第八章 地表形态1 内营力与构造地貌
1.1 地壳运动与地貌发育
(1)地壳运动及其对地貌发育的影响
地壳运动是地球内动力作用所引起的各种地壳变化和活动,它使地壳发生变形和位移,形成各种形迹的地质构造,并引起岩浆活动和变质作用。某些地壳运动表现为突发的、急剧的形式,例如地震。而大多数地壳运动进行得如此缓慢和轻微,以致于人类感觉不到其存在,似乎大地是稳定不变的。事实上,地壳运动具有普遍性和永恒性,所谓“沧海变桑田”,“高岸为谷,深谷为陵”。喜马拉雅山脉地区,在4000~5000万年前还是汪洋一片,现在却是地球之颠,而且仍在以每年3.3~12.7mm的速度上升。这充分说明地壳运动不仅过去有、现在有,将来也不会停止。
地壳运动有两种最基本的方向:水平运动和垂直运动。地壳水平运动往往形成巨大的褶皱山脉和断裂构造,所以又称为造山运动。地壳的垂直运动是地壳沿地球半径方向进行的上升和下降运动。垂直运动常常表现为大规模的隆起或拗陷,造成地势高低起伏和海陆变迁。在全球尺度上,地壳上升使海水退却,部分海底上升为陆地;地壳下沉使海水入侵,原来的陆地变成海洋。因此,地壳垂直运动又称为造陆运动。实际上,地壳水平运动和垂直运动往往相互联系、相互作用、相互影响,运动的结果也常常相互渗透、相互叠加。板块构造学说认为,地壳运动以水平运动为主,垂直运动往往是派生的。
地壳运动具有不同的幅度和规模。地壳运动的速度在时间上和空间上都是不均等的,有快有慢、有强有弱。再加上不同的方向,就产生了不同的幅度和规模。当运动的方向在长时期内保持一致而且速度较快时,其运动幅度可能就较大;若运动方向多变或速度较慢,则运动幅度可能就较小。运动幅度不同,其规模和影响范围也就有差异,大者可波及全球或整个大陆,较小者仅涉及局部地区。由于地壳运动的方向、速度、幅度和规模等在不同的地区、时间和条件下有差异,其表现形式也就多种多样。
地壳运动还可根据发生的地质时期分为老构造运动和新构造运动。通常把发生于早第三纪及其以前的构造运动称为老构造运动;把发生于晚第三纪和第四纪的构造运动称为新构造运动。由于新构造运动发生的时间较近,它所造成的地貌多数能保存至今,所以它对当今地貌形成的影响特别显著。
全球性的板块构造运动对地貌发育的影响更为重要,它是大陆和海洋形成和发展的主要驱动力,也控制着许多大地貌的特征、成因和分布规律(见第五章)。在地壳大面积上升的地区(如青藏高原),其中部地面绝对高度虽然增加,但地表变形相对较小,只有在其边缘地带才能发生河流下切和溯源侵蚀,使地形起伏和切割深度变化较大。在地壳大幅度上升和河流急剧下切地区,形成高山深谷,导致气候的垂直分异(如青藏高原边缘的世界第一大峡谷)。气候的变化反过来又影响山地地貌的发育和垂直分异。在上升区与下降区之间,地貌表现既有逐渐过渡的形式,例如高大山地逐渐变为低山、丘陵和平原;也有突变的形式,例如山地突然经陡峭山坡直落坦荡的平原。在地壳强烈下降地区,第四纪期间所接受的松散堆积物厚度可达数百米(如华北平原)乃至上千米(如渭河地堑)。在地壳运动强烈的地段,可在较短距离内发生显著的差异性升降运动,形成强烈的地貌反差。例如,天山剧烈上升,最高峰已达7000m以上;而相距不远的吐鲁番盆地强烈沉降,地表最低点已至海平面以下154m。在太平洋西岸的一些岛弧外缘,有深达万米以上的菲列宾海沟(10540m)和马里亚纳海沟(10863m),成为地球上起伏最大的地方。这与太平洋板块的活动有关,因而也成为地震强烈而频繁的地带。区域性的地壳水平运动所产生的平移断层,可造成平行岭谷的水平错动,改变水系的格局,甚至使河流堵塞形成堰塞湖。
(2)基岩和地质构造对地貌发育的影响
地壳运动形成具有一定产状和结构的岩石,它们是构成地貌的物质基础,又称为基岩,对地貌发育有显著影响。影响地貌发育的主要岩石特性是抗蚀性,即抵抗风化作用和其他外力剥蚀作用的强度。抗蚀性是岩石其他性质的综合反映,主要取决于岩石的矿物成分、硬度、胶结程度、透水性、可溶性和岩石的结构、产状等。岩石的可溶性对抗蚀性有作用,也是影响地貌发育的主要特性。
