问题研究 如何提升我国西南喀斯特峰丛山地的经济发展水平教师教学用书
第四章 地貌
问题研究 如何提升我国西南喀斯特峰丛山地的经济发展水平
【设计思路】
本章主要讨论几种常见的地貌类型及其景观特点,但也注意介绍地貌对环境和人类活动的影响。我们认识自然,不仅有助于欣赏自然和保护自然,更能指导我们改造自然,实现人类活动与地貌的可持续发展。
西南喀斯特地区经济发展水平较低。这里降水丰富,但地表极易漏水;成岩物质如碳酸钙在雨水溶蚀下随水流失,成土速度缓慢,稀疏的土层能长出草丛和低矮的灌木,却无法用于耕种作物;极易发生山洪、滑坡、泥石流;水土严重流失,造成了山穷、水枯、林衰、土瘦。这就是石漠化,是喀斯特地貌形成的一种劣地或者类荒漠化景观。民谣称:“山大石头多,出门就爬坡。只见石头不见土,玉米长在石窝窝。春种一大片,秋收一小箩。”
研究这个问题分为三个步骤。首先了解喀斯特典型区—环江的人地矛盾,思考在秀丽奇险的地貌景观之下为什么隐藏着一个脆弱的生态系统,它会给生活在喀斯特地区的人们带来哪些困扰。其次是观摩科研人员是如何结合当地条件设计生态重建模式的,有哪些类型,分别针对哪些立地条件。最后基于调查和讨论,提出问题解决方案。
环江位于广西西北部,属河池市。环江地处云贵高原东南缘,九万大山南麓,属亚热带季风气候;西北部的木论喀斯特国家级自然保护区是世界自然遗产“中国南方喀斯特”的重要组成部分;是国家级生态示范区和全国绿化模范县,也是西南喀斯特地区石漠化治理示范区。这里的人地关系既有和谐的一面,如驯乐苗寨梯田等,也有不和谐的一面,如坡耕地水土流失。中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特站等机构的科研人员在水土流失防治、植被保育、生态功能提升、生态移民和科技扶贫方面做了多年的研究,他们结合区域民生改善和精准扶贫需求,构建了坡改梯治理、异地科技扶贫生态治理等多种生态服务提升与民生改善的综合治理范式。
资料1从地貌、气候、聚落分布、土地利用方式等方面分析人地矛盾及其表现,引导学生归纳环江的环境特点、聚落分布和交通特点,思考自然条件可能给人类活动带来的制约。
资料2分析生态农业模式的内涵、具体措施及其针对性,引导学生思考为什么要采用不同的土地利用方式,为什么要采用组合式的治理方式,不同生态模式各有什么特点,进而体会因地制宜的原则。
对策和建议重在针对性、合理性、可行性。例如:改善交通条件,打破区位封闭、偏远等不利条件,促进物流和区域商业发展;发展喀斯特特色农业,扭转不利于发展传统农业的生态劣势,激活区域特色农业生产优势,解放农业生产力;挖掘和培育生态产品,立足生态优势和工业后发优势,实现跨越式发展;发展生态旅游业,销售生态产品,加强品牌建设,在生态文明和制度文明的双重关怀下,实现区域整体性脱贫目标。
【实施建议】
教学思路及方法建议
本“问题研究”在教学总体上可以遵循“提出问题-研究思路探讨-形成对策-表达探究成果”。具体教学过程中,要注意以下四点。
一、本“问题研究”契合精准扶贫政策。教师要提醒学生充分考虑本问题研究的现实意义,提供我国西南喀斯特地区人们生活状况的视频资料,加强学生的感性认识,提高学生探究的积极性。
二、教师一方面要用好教材提供的两则资料,这两则资料具有典型性;另一方面教师要充分发动学生查找相关资料,在查找资料中感悟当地的人地关系,发现问题,思考对策。
三、本节内容涉及很多人文地理知识,如农业、交通、旅游业等。由于高一第一学期学生还没有学习相关知识,因此教师需要补充一些这方面的知识,以利于学生拓宽视野,针对性地寻找对策。
四、本课内容重在研究的过程,教师的评价要考虑学生的研究结果(提出对策),更要关注学生在研究过程中表现的科学精神、研究方法、研究态度,以及对贫困地区的发展深深关注的情感。为提高学生研究的广度和深度,教师可以采取小组合作、分组合作的方式开展本次活动。
研究思路
本问题研究主要可分为以下六个步骤
1.收集资料,了解喀斯特峰丛山地的自然条件和社会经济条件
教师可以引导学生结合资料1的内容,也可引导学生从网络、杂志、论文等获得相关资料,让学生了解喀斯特峰丛山地“山多、水少、土少”的自然条件,以及交通不便、人口分散等社会经济条件。在学生收集、分析资料中,教师要提示学生关注喀斯特地区经济发展的有利条件,如景色优美、政府支持等。
2.分析导致生态环境脆弱的主要自然因素
教师首先让学生理解生态环境脆弱的表现,并结合本章第一节中关于喀斯特地貌的特征这一内容,引导学生分析地貌、水文、岩性等因素对喀斯特山区生态环境脆弱的影响。
3.分析环境对经济发展的影响
本步骤体现了学生综合思维的水平。这里的环境包括地形、气候、水文、生物、资源等。环境对经济发展的影响主要表现在以下几个方面:(1)影响生产部门(如种植业、畜牧业等);(2)对交通线路分布及密度的影响;(3)对生产规模的影响;(4)对经济效益的影响等。教师可以让学生结合资料1分析喀斯特峰丛山地环境对经济的影响,也可以提供不同类型的图片资料让学生总结环境对经济发展影响的表现。另外,在分析之前,教师可以补充一些经济发展的相关知识(如产业分类、产业部门等)。
4.收集资料,了解生态建设的主要措施
本步骤重在培养学生资料收集与信息整理的能力。生态建设主要对受人为活动干扰和破坏的生态系统进行生态恢复和重建。教师可以提醒学生,生态建设的主要措施要因地制宜,即针对当地的自然环境特征和生态破坏情况采取相应的治理措施。教材提供了生态建设的一个典型案例—资料2“喀斯特峰丛山地生态重建”,教师可以引导学生结合此资料进行信息提取和分析。
5.收集资料,了解生态重建对经济发展的促进作用
生态重建对经济发展具有重要的促进作用。教师一方面组织学生查找生态重建促进经济发展的典型案例,另一方面引导学生思考生态重建能够促进经济发展的原因,让学生在思考中感悟人地协调观。教材中的资料2“喀斯特峰丛山地生态重建”可以帮助学生了解生态重建对经济发展的促进作用。
6.针对喀斯特峰丛山地生态环境脆弱状况,提出提升经济发展水平的建议
结合喀斯特峰丛山地的基本环境特征和经济现状,引导学生提出针对性的建议。教师可以提示学生从生态建设与经济结构调整两个方面进行阐述。学生提出的建议和策略既能体现区域认知和综合思维的水平,也能体现人地协调观的水平。
需要注意的是,上述研究思路是一个整体,教师不应将其分解为一个个具体步骤加以指导。对“问题研究”的整体思考,从资料收集到背景分析,再到提出建议,学生在本活动单元中收获的是应对复杂、真实问题的关键能力与必备品格,这是核心素养培育的重要载体。当然,教师在引导学生进行问题研究时,也可以采取多种灵活的方式。可以对学生进行分组,并布置相应的任务。学生按照教材提供的研究思路进行研究后,由每组派出代表表达自己的观点,并回答其他小组的质询。教师也可以组织学生以辩论的方式对问题研究成果进行展示和探讨。
知识拓展
资料1 喀斯特峰丛山地的特点
教材介绍了喀斯特峰丛山地自然环境特点、生态环境问题及当地人民的生存状况,提出了两个问题:为什么喀斯特峰丛山地会出现石漠化现象?喀斯特峰丛山地为什么既旱又涝?
