第二章-地貌学基本理论-22课件

第二章第二章 基本理论和基本原理基本理论和基本原理Basic Principles of Geomorphology一、两种学派、两种模式一、两种学派、两种模式二、侵蚀循环学说二、侵蚀循环学说三、山坡发育理论三、山坡发育理论四、山麓夷平循环理论四、山麓夷平循环理论五、地貌的动力平衡理论五、地貌的动力平衡理论六、全球地貌与板块构造六、全球地貌与板块构造七、地貌与大陆动力学七、地貌与大陆动力学一、两种学派、两种模式一、两种学派、两种模式1.序列演化方式的地貌组合变化模式，认为地貌演化是在一序列演化方式的地貌组合变化模式，认为地貌演化是在一定的演化序列中进行，按地貌组合变化可分为不同阶段；以定的演化序列中进行，按地貌组合变化可分为不同阶段；以戴维斯（戴维斯（W.M.Davis)、彭克（、彭克（W.Penck)和金（和金（L.C.King)为代表。为代表。2.动力平衡或稳定平衡，认为整个陆地表面是自我调整的，动力平衡或稳定平衡，认为整个陆地表面是自我调整的，这种自然调整与发生在斜坡上及河道中的过程相适应，也与这种自然调整与发生在斜坡上及河道中的过程相适应，也与自然界一般规律相适应，当一个因素改变，其他因素通过自自然界一般规律相适应，当一个因素改变，其他因素通过自我调整，这样尽管地表发生了物质、能量的变化，当中的地我调整，这样尽管地表发生了物质、能量的变化，当中的地貌形态及坡度则保持不变。以哈克（貌形态及坡度则保持不变。以哈克（J.T.Hack)为代表。为代表。十九世纪末期至二十世纪初，对地貌学理论贡献较大、影响较为深远的十九世纪末期至二十世纪初，对地貌学理论贡献较大、影响较为深远的人物是美国学者戴维斯、人物是美国学者戴维斯、德国著名地貌学家和地质学家瓦德国著名地貌学家和地质学家瓦.彭克、南非地貌学彭克、南非地貌学家莱斯特家莱斯特.金，他金，他们是现代地貌学的奠基人们是现代地貌学的奠基人1.美国地貌学家戴维斯（美国地貌学家戴维斯（W.M.Davis,1850-1934)，于，于1899年创立的地理（地貌）年创立的地理（地貌）循环学说，奠定了地貌学的基础，认为一切不同的地貌形态视构造、营力循环学说，奠定了地貌学的基础，认为一切不同的地貌形态视构造、营力（作用）、和时间（阶段）这三个可变的因素而定。戴维斯使用动态法或演（作用）、和时间（阶段）这三个可变的因素而定。戴维斯使用动态法或演进法，即他自称的地表的解释描述法，从发生学的观点出发，在解释地貌方进法，即他自称的地表的解释描述法，从发生学的观点出发，在解释地貌方面做出伟大的贡献，从地理学与地质学分出了地貌学。面做出伟大的贡献，从地理学与地质学分出了地貌学。2.德国著名地貌学家和地质学家瓦德国著名地貌学家和地质学家瓦.彭克（彭克（W.Penck,1888-1923)，创立了坡面发，创立了坡面发育理论和山坡梯地学说，代表性的著作：地貌分析育理论和山坡梯地学说，代表性的著作：地貌分析3.南非地貌学家莱斯特南非地貌学家莱斯特.金（金（L.King),全球尺度研究地貌学。全球尺度研究地貌学。序列演化模式序列演化模式4.动力地貌模式动力地貌模式 哈克哈克(JTHack)和斯特拉利和斯特拉利(AStrahler)把系统论和热学原把系统论和热学原理引入地貌学研究中，并指出，大多数地形属开放系统，其演理引入地貌学研究中，并指出，大多数地形属开放系统，其演化并不是顺着固定方向和朝着最终地形而进行的，经过自我调化并不是顺着固定方向和朝着最终地形而进行的，经过自我调节达到均衡是处于开放系统中的地形发展总趋势。节达到均衡是处于开放系统中的地形发展总趋势。1976年年地球表面过程地球表面过程杂志出版，标志着过程杂志出版，标志着过程反映学派反映学派的成熟，的成熟，1981，该杂志又改名为，该杂志又改名为 地球表面过程与形态地球表面过程与形态，说，说明过程反映学派重新从仅重视过程转变到同时兼顾过程的最终明过程反映学派重新从仅重视过程转变到同时兼顾过程的最终结果结果地形的变化。