自然地理学－三（45节）岩溶冰川冻土地貌.ppt

,,第四节喀斯特地貌（岩溶地貌）,喀斯特地貌（岩溶地貌）的定义,是指地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉积，以及重力崩塌、塌陷、堆积等作用形成的地貌。喀斯特是南斯拉夫西北部伊斯特里亚半岛石灰岩高原的地名，19世纪末，南斯拉夫学者研究了卡斯特高原的各种石灰岩地形，成为喀斯特地貌。这种地貌不仅在碳酸盐地区发育，其他可溶性岩石（石膏和盐岩等）分布的地区也可见到。我国碳酸岩覆盖面积约为130万平方公里，以西南地区分布集中而广阔。,一、岩溶作用,（一）岩溶作用的化学过程水中CO2对石灰岩的溶解能力很强CO2H2OH2CO3HHCO3-H2CO3CaCO3Ca22HCO3-上面的反应是可逆的。随水流走水与空气中的CO2减少CaCO3沉淀湿热气候条件下土壤含量比空气中高数十倍，反应速度很快岩溶作用强，喀斯特地貌发育。我国岩溶地貌再广西、贵州、云南分布广泛。,,,,（二）岩性与构造条件碳酸盐类岩石、硫酸盐类岩石、卤化物盐类均属可溶性盐类。按溶解度，石灰岩白云岩泥灰岩。因此石灰岩最易喀斯特化。（三）水动力条件水的溶蚀能力、岩石化学性质及透水性对岩溶过程起着决定性作用。湿热气候区地表水与地下水流量大且活动性强，故岩溶作用强，反之干旱高寒区岩溶作用弱。,二、喀斯特地貌,,,１.石芽与溶沟２.岩溶漏斗３.落水洞４.溶蚀洼地５.岩溶盆地与岩溶平原６.峰丛、峰林与孤峰,,１.溶洞与地下河２.暗湖,（一）地表喀斯特地貌,（二）地下喀斯特地貌,二、地表喀斯特地貌１.石芽与溶沟,石芽与溶沟是指可用性岩石表面沟槽状溶蚀部分和沟间突出部分。溶沟grikekarren是地表水沿裂隙溶蚀、侵蚀而成，宽10-2cm,深2-3cm。石芽lapie是蚀余产物，为溶沟之间的突出部分。而发育在热带厚层纯石灰岩上的达数十米的形体高大的石芽，成为石林。,二、地表喀斯特地貌２.岩溶漏斗,岩溶漏斗是由流水沿裂隙溶蚀而成，呈蝶形或倒锥形洼地，宽数十米，深数米至十余米，底部有垂直裂隙或落水洞。,塌陷漏斗,溶蚀漏斗,二、地表喀斯特地貌３.落水洞,落水洞ponor,sinkhole是岩溶地区地表水从谷地流向地下河或地下溶洞的通道，形态近于垂直洞穴，是垂直方向流水对裂隙不断进行溶蚀并伴随塌陷而成。宽度很少超过10m，深可达数十指数百米。也称为竖井。,二、地表喀斯特地貌４.溶蚀洼地,溶蚀洼地是由四周被低山丘陵和峰林所包围的封闭洼地。形状与溶蚀漏斗相似，但规模大得多。是漏斗进一步溶蚀扩大而成。面积小于10Km。,二、地表喀斯特地貌岩溶盆地与岩溶平原,岩溶盆地karstbasin又名坡立谷，是指岩溶地区的一些宽广平坦的盆地或谷地。面积10-100km2以上，盆地边缘陡峭，底部平坦，常覆盖溶蚀残余的黄棕色粘土和红色粘土。多分布于地壳相对稳定地区。如云南砚（yan山、罗平及贵州安顺。岩溶平原是由岩溶盆地进一步扩大而成。地表覆盖红土并发育孤峰残丘。广西黎塘、贵县为典型。,二、地表喀斯特地貌６.峰丛、峰林与孤峰,峰丛是同一基座而峰顶分离的碳酸盐岩山峰，常与洼地组合成峰丛洼地地貌。峰林为分散碳酸盐岩山峰，通常由峰丛发展而成，但因受构造影响而形态多变，在水平岩层上多呈圆柱状或锥形。受气候条件影响，藏南古峰林遭寒冻风化破坏，峰林仅高30－50m,云贵高原峰林也因遭受破坏而较浑圆矮小，黔桂交界带气候炎热。