在对第一个问题的分析中,教师重在引导学生理解当地自然环境的脆弱性,以及人类不合理的活动导致的生态环境问题,引导学生在分析该问题时感悟人类与自然环境的对立统一关系。
第二个问题涉及生态环境问题的自然原因。学生在分析这个问题时,要结合教材提供的资料信息,了解喀斯特峰丛山地的地貌特点。该地区的“旱”,不是因为降水少,而是因为喀斯特地区岩溶作用强,降落的雨水在“千疮百孔”的石灰岩地面很快就渗漏下去,干旱是造成当地贫穷的主要原因之一。该地区的“涝”,也与当地石漠化有关。由于喀斯特地区缺少平地,随着人口增加导致粮食需求量的增加,当地人民在土壤瘠薄的山区开垦耕地,造成植被的破坏。很多山区缺少植被保护,在暴雨之下,洪水自山上冲下,对山下洼地的居民造成了巨大的威胁。教师因势利导组织学生分析这些问题,体会地理环境的整体性,培养学生的综合思维能力。
资料2 喀斯特峰丛山地生态重建
教材结合图4.25介绍了喀斯特峰丛山地生态重建的经验,提出了山地立体农业生态模式的策略。结合资料,教材提出两个要求:1.分析喀斯特峰丛山地立体生态农业结构与地貌的关系。2.为什么要在有些地区实行异地生态移民?
这两个题目可以促发学生思考人地关系的特点及走向。山地地形影响和制约了人类活动,但人类可以因地制宜开展活动,立体生态农业就是因地制宜进行生产活动的范例。教师可以提供我国西南地区喀斯特峰丛山地立体生态农业的景观照片或视频,让学生更直观、深刻地感悟人类充分利用山地地形的和谐发展之路。在对喀斯特峰丛山地立体生态农业模式的分析中,教师可以引导学生从生态、经济、社会三个角度分析该模式的意义。这也为学生提出提升我国西南喀斯特峰丛山地经济发展水平的对策提供了思路。但同时,由于喀斯特峰丛山地生态脆弱,当人类活动超过自然环境的承载力时,就会触发很多生态问题,而这些生态问题最终也影响了人类的生存。异地生态移民是缓解当地人地矛盾的重要措施。教师可以结合具体案例,加深学生的理解。
另外,在分析上述问题时,教师要让学生明白因地制宜的内涵,即使同样在喀斯特地区,也有着不同的区域差异,不能照搬同一发展模式。例如,喀斯特峰丛地势整体较高,流水下蚀作用强,地下水位低,地表水难于保存,因此缺水是这个区域可持续发展的最大问题。在当地发展对策中应有大量集水设施,如集雨水柜、泉水蓄水池、竖井提水等。而在喀斯特峰林平原(峰林、孤峰)中,地面低而平缓,与河流侵蚀基准面保持一致,河水的下蚀作用十分微弱,因此能保存有较多的地表水。在这种环境下,就不需要大量的蓄水工程了。
对策和建议
该栏目旨在考察学生分析、论证和探讨问题的能力,以及在此过程中体现的综合思维水平。教师在组织学生成果汇报时,可以采用分级评价的方法。
水平1:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,但不能清楚说出生态环境特点;对当地经济比较贫困有一定的认识,但不能清楚地知道当前经济发展面临的主要问题;对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平缺少针对性回答,只能回答诸如“植树造林”等空洞的内容。另外,学生对上述三个问题的回答孤立,没有意识到“生态环境特点-经济发展问题提升-经济发展对策”这一逻辑联系。
水平2:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,也能知道生态环境特点,如山多、水少、土少等;对当地经济发展面临的主要问题有比较清晰的认识,能够知道缺水、缺耕地、交通不便等对当地经济的影响;对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平有一定的思考,能够从“修建蓄水工程”“调整农业结构”等多角度进行建议。另外,学生能够认识到“生态环境特点-经济发展问题-提升经济发展对策”的联系,回答时逻辑性较强。
水平3:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,并从中推知喀斯特山区的生态环境特点,如山多、水少、土少等;能够知道不同喀斯特山区生态环境的不同特点。学生对喀斯特山区当前经济发展面临的主要问题有清晰的认识,能够知道缺水、缺耕地、交通不便等对当地经济的不利影响,也能认识到当地发展经济的有利条件和潜力。学生对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平有较全面的思考,能够从“生态修复”“打破生态瓶颈”“因地制宜多元发展经济”等多角度提出具体建议,认识到“生态环境特点-经济发展问题-提升经济发展对策”的联系。提出的建议能够结合当地的生态环境特点,能够针对当地经济发展的问题。在回答对策和建议时有强烈的社会责任感,体现明确的人地协调观。
第四章 地貌
知识拓展
【地貌学】
地貌学是研究地表的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。地貌学的英文名词是geomorphology,由3个源自希腊语的词根geo(地球,大地)、 morphe(外表形状,面貌)、logos(论述)组成。地球表面(简称地表)指地壳的外表面,即由岩石或土(松散的岩石或风化物)组成的地面。地球表面形状,指地壳表面由岩石构成的起伏形态(如平原、高原、山脉、山峰、丘陵、河谷、盆地等),简称地形(landform )或地貌。
【国家地质公园地貌景观分类】
2016年国土资源部发布《国家地质公园规划编制技术要求》(国土资发[2016]83号),从大众科普的角度,将地质遗迹分为地质剖面、地质构造、古生物、矿产与矿床、地貌景观、水体景观、环境地质遗迹七个大类。其中所列的第5大类地貌景观包括6个类型、16个亚类(表4-15)。这个分类将地貌成因、物质基础等要素与景观特色巧妙地结合起来,让公众在接触不同类型的景观时,能够自然地区分景观所表达的地貌学内涵。
表4-15地貌景观分类
【中国地貌分类方案】
