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北大地貌学教案精华:13种典型地貌,从成因到识别一次讲透

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地貌学:一文搞懂地球表面的万千形态

导读:我们生活的地球表面,有高耸入云的雪山,有一望无际的平原,有深邃的峡谷,有蜿蜒的河流,有干旱的沙漠,有曲折的海岸——这些千差万别的地表形态,就是地貌学研究的对象。地貌学(Geomorphology),字面意思就是"研究地球形态的科学",它不仅告诉我们"山为什么高、谷为什么深",更能帮我们读懂地球46亿年的演化历史,预判地质灾害,指导工程建设。本文整理自北京大学《地貌学》经典教案,系统梳理地貌学核心理论和13种典型地貌的成因与特征,从内营力到外营力,从高山到海洋,带你一次读懂地球的"容貌"。

一、什么是地貌学?地球的"容貌科学"

地貌学的英文Geomorphology源自三个希腊词:ge(地球)、morphe(形态)、logos(学科),顾名思义,就是研究地球表面形态的科学。它的研究范围不仅包括大陆上的山地、平原、河谷、沙漠,也包括海底的大洋中脊、海沟、深海平原,甚至延伸到其他行星的表面形态。

图1 全球地形立体图:地球表面形态万千,最高的珠穆朗玛峰和最深的马里亚纳海沟高差近20公里

地貌学最核心的观点是:所有地貌都是内营力和外营力共同作用于地表的结果,并且随着时间不断演化

图2 地貌形成的营力体系:内营力造"骨架",外营力做"雕刻"

  • 内营力:
    来自地球内部的能量,主要是构造运动、岩浆活动,它造成了地表的大起伏——大陆和海洋的分异、山脉和盆地的形成,相当于给地球造了"毛坯骨架"。
  • 外营力:
    来自太阳能和重力的能量,包括流水、风、波浪、冰川、冻融、地下水、重力崩塌,还有人类活动,它不断地风化、侵蚀、搬运、堆积,把高山削低,把盆地填平,相当于给地球表面做"精细雕刻"。

比如喜马拉雅山,是印度板块和欧亚板块碰撞(内营力)抬升起来的,同时又被流水、冰川不断侵蚀切割(外营力),才形成了现在高峰林立、峡谷深切的样子。没有内营力的抬升,高山就不会形成;没有外营力的雕刻,山地就不会有千姿百态的形态。

💡 核心思维:四维空间看地貌

地貌不是静止的,是三维空间加时间的四维产物。我们现在看到的地貌,只是它演化过程中的一个瞬间:它有过去,也有未来。研究地貌不仅要描述现在的形态,还要恢复它的过去,预测它的未来。

二、地貌演化的基本规律

1. 戴维斯侵蚀循环理论:地貌的"一生"

美国地貌学家戴维斯提出的侵蚀循环理论,是地貌学最经典的理论之一:如果一个地区地壳抬升后长期稳定,在流水作用下,地貌会像人的一生一样,经历幼年期、壮年期、老年期三个阶段,最终被夷平为准平原。

图3 戴维斯侵蚀循环:从抬升到期准平原,地貌经历幼年期-壮年期-老年期的演化

  • 幼年期:
    地壳刚抬升,河流下切强烈,形成深邃的V型峡谷,地面起伏大,分水岭宽阔平坦,原始地面还未被完全破坏。
  • 壮年期:
    河流侧蚀加强,河谷展宽,曲流发育,分水岭逐渐变窄,地面起伏达到最大,山峦重叠,沟壑纵横。
  • 老年期:
    河流以堆积为主,形成宽广的冲积平原,地面起伏和缓,只有少数抗侵蚀能力强的岩石形成残丘,最终形成准平原。

当然,现实中地壳不会一直稳定,气候也会变化,所以地貌演化经常会被打断,形成多旋回的地貌组合。

2. 地貌的分布规律

地貌的分布不是杂乱无章的,有明确的规律:

大尺度上,受内营力控制:全球的高大山系都分布在板块碰撞带,大平原都分布在地壳稳定下降区。我国地貌最典型的特征是西高东低的三级阶梯,这就是新生代以来青藏高原强烈抬升形成的,阶梯之间的分界都是大断裂带。

图4 中国地貌三级阶梯:西高东低,受新构造运动控制

中小尺度上,受气候控制:不同气候带的主导外营力不同,形成不同的地貌组合:

  • 高纬/高海拔寒冷区:冰川、冻融作用主导,形成冰川地貌、冻土地貌;
  • 中纬温湿区:流水作用主导,形成河流地貌;
  • 副热带干旱区:风力作用主导,形成荒漠地貌;
  • 半干旱区:流水侵蚀强烈,形成黄土地貌;
  • 低纬湿热区:化学风化、岩溶作用主导,形成厚层红土和喀斯特地貌。

图5 世界气候地貌带分布:不同气候带形成不同的地貌组合

在高山地区,地貌还会随着海拔升高形成垂直分带:从山下的流水地貌,到山腰的冻土地貌,再到山顶的冰川地貌,和从赤道到两极的水平分带非常相似。

三、内营力地貌:大地的"骨架"

内营力造就了地球表面的大起伏,是所有地貌的基础。

1. 大地构造地貌:大陆与海洋的形成

地球表面最大的地貌单元是大陆和海洋,它们是板块运动的产物:地幔对流导致板块分离,大陆被拉张形成裂谷,进一步扩张形成狭窄的海,最终形成大洋盆地和大洋中脊;板块碰撞时,洋壳俯冲到陆壳之下,形成海沟和火山岛弧,两个大陆板块碰撞则会形成巨大的造山带。

图6 从大陆裂谷到大洋盆地的演化过程:东非大裂谷→红海→大西洋

最典型的例子就是喜马拉雅山:大约4500万年前,印度板块从南半球漂移过来,和欧亚板块发生碰撞,古特提斯洋闭合,原来的海底沉积物被抬升,形成了世界上最高的山脉,直到现在喜马拉雅山还在以每年几毫米的速度抬升。

图7 印度板块与欧亚板块碰撞,形成喜马拉雅造山带

2. 断层构造地貌:地垒、地堑与断层崖

岩层受构造应力发生断裂,两侧岩块发生明显位移,就形成断层。断层活动会形成非常典型的地貌:

  • 地堑:
    两个断层之间的岩块相对下降,形成狭长的断陷盆地,比如汾渭谷地、贝加尔湖、莱茵河谷都是地堑。
  • 地垒:
    两个断层之间的岩块相对上升,形成块状山地,比如庐山、泰山、华山都是典型的地垒山,陡峭险峻。
  • 断层崖与断层三角面:
    断层活动形成的陡崖叫断层崖,断层崖被沟谷侵蚀切割后,会形成一系列三角形的陡崖面,叫断层三角面,是识别活动断层的重要标志。

图8 地垒与地堑:中间上升为地垒(山地),中间下降为地堑(盆地/谷地)

图9 野外典型的断层三角面:断层崖被沟谷切割形成的三角形陡面,是活动断层的标志

3. 褶曲与火山地貌

岩层受挤压发生弯曲形成褶曲,正常情况下背斜成山、向斜成谷;但如果背斜顶部受张力容易被侵蚀,反而会形成谷地,向斜槽部受挤压抗侵蚀能力强,反而形成山地,这就是"地形倒置",比如杭州的飞来峰就是典型的地形倒置。

岩浆喷出地表形成火山地貌:中心式喷发形成火山锥(比如长白山、富士山),裂隙式喷发形成大面积的熔岩台地(比如我国东北的五大连池、印度德干高原)。

四、外营力地貌:地表的"雕刻师"

如果说内营力造就了大地的骨架,外营力就是给地表做精细雕刻的工匠,不同气候区的"工匠"不同,雕刻出的地貌也千差万别。

1. 坡地地貌:所有地貌的基础

坡地是地球上分布最广的地貌,所有山地、丘陵的表面都是坡地。坡地上的岩土在重力作用下会发生崩塌、滑坡、蠕动,在坡脚堆积形成坡积裙。坡地过程是所有外营力地貌的起点,崩塌、滑坡也是最常见的地质灾害。

2. 河流地貌:地球上最常见的地貌

流水是陆地上最强大的外营力,河流地貌也是我们最常见的地貌:河流上游下切形成V型峡谷,中游侧蚀形成曲流和河漫滩,下游堆积形成冲积平原和三角洲;地壳抬升时河流下切,原来的河漫滩会形成阶地,是地貌抬升的直接证据;河流裁弯取直后会形成牛轭湖。我国的长江三峡、黄河三角洲、江汉平原都是典型的河流地貌。

