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理论地质地貌学

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                                                       前    言
 

 
      地貌学是研究地球表面的形态特征、成因、分布及其演变规律的学科,又称地形学。
      地貌学研究内容包括地球表面的形态特征及其形成的动力,地球表面形态的发生、发展的规律和分布,以及组成堆积地貌的沉积物研究等。主要的分支学科有构造地貌学、动力地貌学、气候地貌学和应用地貌学等。
      很多地貌学研究致力于弄清地貌的成因。但是,这类研究主要集中在塑造和改变大地表面原始地形要素的那些作用力上。这些力包括构造活动与地球表面运动(例如地滑和岩崩),也涉及风、冰、川冰、河流的风化作用、侵蚀作用和对所产生的岩石碎屑的沉积作用。以及人类活动对自然环境的影响。而没有注意到板块的产生与运动。这显然是不正确的。山脉的产生、盆地的形成都是地质板块运动的结果。特别是沉积层的产生。而关于冰、川冰等的产生更是与气候的产生与演化的结果。地质现象基本上都处于一个关系链或“互联网”中,彼此间的演化存在内在的联系。
      具体地讲,我们知道由于地球自转离心力的存在会使地球上的大陆板块逐渐向赤道低纬度方向运动,另一方面,由于不同大小的大陆板块由于转动惯量强度的不同会存在不同的伴随地球的东向运动速度。期中质量大的拥有较小的东向运动速度,转动惯量强度小的,东向运动速度大。因此,聚集在赤道低纬度地区的大陆板块会聚集在一起:转动惯量强度最大的东向动速度最小。此时位于其西侧的大陆板块东向运动速度大于该板块的东向运动速度。因此会从地球自转方向的后面撞击这块转动惯量强度最大的大陆板块而与其拼接;而位于这块最大的大陆板块的右侧的大陆板块,会在他的东侧逐渐远离这块大陆板块。但是由于地球是一个球体,因此,这块最大大陆板块东侧的大陆板块的离散运动会在旋转一圈后,又在大陆板块的西侧同它撞击在并拼接在一起。这样这些大陆板块存在汇聚的趋势。这就是地球大陆板块存在不断地汇聚成超级大陆的原因。另一方面,由于刘文旺极限的存在,这些会聚在一起的大陆板块,会在自身核裂变材料的裂变反应产生的热能的作用下不断升温而发生碰撞、隆起进而产生断裂而产生高原与山脉等。同时会产生新的大陆碎片。这就是地质时期存在不断有大陆的裂解产生新的大洋板块的同时,产生逐渐离散的大陆板块的原因。而在这一过程中,旧的大洋板块的消失与新的大陆板块的产生必然伴有地震火山活动的发生。
      在二叠纪联合古陆产生造成近海生态系统的毁灭性灾难,之后由于联合古陆很大,因此,内陆的干旱是必然的,从而造成近海生态系统向大陆的边缘转移,内陆的干旱会造成暂时的湖泊系统的物种的灭绝。之后,在三叠纪出现大规模的火山活动,之后联合古陆解体而进入三叠纪。这也充分证明了我的板块的产生与运动的理论的正确性。联合古陆下岩浆由于产热的不能疏散而越来越富集,造成火山的大规模喷发,这有味板块的断裂提供了条件,之后板块在自身的重力的作用下沿火山形成区域断裂并开始运动,同时有不同板块的大小不同,高度不同又产生了因转动惯量强度的不同而不同不运动,从而产生了随后的板块而当运动。突出的事实是大西洋的产生及南北贯通与东西错开。
另一方面,我们知道由于大陆板块是压电物质。因此,板块下岩浆的富含程度不同,板块的温度不同就会产生不同的岩浆压强。这样就会有不同的压电效应。具体讲,在板块的产生与运动的过程中,由于板块下岩浆的压强的变化——大陆板块聚集在一起后,板块下岩浆逐渐增加压强逐渐增大;相反,当大陆板块出现解体而产生新的大陆板块过程中,由于板块下岩浆的溢出,而造成大陆板块下岩浆的压强的逐渐减少。这样就会使得大陆板块的压电物质产生的电荷的种类和数量发生变化。由于地磁场是由带电固体地核的旋转产生的。固体内核的旋转速度接板上是不变的。因此,固体内核的电荷的种类和数量的变化,就会使旋转的固体地核产生的磁场的极性和强度发生周期性变化。这就是地质时期地磁场的变化的过程。
