向:北半球是順時針,南半球是反時針。
反氣旋分類:1.冷性反氣旋即冷高壓;2.暖性反氣旋即暖高壓
天氣和氣候:天氣是瞬時或短時間的大氣狀態;氣候是時間尺度很長的大氣過程。天氣是瞬息萬變,不穩定性的快過程;氣候有相對穩定性的慢過程。天氣是氣候背景上的振動,天氣屬于氣候范疇。天氣指對流層不包括高層大氣,氣候涉及整個大氣圈。
氣候系統特性:熱力學特性氣溫水溫地溫,運動學特性風洋流,靜力學特性壓力密度鹽度,含水性。
氣候系統有五部分組成:1大氣圈2海洋3冰雪圈4陸面(巖石圈)5生物圈
(一)輻射因子 1.地球的有效溫度 2.地球上的天文現象(日地距離、太陽高度、日照時間)
氣候的形成因子
(二)環流因子 1.大氣環流與熱量輸送和水分循環 2.大氣環流與水溫異常(厄爾尼諾)
(三)地理因子 1.海陸分布 2.洋流(對大陸東西岸氣溫將水的影響)3.地形(對溫度降水影響)
同一緯度的天文輻射,日總量,季總量,年總量都相同。厄爾尼諾-南方濤動ENSO
郎伯定律:大氣上界太陽輻射強度與太陽高度的正弦成正比,與日地距離的平方成反比。
沃克環流:赤道太平洋垂直剖面上大氣低層為偏東風上層為偏西風的東西向熱成閉合環流。
南方濤動:指熱帶太平洋與熱帶印度洋之間氣壓變化呈反相關的振蕩關系。(沃克)最大降水高度:同一地區山地降水量總比山下多.低緯度氣候 1.赤道多雨氣候2.熱帶海洋性氣候3.熱帶干濕季氣候4.熱帶季風氣候5.熱帶干旱與半干旱氣候
全球氣候帶
中緯度氣候 1.副熱帶干旱與半干旱氣候2.副溫帶季風氣候3.副熱帶濕潤氣候4.副熱帶夏干氣候(地中海氣候)5.溫帶海洋性氣候6.溫帶季風氣候7.溫帶大陸性氣候8.溫帶干旱與半干旱氣候
高緯度氣候 1.副極地大陸性氣候2.極地長寒氣候(苔原氣候)3.極地冰原氣候
氣候變化史:地質時期氣候歷史時期氣候近代氣候
天文學方面的原因:1.太陽輻射強度的變化 2.太陽活動的準周期變化 3.地球軌道要素的變化
氣候變化原因:地文學方面的原因:1.地極移動與大陸漂移2.造山運動3.火山活動
人類活動
第四章 海洋與陸地水
水循環的5個環節:水分蒸發、水汽輸送、凝結降水、水分下滲、徑流。3個階段:蒸發、降水、徑流。
水量平衡:某個地區在某一段時期內,水量收入和支出的差額,等于該地區的儲水變化量。
收入-支出=變化量
大陸降水量+海洋降水量=大陸蒸發量+海洋蒸發量 大洋年降水量+入海徑流量=大洋年蒸發量
水分循環的地理意義:①將各圈層與圈層連接在一起; ②使水成為可永續利用的可再生資源;
③使不同緯度之間水分收支平衡得到緩解; ④海陸之間、有機界與無機界之間聯系的紐帶作用;
⑤影響全球氣候的情況; ⑥水分循環導致地貌形狀變化。
世界洋流結構特點:
◆反氣旋型大洋環流:以南北回歸線高壓帶為中心;在北半球順時針流動,南半球則逆時針流動;
◆氣旋型大洋環流:以北半球中高緯海上低壓為中心,在南半球中高緯為西風漂流(由于受南極冰蓋影響,具寒流性質);
◆繞極環流:南極周圍,受極地東風作用,洋流自東向西流;
◆季風漂流:北印度洋受季風影響,季節變化明顯,冬季逆時針流動,夏季順時針流動。
河流的分段:較大的河流可分河源、上游、中游、下游、河口等五個部分。
水系形式(5類):扇狀水系、羽狀水系、平行狀水系、樹枝狀水系、格狀水系。
水系特征主要包括河長、河網密度和河流的彎曲系數。
河長:從河口到河源沿河道的軸線所量得的長度。
河網密度:指流域內干支流的總長度和流域面積之比,即單位面積內河道的長度。
河流的彎曲系數:是指某河段的實際長度與該河段直線距離之比值。
水系:指由干流和各級支流組成的河流系統。
流域:分水線所包圍的區域。
比降:單位河長的落差。
水位:河流中某一標準基面或測站基面上的水面高度,叫做水位。
流速:指河流中水質點在單位時間內移動的距離。
流量:指單位時間內通過某過水斷面的水的體積。
徑流的形成和集流過程:
1)停蓄階段:降水落到流域內一部分被植物截留,另一部分被土壤吸收,然后經過下滲,進入土壤和巖石孔隙中,形成地下水。所以降水初期不能立即產生徑流。降水進行到大于上述消耗時,便在一些分散洼地停蓄起來。這種現象稱為填洼。停蓄于洼地的水也不能立即變為徑流,所以這個階段叫做停蓄階段。對于徑流形成而言,停蓄階段是一個耗損過程;但是,從增加雨水對地下水的補給和減少水土流失來說,這個階段是具有重要意義的。
2)漫流階段:降水進行到植物截留和填洼都已達到飽和,降水量超過下滲量時,地表便開始出現沿天然坡向流動的細小水流,即坡面漫流。坡面漫流逐漸擴大范圍,并分別流向不同的河槽里,叫漫流階段。
3)河槽集流階段:坡面漫流的水進入河道中,沿河網向下游流動,使河流流量大為增加,叫做河槽集流。河槽集流階段,大部分河水流出河口外,只有小部分滲過河谷堆積物補給地下水,待洪水消退后,地下水又反過來補給河流。河槽集流過程在降水停止后還將繼續很長時間。這個階段包括雨水由坡面進入河網,最后流出出口斷面的整個過程,它是徑流形成的最終環節。
潮汐:由月球和太陽的引力引起的海面周期性升降現象。高潮 低潮 潮差 大潮 小潮 順潮
對潮
洋流分類:摩擦流(風海流)、重力-氣壓梯度流(傾斜流、密度流和補充流)和潮流。半日潮、混合潮和全日潮
全球水量平衡:1)海陸降水量之和等于蒸發量之和,說明全球水量保持平衡,基本長期不變;2)海洋蒸發量提供了海洋和陸地降水量絕大部分,海洋是大氣水分和陸地水的主要來源;3)陸地降水量只有小部分來源于陸地蒸發,說明大陸氣團對陸地降水的作用遠遠不及海洋氣團的作用;4)海洋蒸發量大于降水量,陸地蒸發量小于降水量,最后通過徑流達到平衡。
徑流計量單位:1.流量Q :在單位時間內通過河道過水斷面的水量。Q=Av,A 為過水斷面面積;v 為水流的平均流速。
2.徑流總量W :在一特定時段內流過河流測流斷面的總水量.W = QT,T 為時間(秒);Q 為時段平均流量。
3.徑流模數M: 單位時間單位面積上產出的水量。
4.徑流深度y :流域面積除該流域一年的徑流總量,即得到徑流深度