传统的地貌类型划分,因采用的指标如范围、起伏(海拔)、动力条件(成因)、物质基础等多种多样,形成了多套方案。例如,依据范围大小划分,第一级巨型地貌包括大陆、大洋;第二级大型地貌(区域地貌),包括高原、山地、丘陵、平原、盆地;第三级为中型地貌(局地地貌),包括山脊、山麓、河谷等;第四级为小型地貌(微地貌),如将河谷分为谷肩、谷坡、河床等。
李炳元等(2008)从相对高度和绝对高度两个角度,对中国陆地地貌作了重新组合和划分(表4-16)。
【注】李炳元,潘保田,韩嘉福.中国陆地基本地貌类型及其划分指标[J].第四纪研究,2008,28(4):634-645。
表4-16 我国基本地貌类型划分表
【注】周成虎,程维明,钱金凯等.中国陆地1:100万数字地貌分类体系研究[J].地球信息科学学报,2009,11(6):707-723。
表4-17 中国陆地1:100万数字地貌分类方案(形态成因类型)
地貌总是处于不断发展变化之中。远古时期,人类活动范围有限,认识能力不足,神秘的山川大地变幻莫测,“少见”而“多怪”,令古人无限遐想。即便在今天,不经过系统的学习和持久的观察,也是很难把握地貌演变规律的。例如,沧海桑田般的地貌变化,历经百万年、千万年,时间跨度太大,对于有限人生的我们来说,没有机会见证;火山、地震、崩塌等剧烈的地貌变化,多为瞬时爆发,除非通过新闻媒体,难得亲临现场一见;地貌变化涉及的区域范围,有的非常广阔,有的在地下,限于观测手段和时间,很难分析地貌变化的作用力。
一般来说,控制地貌演化的因素可分为五个方面:构造运动(地壳运动)、内外营力、岩石性质(或物质基础)、人类活动、经过时间。构造运动分为垂直运动和水平运动两种,前者又称升降运动、造陆运动,表现为地形隆起或相邻区的下降,后者指地壳岩层在水平方向上的运动,其中拉张运动形成裂谷(如东非大裂谷),挤压运动可形成山脉。构造运动是地质构造形成的动力,地质构造是构造运动使岩石变形的结果。构造运动是由源于地球内部的化学能、热能、地球旋转能等内动力(内营力)引起的,相对地,促使地貌形成的外营力主要指太阳辐射能和重力能(有的学者将重力能归类于内营力)产生的作用力。内营力作用往往加大地形的起伏,外营力作用往往减小地形的起伏。内营力和外营力单独作用或相互作用,形成了千姿百态的地貌。
岩石的性质与其物质组成、生成环境、构造等有关,包括岩石的抗侵蚀性、可溶性、节理发育状况等。在不同环境条件下,经过剥蚀和风化,岩石呈现不同形态和颜色,从而形成不同的地貌景观,如丹霞地貌、嶂石岩地貌、红土地貌、岱崮地貌等。随着科学技术的发展,人工作用的强度在增强、范围在扩大,人类活动已经成为改造地貌的重要营力,有的学者甚至称人类已经进入一个全新的地质时代—人类世。在其他条件相同的情况下,所经过的时间长短不同,地貌发育的形态也有差别,表现为地貌发育的阶段性。例如,有的学者将喀斯特地貌发育的阶段分为幼年阶段、青年阶段、壮年阶段和老年阶段。
【喀斯特洞穴景观】
喀斯特洞穴是碳酸盐岩或其他可溶性岩类地层经过溶蚀作用形成的复杂空间体系。洞内的钟乳石、石笋、石柱等洞穴堆积物,以及洞内的古人类、古生物、古文化遗迹等,构成了重要的喀斯特洞穴景观。
喀斯特洞穴常常以形态美和神秘性吸引游客,常年温度保持稳定,是一种全天候旅游资源。洞体有水平的、倾斜的、近似直立的,也有多层、多条洞体相互连通,中小洞厅和巨大厅堂交错出现的景象。有位于地下水位以上的干洞,也有地下暗河发育的水洞。干洞又称旱洞,洞长较长,如广西河池凤山江洲洞的干洞长度超过30千米,位于贵州遵义市绥阳县温泉镇的双河洞已探明的干洞长60千米。水洞指现在仍然在发育的充水或半充水的洞穴,如辽宁本溪的水洞,全长约6千米,是目前发现的世界第一长的水洞。文化洞景观指含有人类文化遗存的洞穴景观,如广西桂林溶洞中的明代壁书。
【岩溶】
国家技术监督局(现更名为国家质量监督检验检疫总局)于1990年4月19日起发布中华人民共和国国家标准《岩溶地质术语(GB12329-90)》,于1991年5月1日起开始实行。主要内容包括:主题内容与适用范围、基本概念、岩溶类型、岩溶形态等。根据第2.1至第2.3条,喀斯特是岩溶的同义语;岩溶是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等)进行以化学溶蚀作用为特征,并包括水的机械侵蚀和崩塌作用,以及物质的携出、转移和再沉积的综合地质作用,以及由此所产生的现象的统称。主要由非化学溶蚀作用产生的在形态上类似岩溶的现象,统称为假岩溶。
【岩溶塌陷地质灾害】
根据中华人民共和国国家标准《岩溶地质术语(GB12329-90)》第7.1条至第7.4条,与岩溶塌陷有关的地质术语包括:(1)土洞,指发育在可溶岩上覆土层中的空洞;(2)岩溶塌陷,指在岩溶地区,由于下部岩体中的洞穴扩大而导致顶板岩体的塌落,或上覆土层中的土洞顶板因自然或人为因素失去平衡而产生下沉或塌落;(3)岩溶塌陷柱,指埋藏型岩溶的地下溶洞的顶部岩层及覆盖层失去支撑,发生坍塌和剥落产生上小下大的锥状陷落体;(4)岩溶气爆,指岩溶管道中的气水压力作用破坏周围岩土的气爆现象。
【峡谷景观】
峡谷通常与山地相伴而生,互为映衬,是一种负地貌形态。主要特征是谷地狭深,谷坡陡峻,深度大于宽度。峡谷景观类型多样,是重要的旅游资源,是人类感知世界不可或缺的重要载体。按照成景岩石的性质,可分为可溶性岩峡谷、火成岩峡谷、变质岩峡谷、碎屑岩峡谷;按照峡谷形态和宽度指标,可分为宽谷、隘谷、嶂谷、线谷;按照地质菅力和地貌成因,可分为河流峡谷、构造峡谷、冰川峡谷、喀斯特峡谷。教材所指的峡谷特指河流峡谷。
河流峡谷是河流“V”形谷的一个发育阶段的产物。河流“V”形谷地貌在不同发育阶段可以分为隘谷、嶂谷、峡谷①。隘谷是“V”形谷发育的初级阶段,谷坡近似直立,河谷极其狭窄,谷宽与谷底几乎相近,河水占据整个谷底。隘谷多形成于新构造运动强烈隆升和基岩垂直节理发育的地区,如陕西商南金丝峡。嶂谷由隘谷发育而来,谷坡仍然非常陡直,但谷底略有拓宽,出现窄小的砾石滩或小型的基岩阶地,如河南洛阳龙潭大峡谷中的红岩嶂谷。峡谷的谷坡上常常有侵蚀阶地或谷肩,谷底出现稳定的砾石滩或岩滩,谷的顶部出现宽谷的痕迹。长江三峡(瞿塘峡、巫峡、西陵峡)呈现“两岸乳岩半空起,绝壁相对一线天”的特征;金沙江上的虎跳峡,深达2500-3000米,谷底宽不到100米;美国的科罗拉多峡谷,谷深1500-1800米。
