地貌学

研究地球表面的形态及其成因、形成年代、分布和演变规律的学科。又称地形学。地貌学对工程建设,农业生产,矿产勘查,自然灾害防治和环境保护等均有实际意义。

发展简史

地貌学是从地理学和地质学中逐渐分化出来的,其发展历史可分为3个阶段:

(1)萌芽阶段。在中国西周的《诗经·大雅·笃公刘》中,就有“岗”(丘陵)、“塬”(平原)和“僌”(低湿地)的描述。在成书于11世纪末(北宋时期)的《梦溪笔谈》中,沈括对流水的侵独、搬运与堆积作用三者的关系有清晰的概念,并提出华北平原是河流堆积作用的结果。清初孙兰的《柳庭舆地偶说》中提出,地貌作用“因时而变,因变而变,因人而变”,已涉及地貌的演变,并注意到人的活动对地貌的影响。英国的J.赫顿在《地球的学说》(1788)中已将地形的变化看作是地球地质发展的组成部分。

(2)形成阶段。19世纪末至20世纪中叶地貌学开始成为一门独立学科。美国W.M.戴维斯和德国W.彭克对此起了重要作用。戴维斯在1899年提出地理(地貌)循环学说,认为地貌是构造、营力和时间(侵蚀阶段)的函数。构造运动造成的上升山地在外力作用下,主要是流水侵蚀下,经历了幼年期、壮年期和老年期 3个阶段。在老年期,地面被夷平为“准平原”。彭克的《地貌分析》(1924)提出地貌是内外力同时相互作用下的产物,注意到剥蚀过程与地壳垂直运动的关系,认为山坡形态(凸形坡、凹形坡、直线坡)取决于构造(上升)运动与剥蚀作用之间的数量对比关系。以上观点曾长期作为地貌学的理论基础。

(3)发展阶段。20世纪中叶以来,板块构造理论的兴起,推动了全球地貌、包括海洋地貌的研究。河流动力学、海洋动力学、冰川动力学的引用,加强了对地貌作用的定量研究。物理探测和遥感技术为地貌研究提供了纵深的宏观资料。各类地貌观测站的建立,有助于认识现代地貌作用的动力和趋势。地貌学理论也有新的进展。前苏联的К.К.马尔科夫(1948)提出地貌水准面的概念。法国的J.-L.-F.特里卡尔提出冰缘区的融冻交替作用及高夷平作用。在这一阶段构造地貌学、动力地貌学、气候地貌学、应用地貌学等分支学科相继形成。

中国在1949年以后,地貌学得到较快发展。系统研究了长江、黄河的河流地貌和青藏高原地貌,为水利和道路建设提供了科学资料,还对中国独具特色的西北黄土和西南喀斯特进行了深入研究,提出了有关的成因理论。

研究内容和分支学科

地貌学的研究内容可概括如下:

(1)地貌形态特征和形态分类,包括海、陆、山、平原、盆地等的组合形态特征,以及更微细的地形起伏特征和形态类型等。

(2)地貌成因和成因分类。岩石和构造是造成各种地貌的物质基础,而千姿百态的地表形态是内营力和外营力相互作用下的产物,可划分成众多的地貌成因类型。

(3)地貌年代。地貌年代的确定是阐明地形发展的基础。根据各种地貌形态之间的高差、交切、掩埋或重叠等关系,可确定地貌形成的相对顺序;根据古生物地层法、年间法和同位素年代法,可以确定地貌的地质年代。

(4)地貌分带。受气候和纬度、高度的控制,地貌的分布有地带性。这种地带性对人类的生活和生产有重要的影响。

(5)地貌发展。地貌形态随时间而不断发展。在地貌发展的不同阶段,地貌特征及其组合均有差异。但在地貌发展的条件基本不变的情况下,在不同年代,同一类型的地貌重叠发育,构成地貌发展的继承性。例如在亚热带和温带的大陆中心地区,干旱气候长期存在,则发育了地球上的巨大沙漠。地貌发展的研究对于整治环境和国土规划等有实际意义。