5.徑流變率:(模比系數K)任何時段的徑流值M1、Q1 或y1 等,與同時段多年平均值M0、Q0 或y0 之比。
6.徑流系數α :一定時期的徑流深度y 與同期降水量x 之比。用百分數表示
河流補給:1.降水補給2.融水補給3.地下水補給4.湖泊與沼澤水補給5.人工補給
河流分類原則:1)以河流的水源作為河流最重要的典型標志,按照氣候條件對河流進行分類;2)根據徑流的水源和最大徑流發生季節來劃分;3)根據徑流年內分配的均勻程度來劃分;4)根據徑流的季節變化,按河流月平均流量過程線的動態來劃分;5)根據河槽的穩定性來劃分;6)根據河流及流域的氣候、地貌、水源、水量、水情、河床變化等綜合因素來劃分。
我國的河流分類
1.東北型河流1)由于冰雪消融,形成春汛,春汛流量較小。2)春汛延續時間較長,可與雨季相連續,春汛與夏汛之間沒有明顯的低水位 3)河水結冰,結冰期間少量地下水補給。4)緯度較高、氣溫低、蒸發弱,全年流量變化較小。
2.華北型河流 1)每年有兩次汛峰,兩次枯水。2)夏汛和雨期相符合,夏汛與春汛間有明顯的枯水期,甚至斷流,造成春季嚴重缺水現象。3)雨季多暴雨,洪水猛烈而徑流變幅大。
3.華南型河流 1)地處熱帶、亞熱帶季風區,有充沛的雨量,汛期早,流量大。2)雨季長汛期也長,梅汛,臺風汛。3)最大流量和最高水位出現在臺風季。
4.西南型河流 包括中、下游干支流以外的長江、漢水、西江上游及云貴地區的河流,一般不受降雪和冰凍的影響。徑流變化與降水變化規律一致,7—8 月洪峰最高,流量最大,2 月份流量最小。河谷深切,洪水危害不大。
5.西北型河流 1)主要依靠高山冰雪補給 2)產流區主要在高山區
6.阿爾泰型河流,以積雪補給為主。
7.內蒙古型河流 以地下水補給為主,或兼有雨水補給。
8.青藏型河流 冰雪補給為主,東南邊緣的河流主要為雨水補給。
地下水的物理性質:1.溫度2.顏色3.透明度4.比重(波美度)5.導電性6.放射性7.嗅感和味感。
巖石的水理性質:巖石與水作用時,表現出不同的容水性、持水性、給水性、透水性等。
容水性:指巖石能容納一定水量的性能(容水度)。持水性:巖石依靠分子力和毛管力在其空隙中保持一定水量的性質(持水度)。給水性:飽水巖石能夠流出一定水量的性能。流出的水的體積與儲水巖石體積之比,稱為給水度。透水性就是巖石的透水性能。
地下水的總礦化度:是指水的總礦化度是指水中離子、分子和各種化合物的總含量。
地下水硬度:水中鈣、鎂離子的總量,稱為水的總硬度。永久硬度、暫時硬度(德國度)
地下水分類:按埋藏條件可分為上層滯水、潛水和承壓水;按其儲存空隙的種類又可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水。
湖泊的分類1.據水的來源,分為海跡湖和陸面湖。2.據湖水與徑流的關系,分為內陸湖和外流湖。3.根據湖水的礦化程度,分為淡水湖和咸水湖。4.按湖水溫度狀況,分為熱帶湖、溫帶湖和極地湖等。5.以湖水存在的時間,分為間歇湖、常年湖。
沼澤:通常把比較平坦或稍為低洼而過度濕潤的地面。沼澤形成過程:水體沼澤化和陸地沼澤化。
成冰作用:是指積雪轉化為粒雪,再經過變質作用形成冰川冰的過程。成冰作用也分冷型和暖型兩類
成冰作用的三個基本類型:重結晶、滲浸和凍結成冰。粒雪化過程:可以分為冷型和暖型兩類
冰川分類:1)山岳冰川(懸冰川、冰斗冰川、山谷冰川)2)大陸冰川 3)高原冰川 4)山麓冰川;據活動性分為積極冰川、消極冰川和死冰川;依溫度分溫冰川和冷冰川兩類
雪線:多年積雪區和季節積雪區之間的界線
第五章 地貌
地貌成因:構造運動,氣候因素,巖性,人類活動。地貌動力亦稱營力
基本地貌類型:山地和平原。(山地是山嶺山間谷地山間盆地的總稱)。極高山>5000>高山>3500>中山>1000>低山。丘陵相對高度小于100m。平原按表面形態可分為平坦,傾斜,凹形,起伏平原;按外動力分為熔巖,喀斯特,沖積,海成平原。高平原可分為切割高原和波狀高原。南極冰雪高原,伊朗高原,青藏高原,卡拉哈利高原
地貌在地理環境中的作用:1)導致地表熱量的重新分配和溫度分布狀況復雜化;2)改變降水量分布格局;
3)地貌對生物界的影響;4)地貌對自然界地域分異的影響;5)地貌對土地類型分化的影響。
物理風化:機械風化或崩解; 化學風化(水化作用水解作用溶解作用氧化作用);生物在化學風化中的作用。
粘土礦物主要包括高嶺土,蒙脫石,伊利石。
風化殼或殘積物:風化產物雖經風化與剝蝕而依然殘留原地覆蓋于母巖表面者。堆積風化殼。
風化殼基本特征:1)由于各地風化作用強度與風化產物就地殘留的條件不同,風化殼空間分布呈不連續性,厚度差異很大;2)組成物質以粘土和碎屑為主,也可包括少量殘存液體;3)結構疏松表層分散性強,分解程度高,粒徑細中下層相反,但不具有層理;4)發育和保存均較好的風化殼,可以劃分強度風化、中度風化和微風化三個層帶。
塊體運動與重力地貌:崩落,滑坡,蠕動。
崩落或崩塌:陡坡上的巖體與土體在重力作用下突然快速下移。
崩落必要條件:坡度陡和相對高度差大,或外傾結構面,或處于斷層破碎帶,侵入巖體接觸面帶,風化作用強,降水或地下水引起坡體變化,以及地表水沖刷坡麓等導致巖體、土體失穩的情況,和松散堆積物坡度超過休止角。
崩落形成地貌:崩塌崖壁與坡麓的巖堆。崩落使坡面上部后退,巖堆則使下部前伸,坡度逐漸變緩。大規模崩塌稱山崩。
物理風化:機械風化或崩解; 化學風化(水化作用水解作用溶解作用氧化作用);生物在化學風化中的作用。
粘土礦物主要包括高嶺土,蒙脫石,伊利石。
風化殼或殘積物:風化產物雖經風化與剝蝕而依然殘留原地覆蓋于母巖表面者。
堆積風化殼。
風化殼基本特征:1)由于各地風化作用強度與風化產物就地殘留的條件不同,風化殼空間分布呈不連續性,厚度差異很大;
2)組成物質以粘土和碎屑為主,也可包括少量殘存液體;
3)結構疏松表層分散性強,分解程度高,粒徑細中下層相反,但不具有層理;
4)發育和保存均較好的風化殼,可以劃分強度風化、中度風化和微風化三個層帶。