我国桂林等地峰林发育最为典型。孤峰是峰林发育晚期残存的孤立山峰。多分布在岩溶盆地底部或岩溶平原上。,峰丛、峰林和孤峰示意图（据周慧祥）,,,,,,,,,,,,,,,,,（二）地下喀斯特地貌-溶洞与地下河、暗湖,溶洞是地下水沿岩石裂隙或落水洞向下运动时发生溶蚀，形成各种形态的管道和洞穴，并相互沟通和合并，形成统一的地下水位。地壳上升，地下水位将河流下切而降低，洞穴转变为溶洞。其顶部裂隙渗出的地下水所含CaCO3，可因温度升高，压力减小与水份蒸发而沉淀，形成自洞顶向下增长的石钟乳，自石钟乳上滴到洞底的水中所含CaCO3沉淀又形成自下而上的石笋。石钟乳与石笋相接则形成石柱。,（二）地下喀斯特地貌-溶洞与地下河、暗湖,地下河（subterraneanriver发育于地下水面附近的洞穴，是近于水平的洞穴系统，长年与水向邻近的地表河排泄，称地下河。暗湖（undergroundlake在天然洞穴中，具有较大的水面、较平静的水体，称地下湖或暗湖,,,,,,,三、（一）喀斯特地貌发育过程,喀斯特发育地下水位河面或海平面的变化喀斯特地貌的侵蚀基准面，可溶性岩石的底板则是地下岩溶的基面。美国地貌学家戴维斯提出，假定有一个上升的宽平高地，地壳上升以后，长期稳定，且由产状平缓，岩性质密的石灰岩构成，喀斯特地貌发育大致分四个阶段1.幼年期阶段非可溶性岩石被剥蚀后，可溶性岩石裸露，地表流水开始对可溶性岩石进行溶蚀作用，地面常出现石芽和溶沟及少数漏斗。,,,三、（一）喀斯特地貌发育过程,2.青年期阶段壮年期河流进一步下切，河流纵剖面逐渐趋于均衡剖面，地表水逐渐转为地下水，这时漏斗、落水洞、干谷、盲谷、溶蚀洼地广泛发育，地下溶洞也很发育，有许多地下河。3.壮年期阶段地表河流受下部不透水岩层的阻挡，或者地下河下切侵蚀停止，溶洞进一步，洞顶发生坍塌，许多地下河又转为地面河，同时发育许多溶蚀洼地、溶蚀盆地和峰林。4.老年期阶段当不透水岩层出露地面时，地表水重新出露，形成宽广的冲积平原形，平原上残留着一些孤峰和残丘，地面起伏已很小，接近准平原。,,岩溶发育过程示意图,a.幼年期b.青年期c.壮年期d.老年期,a,b,c,d,,,,,三、（二）喀斯特地貌的地域分异,气候条件对喀斯特地貌的影响很大，因此喀斯特地貌具有一定的地带性特征。1.热带喀斯特（tropicalkarst热带雨量充沛，对灰岩溶解可以不间断进行，高温的热带，化学反应速度快，植物丰富，腐殖质分解的有机酸和CO2十分丰富，加速了热带喀斯特进行。因此在热带地表和地下喀斯特地貌发育强烈，地表漏斗星罗棋布，暗河发育。由于漏斗不断扩大，发育成喀斯特洼地、盆地，其四周留下了峰丛、锥状和塔状峰林。,三、（二）喀斯特地貌的地域分异,2.亚热带喀斯特（subtropicalkarst介于热带与温带之间的过渡类型，夏季高温，有明显的干季和雨季，年降水量在800毫米以上，雨季集中在夏季和冬季，喀斯特洼地、漏斗和喀斯特丘陵为其特征。我国以四川、湖北、黔北、安徽以及浙江等处的喀斯特为代表。3.温带喀斯特（temperatakarst温带地区，气温较低，雨量和降水强度都比热带小，所以地表喀斯特不发育，而地下喀斯特比较发育，以溶洞、干谷、地下河和喀斯特裂隙为主，也被称为隐伏喀斯特。如我国华北地区，法国的科斯高原和捷克等地的温带喀斯特。