却利地形的变化。却利(RJChorley)、舒姆、舒姆(SASchumm)和赛顿和赛顿DESugden)1984年合著的地貌学，标志着年合著的地貌学，标志着动力地貌学派的确立。动力地貌学派的确立。二、侵蚀循环学说二、侵蚀循环学说戴维斯戴维斯 戴维斯生于戴维斯生于1850年，家境富裕，以至年青时即能作环球旅行。年，家境富裕，以至年青时即能作环球旅行。在远东旅游他到了日本，又在上海稍事停留当时上海开埠未久，在远东旅游他到了日本，又在上海稍事停留当时上海开埠未久，日本正值明治维新，气象颇为不同，他认为日本更有纪律和现代日本正值明治维新，气象颇为不同，他认为日本更有纪律和现代气息。著名的哈佛大学既是他求学的地方，也是他后来长期执教气息。著名的哈佛大学既是他求学的地方，也是他后来长期执教的地方。的地方。但是，只有他在但是，只有他在1899年同时发表了两篇著名的学术论文，即年同时发表了两篇著名的学术论文，即“地地理循环理循环”(1899)和和“淮平原淮平原”(1899)之后，他才像明星一样升起之后，他才像明星一样升起在科学界，他的理论很快征级了许多学者，风靡全球在他之前，在科学界，他的理论很快征级了许多学者，风靡全球在他之前，地理学家一船只是静止地描述地球表面的地形，似乎山地永远是地理学家一船只是静止地描述地球表面的地形，似乎山地永远是山地，平原永远是平原。山地，平原永远是平原。戴维斯却认为，地形是水远不断地变化着的，山地可以经受河流戴维斯却认为，地形是水远不断地变化着的，山地可以经受河流等外动力的长期作用变为丘陵最后成为平原。由于真正平坦的平等外动力的长期作用变为丘陵最后成为平原。由于真正平坦的平原是很难达到的，一般只能形成微波状起伏的地面，有时有残丘原是很难达到的，一般只能形成微波状起伏的地面，有时有残丘突冗于平原之上。突冗于平原之上。基本理论基本理论戴维斯于戴维斯于1899年创立了地理循环学说，又称侵蚀循环。年创立了地理循环学说，又称侵蚀循环。该学说曾经律相当长的时间内成为地貌学的理论基础，至今该学说曾经律相当长的时间内成为地貌学的理论基础，至今仍不失其科学价值仍不失其科学价值他认为地貌的发育要索有三个，即构造、时间（侵蚀阶段）他认为地貌的发育要索有三个，即构造、时间（侵蚀阶段）和营力。和营力。地貌演化反映了这三者之间的函数关系，这一提法抓住了地貌演化反映了这三者之间的函数关系，这一提法抓住了地貌演化过程中最基本的实质。地貌演化过程中最基本的实质。假定前提假定前提1.位于潮湿温带位于潮湿温带2.岩性均一岩性均一3.起始地形是平原起始地形是平原4.地壳仅是在开始时有一次急速上升，地壳仅是在开始时有一次急速上升，气候进入长期稳定气候进入长期稳定地理循环中的发育阶段地理循环中的发育阶段在每种循环中，又分出若干相对意义的发育阶在每种循环中，又分出若干相对意义的发育阶段。即幼年期、壮年期和老年期。老年期地面段。即幼年期、壮年期和老年期。老年期地面被夷平，他称之为准平原。被夷平，他称之为准平原。幼年期幼年期河流迅速深切地面，河流迅速深切地面，形成峡谷，并扩展形成峡谷，并扩展其河谷系统，担仍其河谷系统，担仍保持着不少原始平保持着不少原始平坦地貌，造成山顶、坦地貌，造成山顶、和缓坡地面并存的和缓坡地面并存的地貌。地貌。壮年期壮年期原始上升得高地面被原始上升得高地面被全部蚀去，峡谷因侧全部蚀去，峡谷因侧蚀作用加强，使河谷蚀作用加强，使河谷逐渐扩展而变成缓坡逐渐扩展而变成缓坡宽谷；主河（干流）宽谷；主河（干流）的纵剖面开始达到平的纵剖面开始达到平衡剖面，地貌形态为衡剖面，地貌形态为丘陵宽谷。丘陵宽谷。