塊體運動與重力地貌:崩落,滑坡,蠕動。
崩落或崩塌:陡坡上的巖體與土體在重力作用下突然快速下移。
崩落必要條件:坡度陡和相對高度差大,或外傾結構面,或處于斷層破碎帶,侵入巖體接觸面帶,風化作用強,降水或地下水引起坡體變化,以及地表水沖刷坡麓等導致巖體、土體失穩的情況,和松散堆積物坡度超過休止角。
崩落形成地貌:崩塌崖壁與坡麓的巖堆。崩落使坡面上部后退,巖堆則使下部前伸,坡度逐漸變緩。大規模崩塌稱山崩。
滑坡:由巖石、土體或碎屑堆積物構成的山坡體在重力作用下沿軟弱面發生整體滑落的過程。滑坡只有在由重力引起的下滑力超過軟弱面的抗滑力才能發生。
滑坡內在因素:地層巖性,地質構造,坡體結構和有效臨空面等;誘發因素包括降水強度,地下水,地震,地表徑流,人為蓄水灌溉建筑。20-40度是發生滑坡最多的坡度。滑坡體,面,壁,階地,壟丘,洼地,裂縫。
蠕動:坡面巖屑、土屑在重力作用下以極緩慢的速度移動的現象15-30度最適合發生蠕動。
泥石流的必備條件:1)固體松散物質儲備豐富;2)坡面坡度與溝谷縱比降大;3)可從高降水或冰雪融水獲得充足水源供給。
我國泥石流分布:天山、昆侖山、祁連山、賀蘭山、太行山、燕山、橫斷山、巫山,十萬大山,南嶺等,甘,川,云等最多.泥石流分類:稀性,過渡性,粘性,塑性。泥石流扇,泥石流溝谷。
地表流水包括坡面流水,溝谷流水,河流。坡積裙或坡積裾。
河谷:谷坡,谷底。河床,河漫灘,谷坡,階地。
河床:平水期河水淹沒的河槽;
河漫灘:汛期洪水淹沒而平水期露出水面的河床兩側的谷底。
深槽位于彎曲段,淺灘位于過渡段。
凹岸侵蝕凸岸堆積
小邊灘、大邊灘、河漫灘
離堆山
邊灘,心灘,江心洲
牛軛湖:自由河曲兩相鄰凹岸間的曲流頸因河流側蝕而變窄,最終可被洪水沖決,這是裁彎取直,被裁去成為牛軛湖。
三角洲:河口三角洲,洪積扇。
無論從平面還是剖面上,三角洲沉積都可分為:三角洲平原,前緣,前三角洲。三角洲平原的沉積包括分汊河床沉積,天然堤沉積,決口扇沉積,以及低地、舄湖的沼澤沉積。三角洲分類:鳥足狀(密西西比)尖頭狀(西班牙埃布羅河)扇形(尼羅河尼日爾河)多島型(湄公河)。
洪積扇:干旱半干旱區季節性或突發性洪流在河流出山口因比降突減、水流分散、水量減少形成的扇形堆積地貌。扇頂坡度5-10度,扇緣1-2度。扇緣低地常有泉水出露,形成綠洲。山麓洪積傾斜平原,洪積扇階地。沖積扇,沖積平原,決口扇。河床相沙層和砂粒層為含水層,河漫灘相粘土層為隔水層。
河流階地:谷底因河流下切而抬升到洪水位以上并呈階梯狀分布于河谷兩側。階面,階坡,階地高度,階地前緣,后緣。
階地分類:侵蝕階地,堆積,基座階地。
河谷類型:順向河,逆向河,次成河,先成河,再順向河,疊臵河。
河流劫奪:一條河流溯源侵蝕導致分水嶺外移,從而占據相鄰河流流域的過程。斷頭河,劫奪點,劫奪灣,谷中谷,風口。
準平原:濕潤氣候條件下,地表經長期風化和流水作用形成的接近平原的地貌形態。
準平原發育過程:1)原始地面平緩;
2)構造上升,形成V形谷或峽谷,分水嶺仍較寬;
3)側蝕加強,河谷展寬,切割密度加大,分水嶺變窄成為尖銳山嶺;4)河流側蝕作用形成寬廣谷底平原,谷間分水嶺降低、變緩,上凸下凹;
5)地面近似平原;
6)少數地段存在低矮孤立殘丘。
山麓面:是干旱半干旱氣候條件下坡面洪流不斷搬運風化碎屑而致山坡大體保持原有坡度平形后退,山體逐漸縮小時在山麓形成的大片基巖夷平地面。
喀斯特地貌:地下水與地表水對可溶性巖石溶蝕與沉淀,侵蝕與沉積,以及重力崩塌,坍塌、堆積等作用形成的地貌,以南斯拉 夫喀斯特高原命名,在我國成為巖溶地貌,桂黔,滇分布甚廣。
地表喀斯特:落水洞,黯河,石牙,溶溝,石林,巖溶漏斗,溶蝕洼地,巖溶盆地,巖溶平原,峰叢,峰林,孤峰。
地下喀斯特:干溶溝,石筍,石鐘乳,石柱,暗湖。河面或者海平面即是喀斯特地貌的侵蝕基面。
喀斯特地域分異:地帶性與非地帶性熱帶濕潤氣候條件下,亞季條件是地帶性熱量條件與非地帶性降水條件;溫季氣候地下喀斯特發育;寒帶和高原寒冷氣候凍土層下小型溶溝洼地。
刨蝕作用:冰川滑動過程中,它們不斷銼磨冰川床。
拔蝕作用:冰川移動時把巖塊拔出帶走。
在粒雪盆中冰川有向心和下沉運動,在冰舌部分有側向和上升運動。
表磧,內磧,底磧,側磧,中磧,終磧。冰斗,U形谷,峽灣,刃脊,角峰,羊背石,卷毛巖,冰川磨光面,懸谷,冰川三角面。谷源冰斗,谷坡冰斗,冰盆,冰坎,冰磧,冰磧丘陵,鼓丘終磧堤,終磧垅。峽灣是冰川槽谷的一種特殊形式。
冰川地貌:冰蝕地貌,冰磧地貌,冰水堆積地貌,冰面地貌。
冰水堆積地貌:冰水扇,冰水河谷沉積平原,季候泥(紋泥),冰礫阜,冰礫阜階地,鍋穴,蛇形丘。
冰面地貌:冰瀑,冰裂隙,冰川弧拱,冰面河,冰面湖,冰蘑菇,冰塔林。
冰緣地貌(凍土地貌):石海,石河,構造土,凍脹丘,冰椎,熱融地貌。
凍土:凡處于零溫或負溫,并含有冰的各種土體或巖體。不含冰的為寒土。季節凍土,多年凍土,隔年凍土。銜接多年凍土,季節融化層,不銜接多年凍土,季節凍結層。
融區:多年凍土帶內融土分布的地區。當融土穿透整個凍土層時,稱為貫通融區,未穿透,非貫通融區。地下冰的存在是凍土的最基本特征。
地下冰分類:組織冰,洞脈冰,埋藏冰。膠結冰,分凝冰脈冰,洞穴冰,復脈冰,冰楔。
聚冰作用
石海:基巖經劇烈的凍融崩解產生大片巨石角礫,就地堆積在平坦地面。整體運動時形成石河。在山逯堆積形成石流扇。
凍脹丘:地下水受凍結地面和下部多年凍土層的遏阻,在薄弱地帶凍結膨脹,使地表隆起。內部有冰透鏡體的為冰核丘。
熱融地貌分類:熱融滑塌,熱融沉陷積水時,熱融湖塘。
風沙作用:風蝕作用,搬運作用,風積作用。吹蝕,磨蝕,起砂風;懸移,躍移,表層蠕動。
風蝕地貌:風棱石,石窩,風蝕柱,風蝕蘑菇,風蝕洼地,風蝕盆地,風蝕湖,風蝕谷,風蝕殘丘,雅丹地貌。
風積地貌:沙丘(橫向縱向多風向)。橫向沙丘:新月形沙丘,新月形沙丘鏈,復合新月沙丘鏈。縱向:沙垅,復合沙垅。沙丘移動是通過沙丘表面沙粒自迎風坡吹揚到背風坡堆積來實現的。