【河流侵蚀基准面】
河流的下切深度是有一定限制的。假如河床接近海面时,河水不再具有位能差,流动就趋于停止。因此理论上说,海平面是所有入海河流下蚀作用的极限。通常把这个极限称为侵蚀基准面。它是一个理想的平面,一般来说,在此平面以上,有下蚀作用存在;在此平面以下,基本上没有下蚀。流入湖泊的河流,以湖面作为侵蚀基准面。支流注入干流的河流交叉口处,是支流部分的侵蚀基准面。相对于海平面这个终极的侵蚀基准面来说,这些是地方性的或者暂时性的侵蚀基准面。
一般来说,侵蚀基准面上升或地壳下降,会引起河流发生堆积作用;相反,侵蚀基准面下降或地壳上升,会引起河流发生下蚀作用。因为地壳经常发生隆起或凹陷,一条河流要达到侵蚀基准面是不可能的。有的地方河床低于海平面,如长江九江至汉口段河床低于海平面60米以上,长江三峡四川段有些地方河床低于海平面超过100米,广东西江的羚羊峡谷河床低于海平面40米左右,这些可能与水流汇合侵蚀或者断层影响有关,多是局部现象。
在地质历史时期,四川嘉陵江下切力量微弱,形成蜿蜒的河曲。后来,长江切穿三峡东流,因为三峡以东地势较低,侵蚀基准面下降,引起嘉陵江在原河曲的基础上下切,形成有名的嘉陵江深切河曲。这种因为地壳相对上升,使衰老的河流重新下切的现象,称为河流回春现象。
【注】陈安泽.旅游地学大辞典[M].科学出版社,2013.
【戴维斯的侵蚀循环学说】
美国学者戴维斯在1899年创立地貌侵蚀循环学说(又称地理循环学说),着重分析湿润气候条件下流水侵蚀作用造成的地貌演化过程,第一次把流水侵蚀地貌的演变概括成简练的模式。戴维斯根据流水侵蚀地貌发育过程中地表形态特征,顺序提出幼年期、壮年期、老年期地貌的概念。各个区域从幼年期发展到老年期所需实际时间的长短,可以有很大差别,这决定于地表被抬升的高度、侵蚀剥蚀的强度以及基岩的抗蚀强度。他认为构造、时间(侵蚀阶段)、营力是地貌发育的三个要素,地貌演化反映了这三者之间的函数关系。他通过对外营力作用下的地貌研究,把地理循环分为风蚀循环、冰蚀循环、河流循环、海蚀循环等。
以初始海岸平原因地壳运动被抬升后的地貌演化为例【注】,说明各期地貌的主要特征。假设该地区经过一段迅速抬升期后,地壳长期保持稳定。在流水作用下,将经历以下演化过程。
【注】严钦尚,曾昭璇主编.地貌学[M].高等教育出版社,1985:3,84-85.
1.幼年期。被抬升后的初期,只有很稀疏的短小河流,河谷不深,谷底狭窄。河流之间有开阔、平坦的高地,地面排水不佳,常有沼泽湖泊。以后,随着河流下切,水系加密,地面被强烈分割,形成高山深谷景观。这时河流比降最大,如果切过硬岩地段,有瀑布或急流,河谷横剖面呈“V”形,谷底狭窄,无河漫滩,谷坡陡峻。原先河谷间的开阔高地被分割成起伏很大的山岭。
2.壮年期。首先是干流趋于平衡,经侧蚀拓宽,谷底开始发育自由曲流和河漫滩,随后各级支流也出现这些现象。抬升以前的原始高地面全部被侵蚀掉。块体运动和地面冲刷,使整个山脊高度降低,地形起伏趋于和缓,变为低丘宽谷,并广泛发育风化壳。
3.老年期。河谷更加拓宽,河流蜿蜒曲折于宽阔的河漫滩上。分水岭因坡面冲刷和缓慢的风化碎屑物蠕动,变得更加和缓,最后形成波状起伏的准平原(夷平面),略高于侵蚀基准面。
后来,有许多学者对戴维斯的学说提出异议和修正。例如,地面稳定的时间不一定会足够长,保证不了地面的演化能够经历从幼年期到老年期的所有阶段;没有考虑地面剥蚀导致的地面均衡补偿上升;将内力和外力从时间上截然分开是不合适的,地面的剥蚀不完全发生在地面上升以后,而是在地面的上升过程中就已经开始。
【喀斯特石山区生态环境治理】
石灰岩的矿物组成主要是方解石和白云石,溶蚀风化过程主要是碳酸钙和碳酸镁的淋溶,残留的黏土很少。据估算,贵州和广西石灰岩每千年的风化残留物仅2.47毫米厚,因此形成1厘米厚的土壤需要4000年左右。喀斯特石山区生物量较少,植被结构简单,逆向演替快,顺向演替慢。土壤多为富含铁质的黏土,质地黏重,土层浅薄。土壤容易被侵蚀,基岩裸露。
开发利用喀斯特地区的水资源,可采用高位截流、溶洼成库、地下水拦蓄、截水防渗等技术,防治旱涝灾害。合理利用土地资源,应在适宜性评价的基础上,建立与社会、经济结构相协调的开发模式,变单一种植经济为综合性经济,开发利用非耕地资源,扩大和加强第二、第三产业经济比重,逐步转移和减少山区农业人口,缓和对脆弱生态环境的压力。在生态建设方面,需要增大科技和经济投入,发展喀斯特地区适生、速生树木,采取工程措施和生物措施相结合的方法来提高植被覆盖率,改造坡耕地,退耕还林还草,增强水资源调蓄和水土保持能力。
喀斯特景观资源包括山景、水景、洞景以及人文景观等。桂林山水、云南石林、黄龙和九寨沟、黄果树瀑布、兴义万峰林等,均以喀斯特风光为其特色,每年吸引大批游客。喀斯特景观多具青、秀、奇、美的特色,往往水、石、植、山相互配合,玲珑剔透,巧夺天工。形态和组合类型多样,尺度变化极大,既可近观,也可俯瞰。在我国经济贫困的喀斯特山区,开发喀斯特风景旅游资源已经成为脱贫致富、发展地方经济、保护和传播乡土文化的一个重要途径。广西、贵州、重庆等地大力发展旅游业,主要依据也在于喀斯特旅游资源的开发。
问题研究 如何提升我国西南喀斯特峰丛山地的经济发展水平
【设计思路】
本章主要讨论几种常见的地貌类型及其景观特点,但也注意介绍地貌对环境和人类活动的影响。我们认识自然,不仅有助于欣赏自然和保护自然,更能指导我们改造自然,实现人类活动与地貌的可持续发展。
西南喀斯特地区经济发展水平较低。这里降水丰富,但地表极易漏水;成岩物质如碳酸钙在雨水溶蚀下随水流失,成土速度缓慢,稀疏的土层能长出草丛和低矮的灌木,却无法用于耕种作物;极易发生山洪、滑坡、泥石流;水土严重流失,造成了山穷、水枯、林衰、土瘦。这就是石漠化,是喀斯特地貌形成的一种劣地或者类荒漠化景观。民谣称:“山大石头多,出门就爬坡。只见石头不见土,玉米长在石窝窝。春种一大片,秋收一小箩。”