老年期老年期丘陵进一步削蚀降低，丘陵进一步削蚀降低，河流的干流和大部分河流的干流和大部分支流都达到平衡剖面，支流都达到平衡剖面，下蚀作用已很微弱，下蚀作用已很微弱，以侧蚀和堆积为主，以侧蚀和堆积为主，形成宽广的冲积平原形成宽广的冲积平原。准平原戴维斯地理循戴维斯地理循环的最终地貌，环的最终地貌，高差小、坡度高差小、坡度缓、高层接近缓、高层接近海面的波状起海面的波状起伏的地面。伏的地面。地理循环的种类地理循环的种类 戴维斯通过对外营力作用下的地貌的研究，在建立了以戴维斯通过对外营力作用下的地貌的研究，在建立了以河流作用为中心的循环发育模式，按照营力的不同，进而把河流作用为中心的循环发育模式，按照营力的不同，进而把地理循环分为：地理循环分为：风蚀循环风蚀循环冰蚀循环冰蚀循环水（河流）蚀循环水（河流）蚀循环冰川循环冰川循环岩溶循环岩溶循环海蚀循环等海蚀循环等7种种准平原（夷平面）准平原（夷平面）北美的地貌学家最早在东海岸的阿巴拉契亚山脉确认了两级北美的地貌学家最早在东海岸的阿巴拉契亚山脉确认了两级准平原，即施库里准平原和哈里斯贝准平原。前者被认为是第准平原，即施库里准平原和哈里斯贝准平原。前者被认为是第三纪早期或中期形成，后者为晚第三纪在两级准平原之下才三纪早期或中期形成，后者为晚第三纪在两级准平原之下才是新的河谷系统。是新的河谷系统。在西部高原的落基山也有两级准平原，分别叫山顶准平原和在西部高原的落基山也有两级准平原，分别叫山顶准平原和落基山准平原，可以和前述阿巴拉契亚山的两级准平原对比。落基山准平原，可以和前述阿巴拉契亚山的两级准平原对比。青藏高原的的两级准平原（夷平面）青藏高原的的两级准平原（夷平面）:山顶面山顶面、高原面评论评论缺点：缺点：1.主要是在思想方法基于简单的推理和演绎，忿视了主要是在思想方法基于简单的推理和演绎，忿视了地貌演化过程中由于多种要素变化而使循环方问发地貌演化过程中由于多种要素变化而使循环方问发生变化的复杂性、例加将内力（地壳上升）与外力生变化的复杂性、例加将内力（地壳上升）与外力（剥蚀作用）从时间上截然分开，在循环初期地壳（剥蚀作用）从时间上截然分开，在循环初期地壳迅速上升过程中，忽视了剥蚀侵蚀作用；认为在上迅速上升过程中，忽视了剥蚀侵蚀作用；认为在上升作用停息之后，外力作用才开始括动。显然，这升作用停息之后，外力作用才开始括动。显然，这种观点是不符合实际的。种观点是不符合实际的。2.对于地壳运动的假设，彭克认为开始地壳是缓慢上对于地壳运动的假设，彭克认为开始地壳是缓慢上升，后来才逐渐加速至最大值升，后来才逐渐加速至最大值,然后变为长期稳定。然后变为长期稳定。3.彭克认为剥蚀速率与上升速率的对比决定地面的形彭克认为剥蚀速率与上升速率的对比决定地面的形状，因此，在开始当这两个速率相近时，就会形成状，因此，在开始当这两个速率相近时，就会形成“初始准平原初始准平原”，其与，其与“终极准平原终极准平原”不同。不同。4.戴维斯的侵蚀循环是假定构造运动（上升之后）和戴维斯的侵蚀循环是假定构造运动（上升之后）和气候条件不变的情况下进行的，二者一过程又是周气候条件不变的情况下进行的，二者一过程又是周而复始的、封闭的、循序进行的循环。但构造运动而复始的、封闭的、循序进行的循环。但构造运动和气候条件都是变化的，每一个旋回都不同。和气候条件都是变化的，每一个旋回都不同。5.过于简化，不能解释地貌在短期内的变化。过于简化，不能解释地貌在短期内的变化。优点：是地貌学中的一个系统阐述地貌演化的理论，优点：是地貌学中的一个系统阐述地貌演化的理论，对地貌学的影响很大。对地貌学的影响很大。