原生黃土,次生黃土。
黃土地貌的動力:流水作用,重力作用,潛蝕,風蝕。
黃土溝谷地貌:細溝,淺溝,切溝,沖溝,河溝。
黃土溝間地貌:塬,梁,峁。
海岸帶:海岸,潮間帶,水下岸坡。
海岸地貌:海蝕地貌,海積地貌。
海蝕穴,崖,拱橋,柱,臺。
海蝕作用:變形波浪及其形成的拍岸浪對海岸進行撞擊,沖刷,波浪攜帶的碎屑物質的研磨,及海水對海岸帶基巖的溶蝕。
海積地貌:橫向海積地貌,縱向海積地貌。侵蝕帶中立帶,海灘,水下堆積臺,平衡剖面濱岸堤水下堤,離岸壩。粗物質上移,細物質下移。
波影區,連島沙壩,島嶼變半島,陸連島。
下部泥灘上部草灘。海積地貌分類:毗岸地貌,接岸地貌,封岸地貌,離岸地貌。海岸分類:巖岸(山地海岸),砂岸。
巖岸:里亞式,達爾馬提亞式,峽灣式,斷層海岸,巖溶海岸。砂岸:三角洲,淤積堆積平原,舄湖岸,溺谷海岸,三角灣海岸,珊瑚礁海岸,紅樹林海岸。
海底地貌:大陸架,大陸坡,大陸隆(前三總大陸邊緣)邊緣海溝,弧后盆地,深海平原,大洋隆起,大洋中脊。
近海沉積物:機械(沙石)化學(鋁鐵錳)生物(魚類珊瑚藻)。
遠洋沉積物:微塵,火山灰。環陸分帶
第六章 土壤圈
土壤:是指地球陸地表面具有一定肥力且能生長植物的疏松層。
四大肥力因素:養分、水分、空氣、熱量。
土壤肥力:是指在植物生長發育過程中,土壤能夠同時適度地和經常不斷地供應和協調植物生活所需的扎根條件、水分、養分、空氣和熱量條件的能力。
土壤剖面:從地面垂直向下至母質層的土壤縱斷面。
自然土壤剖面劃分為:有機質層、腐殖質層、淋溶層、淀積層、母質層和母巖層等六個主要發生層。
人文土壤剖面劃分為:耕作層、犁底層、心土層、底土層。
土壤團粒結構:是水穩性和機械穩定性較強的一種粒狀土壤結構,主要由有機膠體和鈣離子膠結而成,團粒內有毛管孔隙,粒間有 非毛管孔隙,能使土壤既保水又透水,并具有良好的土壤透氣和熱量狀況,有利于作物根系伸展及對養分的保蓄和供應。
土壤質地:是指土壤顆粒的組合特征。一般土壤質地分為:砂土、壤土和黏土。
土壤有機質:指土壤中動植物殘體微生物體及其分解和合成的物質,是衡量土壤肥力高低的重要標志。
土壤腐殖質:是一種暗色、酸性、富含氮素的有機膠體物質,是土壤中特有的較穩定的高分子有機化合物。
土壤有機質的轉化過程:有機質的礦質化過程、腐殖質化過程。土壤水分類型:吸濕水、毛管水、重力水。
吸濕水:是指土壤顆粒表面張力所吸附的水汽分子。
毛管水:是毛管孔隙中毛管力吸附保存的水分。
重力水:是指土壤水分含量超過田間持水量時沿土壤非毛管孔隙向下移動的多余水分。
土壤的機械組成(土壤質地):土壤是由大大小小的土粒按不同的比例組合而成的,不同粒級的土粒混合在一起表現出的土壤粗細狀況。
成土因素學說的基本論點:
1)土壤是成土因素綜合作用的產物,也是地理環境的一個組成要素;2)各成土因素具有同等重要性和不可替代性。3)成土因素組合的改變,可以制約土壤形成過程的性質和演變方向,進而促進新的土壤類型的形成。
4)成土因素具有空間分布和時間演變的規律性。因此,作為一定成土因素作用下形成的土壤類型及其分布也都有著明顯的地理規律性。
成土因素對土壤形成的作用
1、母質因素
1)構成土壤的基礎物質;(在氣候和生物的影響下,母質表層逐漸發育為土壤,母質的某些特征往往被繼承下來)
2)植物生長發育所需要的礦質養分的最初來源,影響土壤天然肥力 ;
3)母質的差異造成土壤礦物成分和化學組成及性質的不同;(母質、母巖、土壤的化學成分不一定相同,但存在發生上的聯系。)
4)土壤質地與成土母質類型關系密切;
5)在總體上影響土壤形成過程的速度和強度。
2.氣候因素
1)是影響土壤形成方向和強度的基本因素之一(氣溫與降水具普遍意義);
2)氣候直接影響土壤的水熱狀況;
3)氣候通過水熱狀況直接間接地影響巖石的風化(下表)、粘土礦物的形成、有機質的分解與積累以及物質的遷移、淋溶 和淀積過程;
4)水熱條件還通過對植物和微生物間接作用影響土壤的基本性狀;
5)是影響土壤地理分布的基本因素。
3.生物因素
1)植物起著最重要的作用:綠色植物能有選擇性地吸收分散于母質、水體和大氣中的養分元素并通過光合作用制造有機質,然后以枯枝落葉和殘體的形式將有機養分歸還于地表。而不同植被類型的養分歸還量與歸還形式的差異是導致土壤機質含量高低的根本原因;
2)土壤動物的作用:除以排泄物、分泌物和殘體的形式為土壤提供有機質,并通過啃食和搬運促進有機殘體的轉化外,有些動物如白蟻、蚯蚓等還通過對土體的攪動,改變土壤的結構、孔隙和土層排列;
3)微生物的作用:在成土過程中的主要功能是對有機殘體的分解、轉化和腐殖質的合成。
4.地形因素:地形引起地表物質和能量的再分配,從而間接地響土壤與環境間的物質與能量交換。
1)影響水熱條件的重新分配:2)引起母質的重新分配:3)影響土壤發育過程和地理分布
5.時間因素:1)以上各成土因素對成土過程作用的程度,是隨時間延續而不斷加深的。土壤的發生發展是時間的函數。
2)土壤發育程度的表現,也是隨著時間的進展,由原始狀態逐步發育成典型化。在同一地區的不同部位,由于成土時間長短不同,即可發育成不同的土壤類型。土壤類型實際是成土過程中不同階段的表現。因此,土壤是歷史自然體。
6.人為因素
1)人類作用的目的性和有意識性:土壤的定向培育和人為破壞;
2)人為活動的社會性受各種因素的制約
不同條件下的作用程度有差異;
3)人類活動創造了耕作土壤。
成土過程
(一)灰化過程:是指土體亞表層二氧化硅殘留,氧化鋁、氧化鐵和腐殖質淋溶及淀積過程。主要發生在針葉林區,二氧化硅殘 留土體上部形成灰白色淋溶層,叫灰化層。
(二)鐵鋁化過程:是指土壤形成中土體脫硅富鋁鐵的過程。熱帶亞熱帶高溫多雨條件下,硅酸鹽強烈水解,釋出鹽基物質,使 風化液呈中、堿性環境,鹽基離子和硅酸淋失,鋁鐵富集,滯留于原土層中,使土體呈鮮紅色,甚至形成鐵盤層。
(三)粘化過程:是指土體中粘土礦物的生成和聚積過程。溫帶、暖溫帶條件下,土體內發生較強烈的原生礦物分解、次生礦物 形成或表層粘粒向下淋洗。在土體心部粘粒明顯聚積,形成粘化層。