      我们知道,地磁场对大气的运动具有取向作用。当地磁场较强时,地磁场对大气的取向作用大,地球的信风、信风性洋流会很强。这样地球的温度一般变化不大。而且由于洋流把大量的热能传输到极地高纬度地区。因此,全球的纬度方向的温度差比较小。生物的生存空间可以一直延续到极地地区;相反,当地磁场较弱时,地磁场对大气的取向作用小,地球的信风、信风性洋流就会减弱或消失。这样地球的温度一般变化会很大。而且由于洋流不能把大量的热能传输到极地高纬度地区。因此,全球的纬度方向的温度差比较大。生物的生存空间一般集中在赤道低纬度地区。这时地球处于以季风为主的季风性气候时期。一些大型的物种(季风性物种)会逐渐减少,加入这一时期持续的时间比长,就可能是在冬季形成的冰川越聚越多而使得地区进入冰期。这时也会随着消失的物种的种类和数量的增加而产生较明显的物种灭绝现象。同时,由于季风性降水的集中性、定域性。这会产生山体滑坡而把灭绝的物种掩埋起来产生化石、煤层等。由于从陆地上带到海洋中的有机成分的种类和数量的增加,这就造成了海洋的富营养现象。这会造成海洋中的浮游生物旺盛繁殖,最终造成海洋贫氧而产生海洋物种灭绝。而,季风性气候下的干旱会产生土地的沙土在风、洪水的带动下产生大规模的迁徙。最明显的就是我国的黄土高原的产生。
      在南半球环南极的是大洋,存在明显的较高的温度从而产生上升气流强,上升 的高度高,而相应地在极地下降的气流来自于更高的空中,相反,在北半球环北极的是大陆,不存在明显的较高的温度从而产生上升气流弱,上升的高度低,而相应地在极地下降的气流来自于相对较低的空中,这就产生了南极的温度更低的原因。这也证明了我的季风性其后面、信风性气候产生的理论的正确性。
       这也体现在,北极的冷空气不断向大陆扩散与冬季,从而是大陆温度降低,同时临进的大陆的热空气向其补充。尤其是厄尔尼诺、拉尼娜现象的产生与周期性变化,这尤其证明了地磁场的对大气的取向作用的存在。也证明了物种灭绝与季风性气候与新分型气候的转型理论的正确性。当然,这里也存在一朝天子一朝臣的现象:信风性气候养育信风性的高达的物种;季风性气候养育季风性的矮小的物种的思想的正确性。
这样可以不称物种的灭绝现象,确切的说法应该是物种随季节的转变而转型。
       厄尔尼诺现象与拉尼娜现象交错出现。一方面体现了这一现象是地磁场作用减弱,造成信风减弱从而在青藏高原的夏季季风的作用下产生拉尼娜现象、并在冬季的信风的作用下产生厄尔尼诺现象。从而证明了我的地磁场对气候的影响的理论的正确性;另一方面,这一现象的转型造成气候的变化出现混乱从而造成气象的剧烈变化。一些不适应的物种就会出现灭绝现象。
       因此,地势地貌的产生与演化,与气候变化、生物的演化是连接在一起的。这些现象就是一个有机整体。
       现阶段,根据形成地表起伏形态的主导营力,地貌学可以划分为气候地貌学、构造地貌学两大分支。而气候地貌学主要包括冰川地貌学、冰缘地貌学、风沙地貌学等分支学科,这些地貌类型的分布规律受气候条件的影响具有明显的纬度地带性,并有伴随纬度地带性分异规律的垂直地带性;构造地貌学包括静态构造地貌和活动构造地貌两大类,其中静态构造地貌包括褶曲构造地貌、断裂构造地貌、熔岩构造地貌等,活动构造地貌包括褶曲活动、断裂活动产生的各种次生地貌形态。根据地貌形态、物质成分和地貌过程的差异,还可以划分岩溶地貌、黄土地貌、花岗岩地貌等。
      此外,根据研究对象及其应用范围,地貌学有下列两个分支,即动力地貌学和应用地貌学。
      地貌学在中国萌芽很早。战国时期成书的《管子·地员》已区分出渎田(平原)、坟延(坡地)、丘陵、山林和川泽,在丘陵中又按地势高低等条件,细分为14种类型。我们最熟悉的就是北宋沈括在《梦溪笔谈》中明确指出河流的侵蚀、搬运与堆积作用,并认为华北平原是河流堆积作用形成的。
       就像物理等自然科学一样,我们的书本上讲述的理论部分主要来自西方。在欧、美等国家,英国J.赫顿在18世纪80年代发表的《地球的学说》一书中,论述了海底沉积岩上升形成山地,然后又被流水侵蚀变为低地的过程。英国C.赖尔在《地质学原理》中,说明了岩石在地表崩解,产生的岩屑被流水冲刷搬运、堆积在低地的过程。法国A.苏雷尔研究了阿尔卑斯山的河流纵剖面,于1841年指出河流不论大小,其纵剖面都趋向均衡剖面,剖面坡度自上游向下游变缓。同时,美国G.K.吉尔伯特在《邦纳维尔湖》论文中也提出了地貌发育中的平衡概念。