The problems of Davisian cycle The Davisian cycle certainly has a number of problems.Since it focuses so heavily on erosion it suggests that the very recent alluvium of the lower Mississippi depositional floodplain is actually a very old landscape!The assumption of initial rapid uplift followed by even temporary stasis is also inaccurate or overly simplistic for much of the world.As Penck argues,a steady-state between uplift and erosion is common for many tectonically active regions of the world.Lastly,the role of climate,lithology,structure,etc.is largely overlooked by Davis approach.三、山坡发育理论三、山坡发育理论 彭克的地貌学理论，主要反映在彭克的地貌学理论，主要反映在“地形分析地形分析”（1924）一书）一书中，他与戴维斯的观点不同：中，他与戴维斯的观点不同：认为地貌是内外力同时相互作用下的产物；认为地貌是内外力同时相互作用下的产物；研究地貌学的主要目的就是通过分析地貌形态实际去了解内研究地貌学的主要目的就是通过分析地貌形态实际去了解内外力之间的相互关系，以便确定地壳运动的性质；外力之间的相互关系，以便确定地壳运动的性质；地貌分析的具体方法是分析斜坡形态。地貌分析的具体方法是分析斜坡形态。主要观点主要观点他认为山前梯坡形态是构造运动与剥蚀作用两个变量认为山前梯坡形态是构造运动与剥蚀作用两个变量的函数；的函数；在他看来，斜坡剖面形态有三种，即凸形坡、凹形坡在他看来，斜坡剖面形态有三种，即凸形坡、凹形坡和直线形坡，每种形态都包含着内外力的数量关系。和直线形坡，每种形态都包含着内外力的数量关系。山坡形态取决于构造运动和剥蚀作用之间的对比关系。山坡形态取决于构造运动和剥蚀作用之间的对比关系。凸形坡表示地壳上升大于剥蚀作用；凸形坡表示地壳上升大于剥蚀作用；凹形坡表示剥蚀作用大于地壳上升；凹形坡表示剥蚀作用大于地壳上升；直线形坡则表示两者均等。直线形坡则表示两者均等。如果地壳上升时快时慢，那么，斜坡的剖面形态就变如果地壳上升时快时慢，那么，斜坡的剖面形态就变得复杂起来，彭克的提法对戴维斯得复杂起来，彭克的提法对戴维斯学说提出了挑战。Active faults in Minjiang and Fujiang drainage涪江和岷江的水系提取图涪江河床剖面图岷江河床剖面图地貌发育的阶段性：地貌发育的阶段性：初始准平原：坡面发育的原始地面，上升前所所剥蚀所形成的起伏微缓初始准平原：坡面发育的原始地面，上升前所所剥蚀所形成的起伏微缓 的准平原的准平原上升发展阶段上升发展阶段均匀发展阶段均匀发展阶段下降发展阶段下降发展阶段终极准平原：终极准平原：初始准平原与终极准平原的区别：前者谷坡为凸形，后者谷坡为凹形初始准平原与终极准平原的区别：前者谷坡为凸形，后者谷坡为凹形彭克所预言的彭克所预言的3种山地发展方式种山地发展方式 这时的上升山地将视内外营力的对比而呈这时的上升山地将视内外营力的对比而呈现彭克所预言的现彭克所预言的3种发展方式，即：种发展方式，即：山地上升山地上升山地不增不减山地不增不减山地下降山地下降山地下降即所谓的下降式发展，地面持被剥蚀山地下降即所谓的下降式发展，地面持被剥蚀以至夷平，但由于均衡作用，剥蚀夷平非直线以至夷平，但由于均衡作用，剥蚀夷平非直线式下降而是波浪式下降，这是形成式下降而是波浪式下降，这是形成W彭克所彭克所说的山麓梯地的可能原因之一说的山麓梯地的可能原因之一。