(四)潛育化過程:是指在濕潤環境下排水不良的土壤中所進行的成土過程。形成青灰色的潛育層為標志。整個土體或土體下部,因長期被水浸潤,幾乎完全處于閉氣狀態,有機質在分解過程中產生大量還原物質,高價鐵錳轉化為亞鐵錳,形成潛育層。
(五)潴育化過程:系指土壤形成中的氧化—還原過程。主要發生在直接受到地下水浸漫的土層中。由于地下水位的季節性變化,使該土層干濕交替,從而引起鐵、錳化合物發生移動或局部淀積,在土體中形成銹紋、銹斑以及含有鐵錳結核的土層,稱為潴育層。
(六)腐殖化過程:有機質在土壤表層聚積,形成暗色腐殖質層。這種土壤的腐殖化過程主要地發生在草原和草甸土中,同時也 廣泛發生于自然界其它土壤中。腐殖化的結果使土體發生分化,在土體上部形成一個暗色的腐殖質層。
(七)土壤的人為熟化過程:是人類定向培育土壤的過程。通過耕作、培肥、改良等方法,不斷改變土壤原有不良性狀,使土壤向有利于作物高產方向轉化。包括三階段:● 改造不利的自然成土過程階段
●培肥熟化階段
● 改善土體構型階段
土壤系統分類:分類依據的具體指標是可以感知和定量測定的土壤屬性,土壤類型主要根據土壤的診斷層和診斷特性劃分。(1)
診斷層:凡是用于鑒別土壤類型,在性質上有一系列定量說明的土層,稱為診斷層。
(2)診斷特性:如果用來鑒別土壤類型的依據不是土層,而是具有定量說明的土壤性質,則稱為診斷特性。
第七章生物群落與生態系統
生物圈:在地球上存在有生物并受其生命活動影響的區域,包括大氣圈下層整個水圈和巖石圈上部。
生物分類系統中所采用的等級單位:界門綱目科屬種。
生物分類:原核生物界(細菌藍藻),原生生物界,(裸藻金藻甲藻肉足蟲纖毛蟲),植物界,真菌界,動物界。
生態學:研究生物與環境之間相互關系的科學.環境:指生物有機體或生物群體所在空間內一切事物和要素的總和。
生態因子:對生物的生長發育繁殖行為分布有影響的環境要素, 其中不可缺少的是生存條件。
生態因子對生物作用:1綜合性2非等價性3不可替代性4限制性。
生態幅:生物在其生存過程中,對每一對生態因子都有其耐受的上限和下限,廣生態幅生物,狹生態幅生物。
生態因子與生物:1.光與生物:地球上所有生物的生存都必須有能量的供給,光的性質即光的波長對植物的生態作用最為明顯,光照強度因時空而有變化各種生物對光強的適應程度也不相同,不同動物對光強反應不一樣。(夜晝晨昏光周期現象長日照植物短,中間性植物)長日照植物多起源于緯度較高的地區,短?低?2.溫度與生物:溫度對動物生長發育和形態的影響表現在低溫可以延緩恒溫動物的生長,個體大的動物,其單位體重散熱量少,有利于保溫,個體小者體表面積較大則增加散熱量有利于降低體溫(貝格曼定律)溫度對動物行為的影響在于使動物主動選擇適宜的溫度環境以利于生存,溫度還影響動植物的地理分布3.水與生物:生命起源于水。首先水是生物有機體的重要組成成分,其次生物的一切代謝活動都必須以水為介質,營養物質的吸收和運輸食物的消化廢液的排除激素的傳遞等都必須在水溶液中進行,第三,水是植物進行光合作用的重要原料,第四,水的熱容量大,而且吸收和放熱的過程比較慢,這便為水生生物創造了一個非常穩定的溫度環境,第五,通過蒸發水分而散熱可降低陸生生物的體溫,對于生物的熱量調節和熱能代謝具有重要意義。(水生植物,濕生)4.空氣與生物,化學成分和空氣運動,綠色植物對大氣污染有凈化作用,綠色植物對有害氣體的吸收作用,綠色植物的減塵作用,綠色植物的殺菌作用,綠色植物還可以減弱噪聲吸滯放射性物質和二氧化碳的作用。風是植物孢子花粉種子果實傳播的動力風的有害作用主要是使植物變形,風對動物的直接作用主要是影響動物的行為活動。5.土壤與生物,土壤是陸地生物生存的重要基地,它的物理化學性質對生物的生存產生強烈影響,具有供應和調節生活中所需水分養料和空氣的作用。土壤和植物之間以極大的接觸面進行著物質交換,土壤的酸堿度影響礦質營養鹽類的溶解度,土壤常常成為動物極好的隱蔽所,土壤溫度和濕度發生變化時,包括季節變化和臨時變化都可以導致土壤無脊椎動物在土內進行明顯的垂直遷移活動,污水灌溉廢棄物酸雨農藥使土壤污染,通過食物鏈對人和動物產生危害。6.生物之間的關系(種內關系,種間,直接影響間接,不利有利)競爭寄生作用,捕食作用,原始作用與互利共生。
生物對環境的適應:趨同適應和趨異適應。
趨同適應是指親緣關系相當疏遠的不同種類的生物,由于長期生活在相同或相似的環境中,通過變異和選擇,形成相同或相似的適應特征和適應方式的現象。
趨異適應或稱輻射適應是指同一種生物的若干個體在不同環境條件下長期生活,形成了不不同的適應特征和適應方式。生態型 生態對策
邏輯諦曲線 r-k連續體。
種群:(動)生態學家把占據著一定空間或地區的同一種生物的個體群。種群特征:種群數量和密度,年齡結構和性比,種群中個體的水平分布格局,出生率和死亡率種群增長,種內關系。
種群數量:在一定空間中某種生物個體的總數目;在單位空間或面積內的個體數目叫
種群密度。
單體生物多為動物,個體形態結構很清楚。構件生物,多系植物,多次分枝,繁雜莖枝和根系。
增長型穩定型衰退型。水平分布三種類型:隨機、成群、均勻。
成群分布原因:1)環境資源分布不均勻;
2)植物的繁殖往往以母株為擴散中心; 3)動物的社會行為使其結合成群。
最大出生率
最小死亡率
實際出生率或生態出生率
實際死亡率
最大容量或環境負荷量
自疏現象
正負反饋。
種內關系有競爭領域性和婚配制。
生物群落:若干個生物種群有規律地結合在一起,形成為一個多生物種的完整而有序的生物體系。
邊緣效應 群落交錯區。
群落的物種多樣性:一般把群落中物種數目的多少豐富度和各物種個體數目的均勻度兩個參數的結合。香農-威納指數
多樣性梯度:1)從熱帶到兩極隨緯度增加,群落中物種多樣性有逐漸減小的趨勢; 2)在低緯度的高山區,隨海拔高度增加物種多樣性逐漸降低;
3)在海洋或淡水中,水生生物的多樣性隨深度增加有逐漸降低的趨勢。