研究这个问题分为三个步骤。首先了解喀斯特典型区—环江的人地矛盾,思考在秀丽奇险的地貌景观之下为什么隐藏着一个脆弱的生态系统,它会给生活在喀斯特地区的人们带来哪些困扰。其次是观摩科研人员是如何结合当地条件设计生态重建模式的,有哪些类型,分别针对哪些立地条件。最后基于调查和讨论,提出问题解决方案。
环江位于广西西北部,属河池市。环江地处云贵高原东南缘,九万大山南麓,属亚热带季风气候;西北部的木论喀斯特国家级自然保护区是世界自然遗产“中国南方喀斯特”的重要组成部分;是国家级生态示范区和全国绿化模范县,也是西南喀斯特地区石漠化治理示范区。这里的人地关系既有和谐的一面,如驯乐苗寨梯田等,也有不和谐的一面,如坡耕地水土流失。中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特站等机构的科研人员在水土流失防治、植被保育、生态功能提升、生态移民和科技扶贫方面做了多年的研究,他们结合区域民生改善和精准扶贫需求,构建了坡改梯治理、异地科技扶贫生态治理等多种生态服务提升与民生改善的综合治理范式。
资料1从地貌、气候、聚落分布、土地利用方式等方面分析人地矛盾及其表现,引导学生归纳环江的环境特点、聚落分布和交通特点,思考自然条件可能给人类活动带来的制约。
资料2分析生态农业模式的内涵、具体措施及其针对性,引导学生思考为什么要采用不同的土地利用方式,为什么要采用组合式的治理方式,不同生态模式各有什么特点,进而体会因地制宜的原则。
对策和建议重在针对性、合理性、可行性。例如:改善交通条件,打破区位封闭、偏远等不利条件,促进物流和区域商业发展;发展喀斯特特色农业,扭转不利于发展传统农业的生态劣势,激活区域特色农业生产优势,解放农业生产力;挖掘和培育生态产品,立足生态优势和工业后发优势,实现跨越式发展;发展生态旅游业,销售生态产品,加强品牌建设,在生态文明和制度文明的双重关怀下,实现区域整体性脱贫目标。
【实施建议】
教学思路及方法建议
本“问题研究”在教学总体上可以遵循“提出问题-研究思路探讨-形成对策-表达探究成果”。具体教学过程中,要注意以下四点。
一、本“问题研究”契合精准扶贫政策。教师要提醒学生充分考虑本问题研究的现实意义,提供我国西南喀斯特地区人们生活状况的视频资料,加强学生的感性认识,提高学生探究的积极性。
二、教师一方面要用好教材提供的两则资料,这两则资料具有典型性;另一方面教师要充分发动学生查找相关资料,在查找资料中感悟当地的人地关系,发现问题,思考对策。
三、本节内容涉及很多人文地理知识,如农业、交通、旅游业等。由于高一第一学期学生还没有学习相关知识,因此教师需要补充一些这方面的知识,以利于学生拓宽视野,针对性地寻找对策。
四、本课内容重在研究的过程,教师的评价要考虑学生的研究结果(提出对策),更要关注学生在研究过程中表现的科学精神、研究方法、研究态度,以及对贫困地区的发展深深关注的情感。为提高学生研究的广度和深度,教师可以采取小组合作、分组合作的方式开展本次活动。
研究思路
本问题研究主要可分为以下六个步骤
1.收集资料,了解喀斯特峰丛山地的自然条件和社会经济条件
教师可以引导学生结合资料1的内容,也可引导学生从网络、杂志、论文等获得相关资料,让学生了解喀斯特峰丛山地“山多、水少、土少”的自然条件,以及交通不便、人口分散等社会经济条件。在学生收集、分析资料中,教师要提示学生关注喀斯特地区经济发展的有利条件,如景色优美、政府支持等。
2.分析导致生态环境脆弱的主要自然因素
教师首先让学生理解生态环境脆弱的表现,并结合本章第一节中关于喀斯特地貌的特征这一内容,引导学生分析地貌、水文、岩性等因素对喀斯特山区生态环境脆弱的影响。
3.分析环境对经济发展的影响
本步骤体现了学生综合思维的水平。这里的环境包括地形、气候、水文、生物、资源等。环境对经济发展的影响主要表现在以下几个方面:(1)影响生产部门(如种植业、畜牧业等);(2)对交通线路分布及密度的影响;(3)对生产规模的影响;(4)对经济效益的影响等。教师可以让学生结合资料1分析喀斯特峰丛山地环境对经济的影响,也可以提供不同类型的图片资料让学生总结环境对经济发展影响的表现。另外,在分析之前,教师可以补充一些经济发展的相关知识(如产业分类、产业部门等)。
4.收集资料,了解生态建设的主要措施
本步骤重在培养学生资料收集与信息整理的能力。生态建设主要对受人为活动干扰和破坏的生态系统进行生态恢复和重建。教师可以提醒学生,生态建设的主要措施要因地制宜,即针对当地的自然环境特征和生态破坏情况采取相应的治理措施。教材提供了生态建设的一个典型案例—资料2“喀斯特峰丛山地生态重建”,教师可以引导学生结合此资料进行信息提取和分析。
5.收集资料,了解生态重建对经济发展的促进作用
生态重建对经济发展具有重要的促进作用。教师一方面组织学生查找生态重建促进经济发展的典型案例,另一方面引导学生思考生态重建能够促进经济发展的原因,让学生在思考中感悟人地协调观。教材中的资料2“喀斯特峰丛山地生态重建”可以帮助学生了解生态重建对经济发展的促进作用。
6.针对喀斯特峰丛山地生态环境脆弱状况,提出提升经济发展水平的建议
结合喀斯特峰丛山地的基本环境特征和经济现状,引导学生提出针对性的建议。教师可以提示学生从生态建设与经济结构调整两个方面进行阐述。学生提出的建议和策略既能体现区域认知和综合思维的水平,也能体现人地协调观的水平。
需要注意的是,上述研究思路是一个整体,教师不应将其分解为一个个具体步骤加以指导。对“问题研究”的整体思考,从资料收集到背景分析,再到提出建议,学生在本活动单元中收获的是应对复杂、真实问题的关键能力与必备品格,这是核心素养培育的重要载体。当然,教师在引导学生进行问题研究时,也可以采取多种灵活的方式。可以对学生进行分组,并布置相应的任务。学生按照教材提供的研究思路进行研究后,由每组派出代表表达自己的观点,并回答其他小组的质询。教师也可以组织学生以辩论的方式对问题研究成果进行展示和探讨。
知识拓展
资料1 喀斯特峰丛山地的特点
教材介绍了喀斯特峰丛山地自然环境特点、生态环境问题及当地人民的生存状况,提出了两个问题:为什么喀斯特峰丛山地会出现石漠化现象?喀斯特峰丛山地为什么既旱又涝?