,三、（二）喀斯特地貌的地域分异,4.寒带喀斯特（frigidkarst寒带气候寒冷，并有常年或季节性冻土，地表水不能下渗，雨水中CO2较多，地面被溶蚀成小型溶沟和浅洼地，地下喀斯特不发育，但在过年冻土层以下也常有地下喀斯特发育。在加拿大北部，格陵兰北部均有分布。5.干旱区喀斯特（aridregionkarst降水量小，地面植被稀少，喀斯特发育不完全。但地下喀斯特作用比较强烈，因为地面植被缺乏，是雨水可迅速由裂隙进入地下，干旱区地下场含有较多的SO4-,可使地下水溶蚀作用增强，因此干旱区地表喀斯特不发育，地下喀斯特比较发育。而有些洞穴等喀斯特形态可能是过去湿润时期形成的古喀斯特。,,,第五节冰川与冰缘地貌,,冰川是地面上缓慢运动的巨大冰块。当地面积雪永久不化时，一定厚度的积雪经过一系列物理变化便可成冰，当冰达到一定厚度时，在重力和自身的压力下便可运动，形成冰川。雪线年降水量等于年消融量的分界线。雪线以上年降水量年消融量,常年积雪，称为冰雪积累区，反之，雪线以下称为冰雪消融区。雪线高度在不同地区是不同的，它受温度、降水量及地形的影响。,（一）冰川作用,1）刨蚀作用冰川主要依靠冰内尤其是冰川底部所含的岩石碎块对地表进行侵蚀。在冰川滑动过程中，不断模式冰川床的作用。2）拔蚀作用冰川下因节理发育而松动了的岩块的突出部分，可能和并冻结在一起，冰川移动时把岩块拔出带走的作用。,（二）冰川地貌,冰斗、槽谷（Ｕ形谷）、峡湾、刃脊、角峰、羊背石、卷毛岩、冰川磨光面、悬谷、冰川三角面。,,１.冰蚀地貌,２.冰碛地貌,３.冰水堆积地貌,４.冰面地貌,,,,冰碛丘陵侧碛堤终碛堤谷丘,,,,冰川地貌,,冰瀑、冰裂隙、冰川弧拱、冰面河、冰面湖、冰蘑菇、冰塔林,冰水扇和冰水河谷冲积平原、季候泥、冰砾阜与冰砾阜阶地、锅穴、蛇形丘,1.冰蚀地貌,冰斗是一种三面环以悬崖峭壁、呈半圆形剧场状或圈椅状的洼地。相邻而朝向相反的谷源冰斗壁后退，可形成及尖锐的角峰。谷坡冰斗壁后退的结果是山脊形状锋锐，成为刃脊。,1.冰蚀地貌,槽谷是由冰川过量下蚀和展宽形成的典型冰川谷，两侧一般有平坦的谷间，横剖面近似U型。有流水侵蚀作用形成的交错山嘴被冰川削齐后，常形成三角面分布于U形谷两侧，为冰川三角面。槽谷底部比较坚硬的岩石表面，在冰川运动过程中被冰体挟带的砾石摩擦，产生平行擦痕，称为冰川磨光面。特别坚硬的岩石形成羊背石。羊背石的迎冰面较平缓并倾向上游，远望形似匍匐于地面的羊背。,,,2.冰碛地貌,冰川通过刨蚀、拔蚀、雪崩、冰崩和山坡上的块体运动获得大量碎屑物质。这些碎屑被冰川携带而下，统称运动冰碛。出露于表面的叫冰碛，夹带在冰内的叫内碛，在冰川底部的叫底碛，两侧的－侧碛，两只冰川汇合可形成终碛（前碛）。冰碛物缺乏分选和层次。冰碛石磨圆度极差。,,,3.冰水堆积地貌,冰水扇冰川河道挟带大量砂砾从冰舌末端排出，在平原上展开为鞭状水系而形成的坡度较大的扇状地。冰水河谷冲积平原为在山谷中则形成。季候泥冰水湖泊由于季节变化，接纳的冰水沉积物有颗粒粗细和颜色深浅的差别而形成的。冰砾阜原为冰川表面的洼地，底部为冰水沙粒沉积物质，冰川融化消失后，才转为不规则丘陵地貌。冰砾阜阶地是冰川两侧的水道堆积的冰水砂砾物质，在冰川退缩后形成与谷坡上的阶地、锅穴是冰水平原上因死冰融化，地表下陷而形成的一种圆形洼地蛇形丘是大陆冰盖下封闭水道中的砂砾物质组成的狭长曲折的高地，短的仅有数十米，最长的可达数百公里。