       到了19世纪末至20世纪中叶,地貌学逐渐演化成为一门独立学科。这时期主要代表人物是美国W.M.戴维斯和德国W.彭克,他们对地貌长时间的演变作了有价值的理论探讨。他提出侵蚀轮回学说,认为由地球内力引起的构造运动所造成的高地,在外力的侵蚀、剥蚀作用下终将被夷平而成为准平原;构造运动是痉挛式的(即一次突发,继以长期稳定),上升的山地在长期流水侵蚀作用下要经历幼年期、壮年期和老年期3个发育阶段。
       这里提出的构造运动痉挛式形式是存在的,这对应的是当旧的大洋板块处于不断下沉的过程使面面积超过刘文旺极限的大陆会处于不断隆起与抬升。这一过程会促进就大洋板块的俯冲消减。此时的全球板块处于缓慢的变化过程中。在这一过程中是面积超过刘文旺极限的大陆积累重力势能的过程,并可能产生隆起与断裂;而当就的大洋板块坍塌到相邻大陆板块下面的时候,一方面会在相邻的正处于膨胀状态的大陆的挤压下迅速俯冲消减;另一方面,由于就大洋板块的迅速消失,会造成面积超过刘文旺极限的大陆沿已有的断裂带分离而产生新的大陆板块核心的大洋板块。
      这时的大陆板块会在自身重力作用下迅速下滑,产生快速的板块运动。但是,随着板块的不断下滑,其拥有的高度迅速减小。因此,这种下滑运动与速度会越来越小——痉挛式运动的产生。
      彭克是也是地貌学奠基者,他认为干旱区的坡地受剥蚀而平行后退,不是戴维斯说的自上而下的剥蚀削低,在山麓出现愈益扩大的剥蚀平原。他称这种过程为山麓夷平过程,形成的夷平地形为山麓夷平面以代替准平原。(见山坡平行后退理论、山麓阶梯)。这个时期作出重要贡献的还有:德国F.von李希霍芬于19世纪末在中国做了大量野外考察,提出了黄土风成说;法国E.M.P.M.J. de马尔热里和de la诺埃分析了岩层产状和造成这些不同产状的构造应力对地貌演变的影响,开创了构造地貌的研究方向。
      20世纪中叶以来,在理论研究方面有了许多新的进展。如关于剥蚀夷平面的成因,德国J.K.比德尔认为构造稳定的化学风化盛行的湿热气候区可以形成广大的夷平面。其形成过程是:巨厚的风化壳随着表层被冲刷,向深处发展,从而使地形夷平,这种夷平面称为刻蚀平原。法国J.-L.-F.特里卡尔认为冰缘环境的融-冻交替作用,及其坡地上的融-冻泥流也可以夷平地形。这种夷平面可以在山顶形成,其作用称为高夷平作用。因此,高山和高原顶部的夷平面不一定先成于低处、而后由构造运动抬升到顶部。
地貌学研究的范围比较广泛,而且在随后的分析中我可以看到,地质地貌学还涉及了地球的气候、核裂变过程、地磁场、天文科学等知识。特别是,我们熟知的太阳的产能能力并不像现有的理论认为的那样。这里存在恒星烟花理论的问题。
       构造地貌研究构造运动、地质构造与地貌形态之间关系的学科。狭义构造地貌是指已经形成的地质构造(如背斜、向斜、单斜),在外力侵蚀作用下形成的各种地貌,又称地质构造地貌;广义构造地貌还包括新构造运动所直接造成的、未受外力侵蚀作用显著改造的地貌,如新近隆升的山地和高原、新近沉降的平原和盆地、新拱曲的背斜和拗陷的向斜等,又称活动构造地貌。对地质构造地貌,主要研究在外力作用下,各种地质构造总体地貌的具体表现,以及不同岩石组成的各种地层在地貌上的具体表现。对活动构造地貌主要研究地球内力引起的地貌变形,并借助大地构造学和地球动力学的知识去分析变形的力源。
       气候地貌研究受气候控制的地表形态特征及其发生、发育的规律。不同气候带有不同的主导外动力,以及外动力强度和组合的差异,会形成不同的气候地貌类型。气候地貌学不只注重研究侵蚀地貌形态,同时注意研究与侵蚀相关的沉积,在相关沉积中保留了许多气候条件的信息。
       动力地貌研究各种外动力在地貌形成中的作用及其形成的地貌形态特征。外动力包括流水、冰川、波浪、风、溶解、热力冻融等作用。它运用物理学(主要是力学)和化学的方法研究地貌过程,以揭示地貌发生发展过程中的内在机制,并进而建立它的物理或数学模型。
       应用地貌研究如何应用地貌学原理和方法解决生产实践的学科。如研究地貌形态与沉积物的分布规律,进行地貌区划、农业区划;应用沉积相的理论和方法,了解石油、地下水和一些砂矿的富集和贮存规律等。
       本书主要是从板块运动的角度,结合地貌演化与气候、生物、地磁场的变化等统一性,具体阐述了山脉、高原、沙漠、岛屿、大陆架、盆地、地磁场、气候、物种等的产生与演化。
 