3. 喀斯特(岩溶)地貌:水溶出来的奇观

在石灰岩等可溶性岩石分布区,地下水和地表水的化学溶蚀作用为主,辅以机械侵蚀,会形成喀斯特地貌:地表有峰林、峰丛、落水洞、溶蚀洼地,地下有溶洞、地下河,溶洞里有石钟乳、石笋、石柱等化学沉积。我国广西、贵州、云南是世界上喀斯特地貌最发育的地区,桂林山水、云南石林、贵州织金洞都是典型代表。

图10 喀斯特溶洞:石钟乳、石笋是碳酸钙化学沉积形成的景观

4. 冰川地貌:冰雪的神力

在高纬度和高海拔地区,常年积雪形成冰川,冰川运动时会像巨大的刨子一样刨蚀地面,形成冰斗、角峰、U型谷(冰川谷)、峡湾等侵蚀地貌;冰川携带的碎屑物质在冰川融化后堆积下来,形成终碛堤、鼓丘、冰碛丘陵等冰碛地貌。我国西部的高山地区(喜马拉雅山、天山、祁连山)都有现代冰川,第四纪冰期时冰川曾覆盖我国东部的很多山地,留下了大量冰川地貌遗迹。

图11 典型的山谷冰川:冰川刨蚀形成U型谷,两侧是冰碛物

5. 冻土地貌:冰缘区的奇景

在冰川外围的多年冻土区(冰缘区),虽然没有冰川,但土层冬冻夏融的冻融作用非常强烈,会形成一系列奇特的冻土地貌:冻融分选作用会把泥土和石块分开,形成石环、石圈、石带;地下水冻胀会形成冻胀丘;地下冰融化导致地面沉陷,形成热融洼地、热融湖。这些地貌在我国青藏高原、东北大兴安岭多年冻土区非常发育。

图12 北极地区典型的石环:冻融分选作用将石块分选到边缘,形成环状结构

6. 荒漠地貌:风的杰作

干旱地区降水稀少,植被稀疏,风力成为主导外营力:风蚀作用形成风蚀蘑菇、雅丹地貌、风蚀洼地;风携带的沙粒堆积形成各种沙丘(新月形沙丘、纵向沙垄、金字塔沙丘等)。沙漠中的绿洲往往位于沙丘之间的低洼地带,比如敦煌的鸣沙山月牙泉,就是沙漠中的奇观。

图13 敦煌鸣沙山月牙泉:新月形沙丘环抱中的绿洲,是荒漠地貌的典型代表

7. 黄土地貌:流水切割的千沟万壑

在半干旱地区,风力搬运堆积形成厚层黄土(我国黄土高原是世界上最厚、最典型的黄土分布区),黄土质地疏松、垂直节理发育,被流水强烈侵蚀切割,形成千沟万壑的地貌:顶部平坦的高地叫塬,长条状的高地叫梁,馒头状的山丘叫峁,沟谷纵横,水土流失非常严重。

8. 海岸地貌:海浪的雕塑

在海岸带,波浪和潮汐是主导营力:基岩海岸被海浪侵蚀形成海蚀崖、海蚀柱、海蚀穴、海蚀平台;沙质海岸则形成沙滩、沙嘴、连岛沙坝、潟湖等海积地貌。我国既有大连、青岛那样的基岩海蚀海岸,也有三亚、北海那样的沙质堆积海岸。

📝 核心总结

  • 地貌是内营力(构造、岩浆)和外营力(流水、风、冰川等)共同作用的产物,随时间不断演化;
  • 地貌演化遵循侵蚀循环规律,经历幼年期-壮年期-老年期,最终形成准平原;
  • 大尺度地貌受构造控制(中国三级阶梯、全球造山带),中小尺度地貌受气候控制(不同气候带主导外营力不同);
  • 内营力形成大地骨架:地垒地堑、断块山、造山带、火山;
  • 外营力雕刻地表细节:河流、喀斯特、冰川、冻土、荒漠、黄土、海岸地貌各有特征;
  • 地貌是地球的"日记":读懂地貌,就能读懂地球的演化历史。

高山不语,流水不言,地貌就是地球写在大地上的历史。

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