生態位:群落中每個生物種所占據的小生境和它的功能結合起來。
優勢種:凡是在群落的每個層中占優勢的種類,即個體數量多,生物量大,枝葉覆蓋地面的程度也大,生活能力強和對生境具有明顯影響的生物種類。其中最突出的叫建群種。其他次要的稱為伴生群。
群落的結構:若干個生物種群它們在群落內部空間上按一定規律組合排列的現象。
主要有垂直、水平和生態結構。
成層現象: 間作
套作
混作。
群落的水平結構:小群落,鑲嵌性。
層片:蘇卡喬夫,具有一定的結構組成,這些種具有一定的生態生物學一致性,而且特別重要的是它有一定的小環境,這種小環境構成植物群落環境的一部分。
生物群落的動態:既有季節性變化和年際變化,又有演替和演化。
群落的季相:先鋒植物群落演替頂極,多頂極
演替: 在一定地段上一種群落被另一種所替代的過程。
原生演替
次生演替
進展演替
順行演替 逆行演替
群落分類原則:植物群落學--生態學原則。植被型植被亞型群系組群系亞群系群叢組群叢。
群落命名:中低級-建群種與優勢種植物園種名,高級-建群種植物的生活型和植物群落的生態特征。
生態系統:在一定空間內生物成分和非生物成分通過物質循環和能量流動相互作用和依存而形成的一個生態學功能單位。
生態系統的組分:非生物成分,生產者,消費者,分解者。
植食動物、肉食動物、雜食性動物。
捕食食物鏈,活食食物鏈,牧食食物鏈,碎食食物鏈,腐食食物鏈。營養級生物大放作用。
生態系統的功能:1)生態系統有機物質的生產; 2)生態系統的能量流動; 3)生態系統的物質循環。
初級生產量第一性生產量
總初級生產量:植物在地表單位面積和單位時間內經光合作用生產的有機質數量。總初級生產效率,凈初級生產量。
生物量:在單位面積上凈初級生產量日積月累所形成的有機物質數量。一部分成為枯枝落葉或被分解了,剩余的部分叫現存量。
次級生產或第二性生產,百分之十定律林德曼效率,生產力金字塔,個體數目金字塔生物量金字塔,合為生態金字塔。生態系統內的小循環和生物地球化學大循環(水循環氣體型循環沉積型循環)。儲存庫。
生態平衡:當生態系統處于相對穩定狀態時,生物之間和生物與環境之間出現高度的相互適應與協調,種群結構與數量比例持久地沒有明顯變化,能量和物質的輸入與輸出大致相等,以及結構與功能之間相互適應并獲得最佳協調關系。生態閾限
三向地帶性
底棲,自游,浮游,漂浮
流水生態系統
靜水生態系統
海岸帶,淺海帶,遠洋帶
熱帶雨林,熱帶稀樹草原,亞熱帶常綠闊葉林,溫帶落葉闊葉林,北方針葉林(泰加林)溫帶草原,荒漠,凍原。
農業生態系統:在人類生產活動的干預下,一定區域的農業生物群體與其周圍自然和社會經濟因素彼此聯系、相互作用而共同建 立起的固定、轉化太陽能,獲取一系列農副產品的人工生態系統。
農業生態系統特征:1)生物成分發生顯著變化;2)系統結構明顯簡化;3)農田生態系統是一個能量和物質大量流通的開放系 統;4)農田生態系統的生物生產量一般較高;5)農田生態系統具有明顯的地域性特點;6)人是農田生態系統的核心,社會因素起重要的導向作用。、生態農業:按照生態學和生態經濟學原理,應用系統工程等現代科學技術,把傳統農業技術和現代農業技術相結合而建立起來的一種多層次多結構多功能具有良好經濟效益、生態效益和社會效益的集約經營管理的綜合農業生產體系。
其優點:1)整體性;2)協調性;3)地域性;4)高效性;5)調控性;6)層次性;7)穩定性;8)改善生態環境。
庭院生態系統,生物立體共生型,物質能量多層次分級利用型,基塘式水陸結合型,區域整體規劃的綜合型生物農業系統。
城市生態系統:城市生態系統,食物鏈簡化,能量和物質流量巨大,轉換迅速的開放系統。依賴性強,獨立性弱,自我調節能力小。是人類對陸地自然生態系統影響最強烈、改造得最徹底的地方。城市進行生態調控的途徑有三:1生態工藝的設計與改造2協調共生關系的建立3生態意識的普及與提高。
生物多樣性:在一定時間和一定地區所有生物物種及其遺傳變異和生態系統的復雜性總稱。
生物多樣性價值:直接使用價值是多方面的。在醫療衛生方面的價值是巨大的,生物多樣性還為人類提供多種工業原料,非消費性直接使用性價值,生物多樣性的間接使用價值(生態功能),潛在價值或選擇價值。
中國生物多樣性的特點:物種高度豐富,特有屬、種繁多,其中不少還是古老的孑遺物種;生物區系起源古老,區系成分復雜,栽培植物、家養動物及其野生親緣的種質資源異常豐富;生態系統的類型豐富多彩;生物多樣性空間分布格局繁復多樣。就地保護,遷地保護,離體保存。
第八章 自然地理綜合研究
地理系統:是指各自然地理要素通過能量流、物質流和信息流的作用結合而成的、具有一定結構和功能的整體,即一個動態的多等級的系統。(E索恰瓦)
地理系統邏輯原則:1)地理系統各組成要素的相互聯系具有某種自由度2)地理系統中各種過程和現象之間總是存在程度不同的因果關系3)分異與整化相互補償原則4)地理系統尺度理論5)地理系統中存在關鍵要素6)地理系統的穩定動態
自然地理環境整體性特征:
1)自然綜合體學說的整體性概念——要素內在聯系的整體性 2)地理系統學說的整體性——結構與功能的整體性
3)地理耗散結構理論的整體性——非平衡有序系統的整體性
耗散結構理論:任何遠離平衡的開放系統,都能在一定條件下通過與外界的物質能量交換而發生非平衡相變,實現從無序到有序 的轉化,形成新的有序結構。
在化學元素組成、物質體系即圈層組成、要素組成三個層次中,要素組成最適應自然地理環境復雜系統研究的需要。
總輻射:進入地理環境的太陽輻射能,包括直接輻射和散射兩部分。
地理環境各要素的物質交換:物質交換是個自然地理要素間相互作用和交換的主要表現形式之一。
物質是能量的載體。因此物質交換與能量傳遞總是同時進行的。現代大氣組成是大氣圈與其它地圈長期進行物質交換的結果。作為水圈主體的世界大洋與外界物質交換的規模也很大。目前海水已不是單純意義上的水,而成了包容氣體巖石物質和有機物的溶液。
巖石圈表層既有來自大氣的氮、氧、二氧化碳和水蒸氣等氣體,也有來自大氣降水的離子。有機界與其他要素的物質交換同樣具有持續不斷規模巨大和影響深遠的特點。