 
 
 
 
 
 
                    目   录
 
 
上篇    地质地貌学原理
地质演化总论         3
 
 
下篇    地质地貌的产生与演化
第一章    阿留申、夏威夷群岛的产生与演化         59
第二章    板块运动与极移         67
第三章    贝加尔湖的形成         78
第四章    冰川的产生与演化     84
第五章    冰岛的产生与演化     163
第六章    大陆岛为什么位于大陆的东侧         171
第七章    大陆架的产生     217
第八章    大洋中脊的产生         253
第九章    地层与化石         264
第十章    行星磁场与行星自转轴     346
第十一章    海南岛的产生         353
第十二章    加拉帕戈斯群岛     360
第十三章    北冰洋、南极洲的形成与演化     364
第十四章    太平洋海底的岩浆房     388
第十五章    沙漠的产生与演化         396
第十六章    盆地的产生与演化         447
第十七章    台风、龙卷风、雷电、中脊的产生     531
第十八章    大洋板块、大陆板块的产生和演化与山脉、
                     高原的产生、演化       559
第十九章    为什么印度洋板块向太平洋板块下俯冲     602
第二十章    乌拉尔山脉的产生         606
第二十一章    喜马拉雅山脉、阿尔卑斯山脉的形成与
                         青藏高原的隆起  614
第二十二章    燕山山脉的产生         631
第二十三章    斯里兰卡岛的产生     675
第二十四章    印度洋与东非大裂谷的产生     680
第二十五章    台湾岛的产生     695
第二十六章    板块的旋转运动         698
第二十七章    北纬30度之谜略谈   715