地貌学包括下列分支学科:

(1)构造地貌学,研究由构造运动形成的地表形态,包括全球构造和大地构造地貌,火山、地震等形成的地貌以及地质构造受外力剥蚀后形成的地貌(如背斜山、向斜山等)。

(2)气候地貌学,研究地球上不同气候区(带)的地貌组合形态特征及其形成发展规律,探索各气候区(带)独特的外力作用方式和强度及其与所形成的地貌组合的关系。气候地貌学研究为认识第四纪气候变迁提供了证据。

(3)动力地貌学,研究各种外动力与地貌发育之间的关系。主要利用各种动力学原理对地貌过程进行动力分析和定量研究。例如运用风沙动力学研究沙丘的形成和移动规律。现代动力地貌学的发展已促进了实验地貌学的形成。

(4)应用地貌学,包括工程地貌学、砂矿地貌学、农业地貌学等。如修建道路时必须考虑路基和边坡的稳定性(道路工程地貌),水工建筑必须具备有利的地貌条件和稳定的岩、土体(水利工程地貌),海港建设中需进行海岸动态地貌研究(海港工程地貌)。砂矿地貌学研究地貌对不同成因砂矿的形成、分布和富集的控制作用。农业生产与地形关系十分密切,农业区划、水土保持和土壤改良等都需要农业地貌学知识。除上述分支外,还有区域地貌学、历史地貌学、遥感地貌学和地貌制图学等分支。

研究方法和手段

地貌学研究方法主要有 4个方面:

(1)地貌形态测量。利用测量学和地质学方法,以及地貌制图和航空照片、卫星遥感照片解译等,观察和测量地貌的形态特征(包括高度、坡度、地面切割程度等)、分布及形态组合特征等。

(2)地貌相关沉积物研究。地貌发育过程始终贯穿着物质的侵蚀和沉积两个侧面。鉴定和分析相关沉积物的成分、组构和分布特征,可获得有关沉积物来源、搬运营力、沉积环境以及形成过程等方面的信息。常用手段有岩矿鉴定、沉积岩相分析等。

(3)地貌成因分析。运用数理统计、控制论、流体力学等研究地貌作用的动力和形成机理,建立海洋、冰川和风沙观测站等以观测和定量分析各类地貌作用的过程和动向。室内模拟实验可提供地貌作用参数的可比数据,例如用水槽试验等模拟河床演变过程。

(4)地貌年代研究。常用古生物地层法、年间法和相关沉积法等研究地貌成型的地质年代。用来鉴定地貌形成的确切年龄的方法有碳-14法、钾-氩法、铀系法和古地磁法等。

与其他学科的关系

地貌学是地质学和自然地理学之间的边缘学科。地貌、气候、水文、土壤、植被等都是自然地理环境的要素,它们之间相互影响和制约。因此,在分析研究地貌过程时,必须充分运用自然地理学知识。地貌的形成和发展取决于内、外地质营力的综合作用,因此地貌学与构造地质学、岩石学等关系极为密切。每一种外力地质作用在塑造地貌形态的同时,都形成与其相关的松散沉积物。这些保存下来的沉积物主要属于第四纪,因此,地貌学与第四纪地质学也密切相关。地貌形成年代与第四纪沉积物的年代有关,因此,用于第四纪沉积物年代研究的古生物学、同位素地质年代学、古地磁学在地貌研究中也经常应用。为研究掩埋于地下的古地貌(如河谷、湖泊、潜山等)常使用地球物理勘探和钻探等手段。

地貌学与其他学科一样,一方面分科日益精细,同时又向综合的方向发展。当前各国都很重视人类生存环境的研究,地貌学将在环境研究中广泛运用,并从而得到进一步发展。

参考文章