地域分異規律:也稱空間地理規律,是指自然地理環境整體及其組成要素在某個確定方向上保持特征的相對一致性,而在另一確定方向上表現出差異性,因而發生更替的規律。
克利瑪特,即緯度氣候帶
道庫恰耶夫自然地理帶學說:1)太陽輻射能是自然帶和自然地帶形成的能量基礎2)由宇宙-行星因素如日地距離地球形狀 即緯度地帶性規律
黃赤交角等引起的太陽輻射能在地表不同緯度區域的不均勻分布,是形成自然帶和自然地帶的動力學原因3)帶和地帶只在理想狀況下呈東西方向延伸,并具有環球發布特點,同時沿南北方向發生更替4)地帶性規律并非唯一的空間地理規律。
帶段性分異:非地帶性區域內的地域分異。
帶段或地帶段:(蔣忠信)正態頻率分布函數曲線模型
空間域:(牛文元)從低緯海平面某點沿水平方向至高緯和沿垂直方向至高空都可找到各自對應的相同能量帶。
非地帶性地域分異規律:是指在非地帶性因素控制下發生的地域分異規律,即自然地理環境及其組成成分的特征在非地帶性因素 制約下發生變化和分布的規律。干濕度分帶性又叫省性或相性分異,與海岸線輪廓接近。
非地帶性規律:1.海陸分異
2.陸地干濕度分帶性與所謂的經度地帶性
3.具有構造-地貌成因的區域性分異
4.具有地方氣候背景的地域分異
5.垂直帶性分異
垂直帶譜的性質:1)基帶為海洋性緯度地帶,垂直帶譜也將具有海洋性特征;為荒漠或半荒漠大陸性特征;2)垂直帶譜中不出 現比基帶緯度和海拔偏低的帶;3)垂直帶譜上是否出現高山冰雪帶,取決于山地海拔是否突破過當地雪線高度;
4)山地垂直帶在數千米高度內完成了水平地帶需要數千千米才能完成的地帶更替;5)同一山地的不同地段和坡向,帶譜組成或同一垂直帶的分布高度都有很大差別。
水平地帶性:由緯度地帶性和干濕度地帶性在具體大陸上的疊加作用形成了大陸的水平地帶性。
垂直帶性規律:自然景觀及其組成要素隨海拔高度而呈現出的帶狀分布和變化規律性。
水平地帶性與垂直帶性的對比分析:
1)相似性:類型相似、基帶與水平地帶一致、成因(溫度差異)相近; 2)水平與垂直地帶性的差異性:帶的寬度不同、分布范圍也不同、水熱對比關系不同、氣溫年日較差不同、日照輻射條件不同、組成要素及景觀的不同,即垂直帶并不完全重復水平帶。還有具體的成因不同。3)對比關系:山地所處的一定的水平地帶有其相對應的垂直帶譜序列,反之亦然。
地域分異尺度:全球性地域分異,全海洋和全大陸的地域分異,區域性地域分異,中尺度地域分異,小尺度地域分異。
馬克耶夫自然地帶更替的5個特點:1)南北兩半球地帶譜基本對稱;2)環球分布的自然地帶只限于極地高緯和赤道區域;3)除寒洋流經過地外,大陸兩岸基本上分布各種森林地帶,并向極地過渡到苔原地帶,從而形成海洋性地帶譜;4)大陸內部則為大陸性地帶譜;5)在寒暖洋流發生分歧的沿岸區出現一種特殊的海洋性地帶-地中海地帶。
地域分異規律的相互關系:無論起因于地帶性還是非地帶性,水熱組合關系是使水平地帶發生更替的主要原因。當熱量起主要作用時,水平地帶強烈表現出緯度地帶性;當水分起主要作用時,水平地帶強烈表現出干濕度地帶;也有過渡狀態,熱量與水分難分高下。自然地帶偏離緯而呈斜向分布。地域分異表現形式多樣,相互關系復雜,它們共同作用于地表,形成水平地域結構、垂直結構及水平地帶與垂直帶相結合的多維空間結構。在大陸水平地域結構中,緯度地帶性與干濕度地帶性是兩種基本表現形式。但緯度地帶性結構中有省性表現,非地帶性結構中又有帶段性表現。顯域性地域 隱域性地域。
垂直地帶性不是水平地帶性的縮影原因:1溫度的緯度變化緣于太陽輻射的緯度變化,溫度的垂直變化并非由太陽高度角大小不同引起的,而是因海拔愈高接收地面的長波輻射愈少所致2降水量的緯度分布與垂直分布遵循完全不同的規律3山地地貌的復雜性導致氣候特征趨向復雜化,使得垂直帶中出現一系列緯度地帶不可能具有的特征。珠峰缺失溫帶落葉闊葉林帶和苔原帶。
自然區劃的原則:1)發生統一性2)相對一致性3)區域區軛性原則,亦區域共軛性原則4)綜合性原則和主導因素原則
自然區劃的方法:
古地理方法、順序劃分與合并法、部門區劃圖疊臵法、地理相關分析法、主導標志法。
自然區劃的地帶性區劃單位:帶、地帶、亞地帶和次亞地帶;非地帶性區劃單位:大區、地區、亞地區、州; 綜合性區劃單位:自然國、省、州;帶段、地帶段、亞地帶段、次亞地帶段。
我國綜合自然保護區中的三大自然區: 東部季風區、西北干旱區、青藏高寒區。
三大自然區基本特征和差異
P373
土地共同點1)土地是由各自然地理要素組成的自然綜合體或自然地域綜合體2)土地具有一定的范圍和厚度3)作為自然客體土地受自然規律制約4)作為人類活動場所和重要的自然資源,土地受人類影響。
土地的分級:立地、土地單元、土地系統。
土地評價原則:適宜性和限制性原則、效益與投入比較原則、多用途比較及綜合評價原則、永續利用原則、因地制宜原則。
土地評價方法:定性方法、定量方法、平行法、兩段法、土壤診斷-土地潛力分等法
人類對自然環境影響是積極的1)通過墾殖和養殖吧大量的生態系統改變為農業生態系統野生動植物培養成農作物和飼養動物;2)在長期的耕作中培育了性狀和肥力優于天然土壤的農業土壤;3)人類對地表和近地表物質的機械搬運使地貌發生了變化,但這是為農業生產采礦水利好玩交通建設所必須;4)水利建設還改變了地表水的時空分布,保證了航運和灌溉。但上述每一項都有
負面影響,物種滅絕、土壤侵蝕、土地荒漠化、破壞水資源涵養而引起突發性洪流,盲目抽取地下水導致地下水位下降、上游超量用水下游斷流、氧平衡失調、氟利昂破壞臭氧層。
第四篇:自然地理學論文
年級:2013級
專業: 財務管理
學號:2013114022 姓名: 黃佳偉
課題:現代大氣的主要成分是什么?它們各有什么作用?在大氣圈的垂直分布層中與人類關系最密切的對流層的主要特點及其成因是什么?全球氣候再發生著變化,試分析氣候變化的原因是什么?氣候變化對人類的主要影響是什么?那么人類活動又是怎樣影響氣候的?