,4.冰面地貌,冰川表面易受冰层褶皱、断裂、冰床坡度变化、差别消融、流水侵蚀等影响而形成的地貌形态，统称冰面地貌。冰瀑山谷冰川由冰斗或粒雪盆进入U形谷时，饮冰床坡度陡峻而形成。冰裂隙冰瀑与冰舌上均可发育宽深数十厘米至数十米、呈横向、纵向或放射状分布的冰裂隙。冰川弧拱冰川表面运动速度差异是同一冰层形成中央靠前，两侧靠后的前凸弧拱构造。冰面湖冰川融水积聚于冰川洼地而成。冰面河冰川融水积聚于切割的冰面。冰蘑菇、冰塔林冰面的差别消融致使冰川舌下形成高数米至数十米的冰塔林。大小漂砾保护其下部冰体不受消融，则形成冰蘑菇。,,,,,,,,,,,,,,,,二、冰缘地貌（冻土地貌）,,冰缘地貌,石海和石河,构造土,冻胀丘和冰锥,热融地貌,,（一）冻土的一般概念,极地、亚极地地区和中低纬的高山、高原地区的大陆性气候条件下，一方面气温极低，另一方面降水很少，地表没有积雪，地面裸露。对凡处于零温或负温，并含有冰的各种土体或岩体，称为冻土。季节性冻土冬季土层冻结，夏季全部融化。多年冻土多年处于冻结状态，或仅在夏季冻土表层融化，下部处于冻结状态的土层。季节性冻土的上层－夏融冬冻的活动层，在冬季冻结时，能和下部的多年冻结层完全连接起来的，称为衔接多年冻土。中间隔一层融土的，称不衔接多年冻土。多年冻结层距地表的深度，称多年冻土的上限。下层－多年冻土层。,,我国多年冻土分为高纬度和高海拔多年冻土。高纬度多年冻土主要集中分布在大小兴安岭，面积为38-39万平方公里。高纬度的多年冻土是欧亚大陆多年冻土南缘，平面分布服从纬度地带性规律，即往约往海拔高的地方冻土面积约达，厚度越厚。高海拔多年冻土分布在青藏高原、阿尔泰山、天山、祁连山、横断山、喜马拉雅山，以及东部某些山地，如长白山、黄岗梁山、五台山、太白山等。高海拔多年冻土形成与存在，受当地海拔高度的控制。,,,中国冻土分布,二、冰缘地貌（冻土地貌）石海与石河,基岩经过剧烈的冻融崩解产生一大片巨石角砾，就地堆积在平坦地面上，称为石海blockfield。山坡上部寒冻风化作用产生的大量碎石，在重力作用下滚动到沟谷并沿沟谷向下运动，形成石河flockstream,二、冰缘地貌（冻土地貌）构造土,构造土是多年冻土区广范分布的微地貌。由松散沉积物组成的地表，因冻裂作用和冻融分选作用而形成网格式地面。每一个网眼都呈近似对称的几何形态，如环形，多边形。构造土分为1）泥质构造土－多边形土因土层冻结后温度继续降低，地面产生裂隙并在平面上组成多边形。2）石质构造土－石环在饱含水分、大小颗粒混杂的松散土层中，冻融作用产生的垂直分选与水平分选，是砾石由地下抬升至地面并以细粒土或碎屑为中心呈环状分布。,,,二、冰缘地貌（冻土地貌）冻胀丘和冰椎,冻胀丘是由于地下水受冻结地面和下部多年冻土层的阻碍，在薄弱地带冻结膨胀，导致的地表变形隆起。冰椎是在寒冷季节流出风动地表和冰面的地下水或河水冻结后形成的丘状隆起的冰体。,,二、冰缘地貌（冻土地貌）热融地貌,热融地貌是指由热融作用而产生的地貌。可分热融滑塌和热融沉陷两种。热融滑塌由于斜坡上的地下冰融化，土体在重力作用下沿冻融界面移动形成。热融沉陷平坦地面因地表冰的融化而产生各种负地貌。由热融沉陷形成的地貌有沉陷漏斗（直径数米），浅洼地（深数十厘米至数米，径长数百米），沉陷盆地（规模大者可达数千米）。这些负地貌积水时热融湖塘。,,