评价评价优点：优点：1.是构造是构造-剥蚀相关理论的一剥蚀相关理论的一个代表个代表2.重视了内力和外力的数量关重视了内力和外力的数量关系和相互作用系和相互作用缺点：没有考虑气候、岩性缺点：没有考虑气候、岩性对山坡形态的影响对山坡形态的影响如：山坡的形态与气候有关如：山坡的形态与气候有关系：干旱区山坡短、上部呈系：干旱区山坡短、上部呈凸形凸形,下部呈凹形，向潮湿区下部呈凹形，向潮湿区过渡，山坡加长，且呈近直过渡，山坡加长，且呈近直线形。线形。四、山麓夷平循环理论四、山麓夷平循环理论该理论又称为外成侵蚀循环说，于该理论又称为外成侵蚀循环说，于1948年南非地貌学家金（年南非地貌学家金（L.C.King)提出的。提出的。研究基础：根据非洲干旱、半干旱及热带草原气候条件下地貌的研究，提出的与戴研究基础：根据非洲干旱、半干旱及热带草原气候条件下地貌的研究，提出的与戴维斯不同的侵蚀循环理论，以说明有孤山（岛山）散布的广大侵蚀平原的成因。维斯不同的侵蚀循环理论，以说明有孤山（岛山）散布的广大侵蚀平原的成因。两种地貌景观：两种地貌景观：山麓平原（麓原）山麓平原（麓原）-麓原作用麓原作用陡坡陡坡-陡崖后退陡崖后退山麓夷平循环的初始条件：海面的降低山麓夷平循环的初始条件：海面的降低山麓夷平循环的阶段山麓夷平循环的阶段1.青年期青年期2.壮年期壮年期3.老年期老年期南非的麓原面1.冈瓦纳面：形成于中生代（大陆漂移之前）冈瓦纳面：形成于中生代（大陆漂移之前）2.非洲面：形成于早第三纪（大陆漂移之后）非洲面：形成于早第三纪（大陆漂移之后）3.后非洲面：形成于晚第三纪至第四纪后非洲面：形成于晚第三纪至第四纪4.刚果面：形成于第四纪刚果面：形成于第四纪评述L.C.金相继对台维斯的准平原发起了攻击。他们提出了山足面和山麓剥蚀平原的概念，并把地面夷平归因于山坡后退为主的山足夷平作用。二战之后对热带地貌的研究又提出“双层剥蚀面”的概念，把化学风化提到重要位置这些剥蚀面可以说是准平原的变种，可以统称之为夷平面。夷平面现代关于夷平面的定义是：夷平面是长期大陆剥蚀形成的跨流域的平坦地面，其上有残山存在，地面有风化壳或其它碎屑堆积，它切过其前的一切地层和构造。不少地貌学家认为，夷平面是可以作大范围对比的，甚至可以跨洲际作对比(L、CKinB，1962)。夷平面也是以世界洋面为基面发育起来的，即使在大陆中心，夷平面形成的原始高度也不过为海拔数百米。LC金认为非洲的山麓剥蚀平原的坡度为每公里下降1020cm可见夷平面的平坦程度。五、地貌的动力平衡理论50年代以来，由斯特拉勒（年代以来，由斯特拉勒（1952）、哈克）、哈克（1960）和乔利（）和乔利（1962）等人提出的解释地）等人提出的解释地貌发育的理论。貌发育的理论。主要观点：认为只要剥蚀过程的控制因素不主要观点：认为只要剥蚀过程的控制因素不变，地形经过自我调整过程，就不会随时间变，地形经过自我调整过程，就不会随时间而变化，即不发生地貌演化，这种地貌将是而变化，即不发生地貌演化，这种地貌将是“独立于时间外的独立于时间外的”。换言之，地貌并不象。换言之，地貌并不象戴维斯认为的随时间迁移而出现幼、壮、老戴维斯认为的随时间迁移而出现幼、壮、老等不同阶段。等不同阶段。基本理论：地貌发育的动力平衡基本理论：地貌发育的动力平衡认为一个地区的所有各个地形要素（如起伏、认为一个地区的所有各个地形要素（如起伏、坡长、平均坡度、和最大坡度、沟长坡度等）坡长、平均坡度、和最大坡度、沟长坡度等），存在着内在的紧密联系，在适宜的条件下，存在着内在的紧密联系，在适宜的条件下，所有的要素如谷底、谷坡和分水岭都以同意所有的要素如谷底、谷坡和分水岭都以同意速度被夷平。速度被夷平。控制因素在变，动力平衡随时间在变化，控制因素在变，动力平衡随时间在变化，没有固定的方向和顺序。没有固定的方向和顺序。