在对第一个问题的分析中,教师重在引导学生理解当地自然环境的脆弱性,以及人类不合理的活动导致的生态环境问题,引导学生在分析该问题时感悟人类与自然环境的对立统一关系。
第二个问题涉及生态环境问题的自然原因。学生在分析这个问题时,要结合教材提供的资料信息,了解喀斯特峰丛山地的地貌特点。该地区的“旱”,不是因为降水少,而是因为喀斯特地区岩溶作用强,降落的雨水在“千疮百孔”的石灰岩地面很快就渗漏下去,干旱是造成当地贫穷的主要原因之一。该地区的“涝”,也与当地石漠化有关。由于喀斯特地区缺少平地,随着人口增加导致粮食需求量的增加,当地人民在土壤瘠薄的山区开垦耕地,造成植被的破坏。很多山区缺少植被保护,在暴雨之下,洪水自山上冲下,对山下洼地的居民造成了巨大的威胁。教师因势利导组织学生分析这些问题,体会地理环境的整体性,培养学生的综合思维能力。
资料2 喀斯特峰丛山地生态重建
教材结合图4.25介绍了喀斯特峰丛山地生态重建的经验,提出了山地立体农业生态模式的策略。结合资料,教材提出两个要求:1.分析喀斯特峰丛山地立体生态农业结构与地貌的关系。2.为什么要在有些地区实行异地生态移民?
这两个题目可以促发学生思考人地关系的特点及走向。山地地形影响和制约了人类活动,但人类可以因地制宜开展活动,立体生态农业就是因地制宜进行生产活动的范例。教师可以提供我国西南地区喀斯特峰丛山地立体生态农业的景观照片或视频,让学生更直观、深刻地感悟人类充分利用山地地形的和谐发展之路。在对喀斯特峰丛山地立体生态农业模式的分析中,教师可以引导学生从生态、经济、社会三个角度分析该模式的意义。这也为学生提出提升我国西南喀斯特峰丛山地经济发展水平的对策提供了思路。但同时,由于喀斯特峰丛山地生态脆弱,当人类活动超过自然环境的承载力时,就会触发很多生态问题,而这些生态问题最终也影响了人类的生存。异地生态移民是缓解当地人地矛盾的重要措施。教师可以结合具体案例,加深学生的理解。
另外,在分析上述问题时,教师要让学生明白因地制宜的内涵,即使同样在喀斯特地区,也有着不同的区域差异,不能照搬同一发展模式。例如,喀斯特峰丛地势整体较高,流水下蚀作用强,地下水位低,地表水难于保存,因此缺水是这个区域可持续发展的最大问题。在当地发展对策中应有大量集水设施,如集雨水柜、泉水蓄水池、竖井提水等。而在喀斯特峰林平原(峰林、孤峰)中,地面低而平缓,与河流侵蚀基准面保持一致,河水的下蚀作用十分微弱,因此能保存有较多的地表水。在这种环境下,就不需要大量的蓄水工程了。
对策和建议
该栏目旨在考察学生分析、论证和探讨问题的能力,以及在此过程中体现的综合思维水平。教师在组织学生成果汇报时,可以采用分级评价的方法。
水平1:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,但不能清楚说出生态环境特点;对当地经济比较贫困有一定的认识,但不能清楚地知道当前经济发展面临的主要问题;对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平缺少针对性回答,只能回答诸如“植树造林”等空洞的内容。另外,学生对上述三个问题的回答孤立,没有意识到“生态环境特点-经济发展问题提升-经济发展对策”这一逻辑联系。
水平2:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,也能知道生态环境特点,如山多、水少、土少等;对当地经济发展面临的主要问题有比较清晰的认识,能够知道缺水、缺耕地、交通不便等对当地经济的影响;对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平有一定的思考,能够从“修建蓄水工程”“调整农业结构”等多角度进行建议。另外,学生能够认识到“生态环境特点-经济发展问题-提升经济发展对策”的联系,回答时逻辑性较强。
水平3:学生能够说出我国西南喀斯特山区主要地貌特征,并从中推知喀斯特山区的生态环境特点,如山多、水少、土少等;能够知道不同喀斯特山区生态环境的不同特点。学生对喀斯特山区当前经济发展面临的主要问题有清晰的认识,能够知道缺水、缺耕地、交通不便等对当地经济的不利影响,也能认识到当地发展经济的有利条件和潜力。学生对如何提升我国西南喀斯特山区经济发展水平有较全面的思考,能够从“生态修复”“打破生态瓶颈”“因地制宜多元发展经济”等多角度提出具体建议,认识到“生态环境特点-经济发展问题-提升经济发展对策”的联系。提出的建议能够结合当地的生态环境特点,能够针对当地经济发展的问题。在回答对策和建议时有强烈的社会责任感,体现明确的人地协调观。
第四章 地貌
知识拓展
【地貌学】
地貌学是研究地表的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。地貌学的英文名词是geomorphology,由3个源自希腊语的词根geo(地球,大地)、 morphe(外表形状,面貌)、logos(论述)组成。地球表面(简称地表)指地壳的外表面,即由岩石或土(松散的岩石或风化物)组成的地面。地球表面形状,指地壳表面由岩石构成的起伏形态(如平原、高原、山脉、山峰、丘陵、河谷、盆地等),简称地形(landform )或地貌。
【国家地质公园地貌景观分类】
2016年国土资源部发布《国家地质公园规划编制技术要求》(国土资发[2016]83号),从大众科普的角度,将地质遗迹分为地质剖面、地质构造、古生物、矿产与矿床、地貌景观、水体景观、环境地质遗迹七个大类。其中所列的第5大类地貌景观包括6个类型、16个亚类(表4-15)。这个分类将地貌成因、物质基础等要素与景观特色巧妙地结合起来,让公众在接触不同类型的景观时,能够自然地区分景观所表达的地貌学内涵。
