生物種間化學互動作用

[拼音]:dimaoxue

[英文]:geomorphology

研究地球表面的形態及其成因、形成年代、分佈和演變規律的學科。又稱地形學。地貌學對工程建設,農業生產,礦產勘查,自然災害防治和環境保護等均有實際意義。

發展簡史

地貌學是從地理學和地質學中逐漸分化出來的,其發展歷史可分為3個階段:

(1)萌芽階段。在中國西周的《詩經·大雅·篤公劉》中,就有“崗”(丘陵)、“塬”(平原)和“僌”(低溼地)的描述。在成書於11世紀末(北宋時期)的《夢溪筆談》中,沈括對流水的侵獨、搬運與堆積作用三者的關係有清晰的概念,並提出華北平原是河流堆積作用的結果。清初孫蘭的《柳庭輿地偶說》中提出,地貌作用“因時而變,因變而變,因人而變”,已涉及地貌的演變,並注意到人的活動對地貌的影響。英國的J.赫頓在《地球的學說》(1788)中已將地形的變化看作是地球地質發展的組成部分。

(2)形成階段。19世紀末至20世紀中葉地貌學開始成為一門獨立學科。美國W.M.戴維斯和德國W.彭克對此起了重要作用。戴維斯在1899年提出地理(地貌)迴圈學說,認為地貌是構造、營力和時間(侵蝕階段)的函式。構造運動造成的上升山地在外力作用下,主要是流水侵蝕下,經歷了幼年期、壯年期和老年期 3個階段。在老年期,地面被夷平為“準平原”。彭克的《地貌分析》(1924)提出地貌是內外力同時相互作用下的產物,注意到剝蝕過程與地殼垂直運動的關係,認為山坡形態(凸形坡、凹形坡、直線坡)取決於構造(上升)運動與剝蝕作用之間的數量對比關係。以上觀點曾長期作為地貌學的理論基礎。

(3)發展階段。20世紀中葉以來,板塊構造理論的興起,推動了全球地貌、包括海洋地貌的研究。河流動力學、海洋動力學、冰川動力學的引用,加強了對地貌作用的定量研究。物理探測和遙感技術為地貌研究提供了縱深的巨集觀資料。各類地貌觀測站的建立,有助於認識現代地貌作用的動力和趨勢。地貌學理論也有新的進展。前蘇聯的К.К.馬爾科夫(1948)提出地貌水準面的概念。法國的J.-L.-F.特里卡爾提出冰緣區的融凍交替作用及高夷平作用。在這一階段構造地貌學、動力地貌學、氣候地貌學、應用地貌學等分支學科相繼形成。

中國在1949年以後,地貌學得到較快發展。系統研究了長江、黃河的河流地貌和青藏高原地貌,為水利和道路建設提供了科學資料,還對中國獨具特色的西北黃土和西南喀斯特進行了深入研究,提出了有關的成因理論。

研究內容和分支學科

地貌學的研究內容可概括如下:

(1)地貌形態特徵和形態分類,包括海、陸、山、平原、盆地等的組合形態特徵,以及更微細的地形起伏特徵和形態型別等。

(2)地貌成因和成因分類。岩石和構造是造成各種地貌的物質基礎,而千姿百態的地表形態是內營力和外營力相互作用下的產物,可劃分成眾多的地貌成因型別。

(3)地貌年代。地貌年代的確定是闡明地形發展的基礎。根據各種地貌形態之間的高差、交切、掩埋或重疊等關係,可確定地貌形成的相對順序;根據古生物地層法、年間法和同位素年代法,可以確定地貌的地質年代。

(4)地貌分帶。受氣候和緯度、高度的控制,地貌的分佈有地帶性。這種地帶性對人類的生活和生產有重要的影響。

(5)地貌發展。地貌形態隨時間而不斷髮展。在地貌發展的不同階段,地貌特徵及其組合均有差異。但在地貌發展的條件基本不變的情況下,在不同年代,同一型別的地貌重疊發育,構成地貌發展的繼承性。例如在亞熱帶和溫帶的大陸中心地區,乾旱氣候長期存在,則發育了地球上的巨大沙漠。地貌發展的研究對於整治環境和國土規劃等有實際意義。