胶结良好的坚硬岩石,通常具有较强的抗蚀性,常构成山岭和崖壁。石英岩、石英砂岩组成的山岭,风化、崩塌作用和流水侵蚀作用主要沿节理进行,常形成山峰尖突、多悬崖陡壁的山丘地貌。抗蚀性差的岩石,如页岩、泥灰岩等,常形成和缓起伏的低丘、岗地。岩石的节理、片理和层理也直接影响到地貌发育。例如,柱状节理发育的玄武岩,常形成崖壁和石柱等地貌。垂直节理发育的花岗岩体,因受机械风化和流水沿垂直节理的冲刷侵蚀,使花岗岩山体表现为悬崖峭壁、群峰林立,黄山、九华山就是这样。在片岩分布地区,受片理的影响,常形成鳞片状地貌,如秦岭山地。岩石的可溶性对地貌发育的影响更为明显。石灰岩等可溶性岩石分布地区,尤其在湿热气候条件下,可形成典型的喀斯特地貌。松散堆积物也有不同的机械成分、化学性质和层理结构等,影响地貌的发育。例如,陕北黄土以粉砂为主,并含有一定数量的粘粒和钙质,垂直节理发育,干燥时陡壁可直立不坠;但在雨季易受坡面流水和沟谷流水的侵蚀切割。黄土还受地下水的潜蚀作用,形成一些潜蚀地貌。
岩性对地貌发育的影响,是在当地自然地理条件和其他地质条件下发生的。同样的岩石,其抗蚀性在干燥地区和湿润地区可以有很大的差异。例如石灰岩,在湿热地区经受强烈的喀斯特作用,但在干燥地区则往往有较强的抗蚀性。松散堆积物的表面若有良好的植被覆盖,流水侵蚀作用较弱;一旦植被遭破坏,则容易发生严重的水土流失。此外,岩石破裂有利于风化剥蚀,所以同样的岩石如果构造形变或构造破碎程度不同,其抗蚀性也有很大差别。
地壳运动所形成的地质构造对地貌发育也有很明显的影响,不同地质构造往往造成不同的地表形态,例如褶皱构造会形成背斜山、向斜谷或向斜山、背斜谷等;断裂构造会形成断块山、断陷盆地、断裂谷等;岩浆喷发形成火山,熔岩流形成各种熔岩流地貌。
(3)块体运动
在重力作用下,岩石和土体沿斜坡向下的运动称为块体运动。块体运动经常发生在山区,大现模的块体运动常常摧毁道路、桥梁和其他工程设施,破坏甚至掩埋村庄或农田,造成生命财产的损失。根据运动的速度和性质,可将块体运动分为崩塌、滑坡和蠕动等几种主要形式。
①崩塌 斜坡上的岩体、岩屑和土体在重力作用下快速向下坡移动的现象称为崩塌。山岳地区发生的大规模崩塌现象称为山崩,其崩塌体可达数十万立方米,常堵塞河流、毁坏森林和农田村镇。河岸、湖岸或海岸的陡坡,由于水流的掏蚀,或地下水的潜蚀,或冰冻作用,使岸坡上部岩体或土体失去支撑而发生崩塌,称为塌岸。还有一种崩塌是岩屑沿斜坡向下作滚动和跳跃式的连续运动,称为散落。崩塌可以呈现多种形式(如图8—1)。
②滑坡 大规模的岩体或土体在重力作用下沿滑动面整体向下滑动的现象称为滑坡。滑坡的发生常常与地下水和地表水的作用有关。当坡面物质被水浸湿后,会软化,增加可塑性,降低粘聚力和摩擦力,同时增加重量,因此滑动力大增,发生滑坡。所以在地下水丰富和坡体含水过多的地方,尤其是在连续降雨后,容易发生滑坡。滑坡的发生还与岩性和地质构造有关。坚实完整的岩层发生滑坡的可能性较小;而松软的岩层被水浸湿后极易发生滑坡。若上部为透水层,下部为隔水层,则由于隔水层顶面易于积水,也使上部岩层容易下滑。断层面、节理面和岩层面倾向与坡面一致时,也容易形成滑坡。斜坡的形态对滑坡的产生也有很大影响,产生滑坡的斜坡坡度一般为20°~40°,过陡的斜坡则易发生崩塌。若坡脚长期受流水或挖掘掏蚀,斜坡下部会逐渐变陡而失去支撑,引起上部块体下滑。此外,地震、斜坡上部的蓄水或灌溉也是引起滑坡的原因。事实上,滑坡往往是多种因素综合作用引起的。典型的滑坡也存在不同类型(图8—1)。
③土屑蠕动 坡面上的岩屑、土体在重力作用下顺坡缓慢向下移动的现象称为土屑蠕动。土屑蠕动的原因,主要是土层中冻结与溶解、干与湿、热与冷等的变化导致坡地上的土屑时胀时缩,土屑在胀缩过程中受重力作用而向下逐步移动。土屑蠕动一般出现在15°~30°的坡地上,坡度过大的坡地难以保存粘土和水分;坡度小于15°的坡地重力作用微小。土屑蠕动一时不易察觉,但这个过程长期延续后,能观察到斜坡上各种物体的变形,例如树干弯曲的马刀树、树形倾斜的醉汉林、草皮下移、土墙或篱笆下倾等(图8—2)。
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