表4-15地貌景观分类
| 类 | 亚类 |
| 岩石地貌景观 | 花岗岩地貌景观 |
| 碎屑岩地貌景观 | |
| 可溶岩地貌(喀斯特地貌)景观 | |
| 黄土地貌景观 | |
| 砂积地貌景观 | |
| 火山地貌景观 | 火山机构地貌景观 |
| 火山熔岩地貌景观 | |
| 火山碎屑堆积地貌景观 | |
| 冰川地貌景观 | 冰川刨蚀地貌景观 |
| 冰川堆积地貌景观 | |
| 冰缘地貌景观 | |
| 流水地貌景观 | 流水侵蚀地貌景观 |
| 流水堆积地貌景观 | |
| 海蚀海积景观 | 海蚀地貌景观 |
| 海积地貌景观 | |
| 构造地貌景观 | 构造地貌景观 |
【中国地貌分类方案】
传统的地貌类型划分,因采用的指标如范围、起伏(海拔)、动力条件(成因)、物质基础等多种多样,形成了多套方案。例如,依据范围大小划分,第一级巨型地貌包括大陆、大洋;第二级大型地貌(区域地貌),包括高原、山地、丘陵、平原、盆地;第三级为中型地貌(局地地貌),包括山脊、山麓、河谷等;第四级为小型地貌(微地貌),如将河谷分为谷肩、谷坡、河床等。
李炳元等(2008)从相对高度和绝对高度两个角度,对中国陆地地貌作了重新组合和划分(表4-16)。
【注】李炳元,潘保田,韩嘉福.中国陆地基本地貌类型及其划分指标[J].第四纪研究,2008,28(4):634-645。
表4-16 我国基本地貌类型划分表
| 形态类型 | 海拔 | |||||
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低海拔 (＜1000m） |
中海拔 （1000-2000 m） |
高中海拔 （2000-4000 m） |
高海拔 （4000-6000 m） |
极高海拔 （＞6000 m） |
||
| 平原 | 平原 | 低海拔平原 | 中海拔平原 | 高中海拔平原 | 高海拔平原 | —— |
| 台地 | 低海拔台地 | 中海拔台地 | 高中海拔台地 | 高海拔台地 | —— | |
| 山地 |
丘陵 （＜200 m） |
低海拔丘陵 | 中海拔丘陵 | 高中海拔丘陵 | 高海拔丘陵 | —— |
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小起伏山地 （200-500m） |
小起伏山 | 小起伏中山 | 小起伏高中山 | 小起伏高山 | —— | |
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中起伏山地 （500-1000m） |
中起伏低山 | 中起伏中山 | 中起伏高中山 | 中起伏高山 |
中起伏 极高山 |
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大起伏山地 （1000-2500m） |
—— | 大起伏中山 | 大起伏高中山 | 大起伏高山 |
大起伏 极高山 |
|
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极大起伏山地 （＞2500m） |
—— | —— |
极大起伏 高中山 |
极大起伏高山 |
极大起伏 极高山 |
|
周成虎等(2009)通过改进1987年中国1:100万地貌图制图规范,提出了数字地貌三等六级七层的分类体系(表4-17)。
【注】周成虎,程维明,钱金凯等.中国陆地1:100万数字地貌分类体系研究[J].地球信息科学学报,2009,11(6):707-723。
表4-17 中国陆地1:100万数字地貌分类方案(形态成因类型)
| 地貌纲 | 地貌亚纲 | 地貌类 | 地貌亚类 | 地貌型 | 地貌亚型 | ||
| 第一级 | 第二级 | 第三级 | 第四级 | 第五级 | 第六级 | ||
| 基本地貌形态类型 | 成因类型 | 形态类型 | 物质类型 | ||||
| 第一层 | 第二层 | 第三层 | 第四层 | 第四层 | 第五层 | 第六层 | 第七层 |
| 起伏度 | 海拔 | 成因 | 次级成因 | 形态 | 次级形态 | 坡度坡向及组合 | 物质组成或岩性 |
|
平原 台地 丘陵 小起伏山地 中起伏山地 大起伏山地 极大起伏山地 |
低海拔 中海拔 高海拔 极高海拔 |
海成 湖成 流水 风成 冰川 冰缘 干燥 黄土 喀斯特 火山熔岩 |
随成因类型变化而变化,基本分为抬升/侵蚀、下降/堆积 | 按照次级成因进一步细分的形态类型 | 随形态而变,需要进一步细分的形态类型 | 平原或台地:平坦的、倾斜的、起伏的 | 按照成因类型、地表物质组成、岩性来划分 |
| 丘陵和山地:平缓的、缓的、陡的、极陡的 | |||||||
| 固定项 | 参考项(可修正或调整) | ||||||
【地貌演化的控制因素】
地貌总是处于不断发展变化之中。远古时期,人类活动范围有限,认识能力不足,神秘的山川大地变幻莫测,“少见”而“多怪”,令古人无限遐想。即便在今天,不经过系统的学习和持久的观察,也是很难把握地貌演变规律的。例如,沧海桑田般的地貌变化,历经百万年、千万年,时间跨度太大,对于有限人生的我们来说,没有机会见证;火山、地震、崩塌等剧烈的地貌变化,多为瞬时爆发,除非通过新闻媒体,难得亲临现场一见;地貌变化涉及的区域范围,有的非常广阔,有的在地下,限于观测手段和时间,很难分析地貌变化的作用力。