(1)現代大氣的主要成分:現代大氣主要是由氮氣,氧氣,二氧化碳和少量的稀有氣體組成。在現代大氣的質量分數中它們占有的比列分別是:氮分子占78.00%(N2),氧分子占(O2)21%,其次為0.93%的氬(Ar)與0.03%的二氧化碳(CO2)等氣體。把這些組成元素的含量遞減排列的話依次為氖、氦、氪、氙、氫、氯等。
(2)它們擁有自身的各自作用:O2 作為生物有氧呼吸的原料、助燃燒,N2 保存食物(使得食物變質)、工業上的保護氣,稀有氣體也可以做保護氣、制造霓虹燈、作飛艇的氣囊填充氣體,CO2作為綠色植物光合作用的原料,還可保持環境溫度。大氣中的二氧化碳,有阻礙紅外線傳播的作用、制造干冰。
(3)對流層成因:對流層是地球大氣層靠近地面的一層。空氣有規則的升降運動,稱為對流。當暖而輕的空氣上升時,周圍冷而重的空氣便下降來補充,上下層空氣互相混合,熱量也就隨之得到交換。對流運動愈強,向上輸送的熱量就愈多,達到的高度也就愈高,甚至能使熱量傳遞到對流層頂。一般在夏季晴朗的白天,對流運動強烈,成為對流層中熱量交換的方式。
(4)對流層有的特點:
①氣溫隨高度的增加而遞減。這主要是因為對流層大氣的熱量絕大部分直接來自地面,因此離地面愈高的大氣,受熱愈少,氣溫愈低。平均每上升100米,氣溫降低0.6℃。②空氣對流運動顯著。對流層上部冷下部熱有利于空氣的對流運動,該層的對流運動顯著因此得名。③天氣現象復雜多變。近地面的水汽和固體雜質通過對流運動向上空輸送,在上升過程中隨著氣溫的降低,容易成云致雨。(5)氣候變化的原因及分析
人為因素:目前的氣候變化,全球科學家的共識是:有90%以上的可能是人類自己的責任。在過去一百多年間,人類一直依賴石油煤炭等化石燃料來提供生產生活所需的能源,燃燒這些化石能源排放的二氧化碳等溫室氣體是使得溫室效應增強、進而引發全球氣候變化的主要原因。還有約1/5的溫室氣體是由于破壞森林、減少了吸收二氧化碳的能力而排放的。另外,一些特別的工業過程、農業畜牧業也會有少許溫室氣體排放。
氣候波動:科學研究認為,太陽輻射的變化、地球軌道的變化、大氣與海洋環流的變化等是造成全球氣候變化的自然因素。從時空上看,地球上的氣候一直不停地呈波浪式演變,冷暖干濕相互交替,變化的周期長短不一,從幾十年到幾十億年不等。氣候變化對人類社會的影響
(6)氣候變化對人類影響 對農業生產而言,全球變暖使全球糧食總產量有所下降。溫度及由溫度引起降水的變化將影響到糧食作物的產量和作物的分布類型。
其次,二氧化碳是形成90%的植物干物質的主要原料。光合作用強度與二氧化碳濃度的關系很密切,不同作物對二氧化碳的濃度要求是不一樣的。
此外,由于昆蟲是變溫動物,受氣候的影響特別明顯,氣候變暖使得分布區邊緣的農作物害蟲有可能向區外擴展,而且使許多害蟲的越冬存活率提高,會導致疾病和病蟲害的發生率增大。
(7)人類活動影響氣候
人類活動主要通過以下三方面引起氣候變化:
一是化石燃料利用排放的CO2等溫室氣體增加大氣中溫室氣體的濃度,溫室效應隨之增強而影響到氣候,這是人類活動造成氣候變暖的主要驅動力;
二是農業和工業活動排放的CH4,CO2,N2O,PFC,HFC,SF6等溫室氣體進入大氣后,也通過溫室效應增強氣候變暖;
三是土地利用變化導致的溫室氣體源/匯變化和地表反照率變化進一步影響氣候變化,這包括森林砍伐、城市化、植被改變和破壞等。
第五篇:自然地理學實習報告
自然地理學實習報告
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一、實習目的1.了解地下溶洞的形成過程
2.了解石菊花、石筍、石鐘乳、石柱、石幔簾和邊石壩的形成條件和機制
3.溶洞形成相關地質現象的觀察和分析
二、實習內容
1.簡介:
瑞晶洞位于浙江臨安市昌化地區的石瑞鄉蒲村。東距杭州130公里,南鄰千島湖125公里西離黃山166公里,北連天目山國家自然保護區51公里。該洞洞體呈垂直狀,異常高大。第一洞廳垂直高度達82米,堪稱國內第一,洞內巖溶景觀密度大、品種齊全,尤其是洞內有著大量的“石花”,大大小小的石花布滿洞頂,使瑞晶洞 成了世上罕見的地下花園。
2.地下溶洞的形成過程
地下溶洞的形成是石灰巖地區地下水長期溶蝕的結果,石灰巖里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰巖層各部分含石灰質的量多少不同,被侵蝕的程度不同,就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態、陡峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞。溶有碳酸氫鈣的水,當從溶洞頂滴到洞底時,由于水分蒸發或壓強減少,以及溫度的變化都會使二氧化碳溶解度減小而析出碳酸鈣的沉淀。這些沉淀經過千百萬年的積聚,漸漸形成了鐘乳石、實習報告網石筍等。如果溶有碳酸氫鈣的水從溶洞頂上滴落,隨著水分和二氧化碳的揮發,則析出的碳酸鈣就會積聚成鐘乳石、石幔、石花。洞頂的鐘乳石與地面的石筍連接起來了,就會形成奇特的石柱。
3.石菊花、石筍、石鐘乳、石柱、石幔簾和邊石壩的形成條件和機制
(1)石菊花
石菊花是石灰巖溶洞的特有品種,在洞內有著大量的石菊花。大大小小的石菊花布滿洞頂,形態各異。石花的化學成分為碳酸鈣,由針狀、細柱狀晶體組成,其多直接長在石灰巖石上。石化是包氣帶毛細滲水的產物,即含碳酸鈣的地下水通過巖石縫隙緩慢從巖石中滲出,碳酸鈣中氧氣不斷溢出,形成結晶。
(2)石筍、石鐘乳、石柱
洞中長著高大的石筍和石鐘乳。石筍是直立在洞里的尖錐體。當飽含著碳酸鈣的水通過洞頂的裂隙滴至洞底,由于在洞穴內有時溫度較高,水分蒸發,水中二氧化碳溶解量減少,鈣質析出,沉積在洞底,日積月累自下向上生長的就形成了石筍,自上而下生長的則形成了石鐘乳。
洞中還能看到幾根石柱,貫通底部和頂部。這是由于石筍和石鐘乳不斷生長,最后連在一起形成了這種柱狀物。
(3)石幔簾
在溶洞的四廳中我看到一幅壯觀的場面,一高達30米左右的“接天帷幔”矗立在廳中,那是有一連串層次的石蓮臺、石瀑布構成的石幔。洞廳中還掛著一連串的石旗和石簾。石幔是由于滲透的水中碳酸鈣沿溶洞壁向下沉淀成層狀堆積而成,其形狀如布幔。
(4)邊石壩
在洞底出現了一些隆起的像河壩一樣高為幾厘米至幾十厘米的壟崗狀地貌,這就是邊石壩。它是由滲透水中的碳酸鈣沉積而成的.4.溶洞的塌陷、斷裂構造、石柱的錯斷現象
溶洞形成后,由于某些地段發生了輕微地殼運動,洞廳中被水侵蝕過的層面發生了塌陷;地殼的下沉使原本在同一平面的巖層被拉伸,形成了斷裂構造;原本筆直的的石柱也由于地殼的下沉,導致中部被拉伸而斷裂,這就是石柱的錯段現象。
三、實習總結
這次實習我收獲頗豐,不僅見到了美麗的溶洞地貌,感受到了美妙的大自然風光,也進一步了解了地下溶洞的形成過程以及溶洞的一些代表性地貌和形成機制。此外,這次野外實習鍛煉了我的實踐動手能力,我學會了對地貌的觀察,內容的描述,數據的記錄等野外工作方法。