地貌學包括下列分支學科:

(1)構造地貌學,研究由構造運動形成的地表形態,包括全球構造和大地構造地貌,火山、地震等形成的地貌以及地質構造受外力剝蝕後形成的地貌(如背斜山、向斜山等)。

(2)氣候地貌學,研究地球上不同氣候區(帶)的地貌組合形態特徵及其形成發展規律,探索各氣候區(帶)獨特的外力作用方式和強度及其與所形成的地貌組合的關係。氣候地貌學研究為認識第四紀氣候變遷提供了證據。

(3)動力地貌學,研究各種外動力與地貌發育之間的關係。主要利用各種動力學原理對地貌過程進行動力分析和定量研究。例如運用風沙動力學研究沙丘的形成和移動規律。現代動力地貌學的發展已促進了實驗地貌學的形成。

(4)應用地貌學,包括工程地貌學、砂礦地貌學、農業地貌學等。如修建道路時必須考慮路基和邊坡的穩定性(道路工程地貌),水工建築必須具備有利的地貌條件和穩定的巖、土體(水利工程地貌),海港建設中需進行海岸動態地貌研究(海港工程地貌)。砂礦地貌學研究地貌對不同成因砂礦的形成、分佈和富集的控制作用。農業生產與地形關係十分密切,農業區劃、水土保持和土壤改良等都需要農業地貌學知識。除上述分支外,還有區域地貌學、歷史地貌學、遙感地貌學和地貌製圖學等分支。

研究方法和手段

地貌學研究方法主要有 4個方面:

(1)地貌形態測量。利用測量學和地質學方法,以及地貌製圖和航空照片、衛星遙感照片解譯等,觀察和測量地貌的形態特徵(包括高度、坡度、地面切割程度等)、分佈及形態組合特徵等。

(2)地貌相關沉積物研究。地貌發育過程始終貫穿著物質的侵蝕和沉積兩個側面。鑑定和分析相關沉積物的成分、組構和分佈特徵,可獲得有關沉積物來源、搬運營力、沉積環境以及形成過程等方面的資訊。常用手段有巖礦鑑定、沉積岩相分析等。

(3)地貌成因分析。運用數理統計、控制論、流體力學等研究地貌作用的動力和形成機理,建立海洋、冰川和風沙觀測站等以觀測和定量分析各類地貌作用的過程和動向。室內模擬實驗可提供地貌作用引數的可比資料,例如用水槽試驗等模擬河床演變過程。

(4)地貌年代研究。常用古生物地層法、年間法和相關沉積法等研究地貌成型的地質年代。用來鑑定地貌形成的確切年齡的方法有碳-14法、鉀-氬法、鈾系法和古地磁法等。

與其他學科的關係

地貌學是地質學和自然地理學之間的邊緣學科。地貌、氣候、水文、土壤、植被等都是自然地理環境的要素,它們之間相互影響和制約。因此,在分析研究地貌過程時,必須充分運用自然地理學知識。地貌的形成和發展取決於內、外地質營力的綜合作用,因此地貌學與構造地質學、岩石學等關係極為密切。每一種外力地質作用在塑造地貌形態的同時,都形成與其相關的鬆散沉積物。這些儲存下來的沉積物主要屬於第四紀,因此,地貌學與第四紀地質學也密切相關。地貌形成年代與第四紀沉積物的年代有關,因此,用於第四紀沉積物年代研究的古生物學、同位素地質年代學、古地磁學在地貌研究中也經常應用。為研究掩埋於地下的古地貌(如河谷、湖泊、潛山等)常使用地球物理勘探和鑽探等手段。

地貌學與其他學科一樣,一方面分科日益精細,同時又向綜合的方向發展。當前各國都很重視人類生存環境的研究,地貌學將在環境研究中廣泛運用,並從而得到進一步發展。

參考文章

地貌學Geomorphology地球科學