一般来说,控制地貌演化的因素可分为五个方面:构造运动(地壳运动)、内外营力、岩石性质(或物质基础)、人类活动、经过时间。构造运动分为垂直运动和水平运动两种,前者又称升降运动、造陆运动,表现为地形隆起或相邻区的下降,后者指地壳岩层在水平方向上的运动,其中拉张运动形成裂谷(如东非大裂谷),挤压运动可形成山脉。构造运动是地质构造形成的动力,地质构造是构造运动使岩石变形的结果。构造运动是由源于地球内部的化学能、热能、地球旋转能等内动力(内营力)引起的,相对地,促使地貌形成的外营力主要指太阳辐射能和重力能(有的学者将重力能归类于内营力)产生的作用力。内营力作用往往加大地形的起伏,外营力作用往往减小地形的起伏。内营力和外营力单独作用或相互作用,形成了千姿百态的地貌。
岩石的性质与其物质组成、生成环境、构造等有关,包括岩石的抗侵蚀性、可溶性、节理发育状况等。在不同环境条件下,经过剥蚀和风化,岩石呈现不同形态和颜色,从而形成不同的地貌景观,如丹霞地貌、嶂石岩地貌、红土地貌、岱崮地貌等。随着科学技术的发展,人工作用的强度在增强、范围在扩大,人类活动已经成为改造地貌的重要营力,有的学者甚至称人类已经进入一个全新的地质时代—人类世。在其他条件相同的情况下,所经过的时间长短不同,地貌发育的形态也有差别,表现为地貌发育的阶段性。例如,有的学者将喀斯特地貌发育的阶段分为幼年阶段、青年阶段、壮年阶段和老年阶段。
【喀斯特洞穴景观】
喀斯特洞穴是碳酸盐岩或其他可溶性岩类地层经过溶蚀作用形成的复杂空间体系。洞内的钟乳石、石笋、石柱等洞穴堆积物,以及洞内的古人类、古生物、古文化遗迹等,构成了重要的喀斯特洞穴景观。
喀斯特洞穴常常以形态美和神秘性吸引游客,常年温度保持稳定,是一种全天候旅游资源。洞体有水平的、倾斜的、近似直立的,也有多层、多条洞体相互连通,中小洞厅和巨大厅堂交错出现的景象。有位于地下水位以上的干洞,也有地下暗河发育的水洞。干洞又称旱洞,洞长较长,如广西河池凤山江洲洞的干洞长度超过30千米,位于贵州遵义市绥阳县温泉镇的双河洞已探明的干洞长60千米。水洞指现在仍然在发育的充水或半充水的洞穴,如辽宁本溪的水洞,全长约6千米,是目前发现的世界第一长的水洞。文化洞景观指含有人类文化遗存的洞穴景观,如广西桂林溶洞中的明代壁书。
【岩溶】
国家技术监督局(现更名为国家质量监督检验检疫总局)于1990年4月19日起发布中华人民共和国国家标准《岩溶地质术语(GB12329-90)》,于1991年5月1日起开始实行。主要内容包括:主题内容与适用范围、基本概念、岩溶类型、岩溶形态等。根据第2.1至第2.3条,喀斯特是岩溶的同义语;岩溶是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤素岩等)进行以化学溶蚀作用为特征,并包括水的机械侵蚀和崩塌作用,以及物质的携出、转移和再沉积的综合地质作用,以及由此所产生的现象的统称。主要由非化学溶蚀作用产生的在形态上类似岩溶的现象,统称为假岩溶。
【岩溶塌陷地质灾害】
根据中华人民共和国国家标准《岩溶地质术语(GB12329-90)》第7.1条至第7.4条,与岩溶塌陷有关的地质术语包括:(1)土洞,指发育在可溶岩上覆土层中的空洞;(2)岩溶塌陷,指在岩溶地区,由于下部岩体中的洞穴扩大而导致顶板岩体的塌落,或上覆土层中的土洞顶板因自然或人为因素失去平衡而产生下沉或塌落;(3)岩溶塌陷柱,指埋藏型岩溶的地下溶洞的顶部岩层及覆盖层失去支撑,发生坍塌和剥落产生上小下大的锥状陷落体;(4)岩溶气爆,指岩溶管道中的气水压力作用破坏周围岩土的气爆现象。
【峡谷景观】
峡谷通常与山地相伴而生,互为映衬,是一种负地貌形态。主要特征是谷地狭深,谷坡陡峻,深度大于宽度。峡谷景观类型多样,是重要的旅游资源,是人类感知世界不可或缺的重要载体。按照成景岩石的性质,可分为可溶性岩峡谷、火成岩峡谷、变质岩峡谷、碎屑岩峡谷;按照峡谷形态和宽度指标,可分为宽谷、隘谷、嶂谷、线谷;按照地质菅力和地貌成因,可分为河流峡谷、构造峡谷、冰川峡谷、喀斯特峡谷。教材所指的峡谷特指河流峡谷。
河流峡谷是河流“V”形谷的一个发育阶段的产物。河流“V”形谷地貌在不同发育阶段可以分为隘谷、嶂谷、峡谷①。隘谷是“V”形谷发育的初级阶段,谷坡近似直立,河谷极其狭窄,谷宽与谷底几乎相近,河水占据整个谷底。隘谷多形成于新构造运动强烈隆升和基岩垂直节理发育的地区,如陕西商南金丝峡。嶂谷由隘谷发育而来,谷坡仍然非常陡直,但谷底略有拓宽,出现窄小的砾石滩或小型的基岩阶地,如河南洛阳龙潭大峡谷中的红岩嶂谷。峡谷的谷坡上常常有侵蚀阶地或谷肩,谷底出现稳定的砾石滩或岩滩,谷的顶部出现宽谷的痕迹。长江三峡(瞿塘峡、巫峡、西陵峡)呈现“两岸乳岩半空起,绝壁相对一线天”的特征;金沙江上的虎跳峡,深达2500-3000米,谷底宽不到100米;美国的科罗拉多峡谷,谷深1500-1800米。
【河流侵蚀基准面】
河流的下切深度是有一定限制的。假如河床接近海面时,河水不再具有位能差,流动就趋于停止。因此理论上说,海平面是所有入海河流下蚀作用的极限。通常把这个极限称为侵蚀基准面。它是一个理想的平面,一般来说,在此平面以上,有下蚀作用存在;在此平面以下,基本上没有下蚀。流入湖泊的河流,以湖面作为侵蚀基准面。支流注入干流的河流交叉口处,是支流部分的侵蚀基准面。相对于海平面这个终极的侵蚀基准面来说,这些是地方性的或者暂时性的侵蚀基准面。
一般来说,侵蚀基准面上升或地壳下降,会引起河流发生堆积作用;相反,侵蚀基准面下降或地壳上升,会引起河流发生下蚀作用。因为地壳经常发生隆起或凹陷,一条河流要达到侵蚀基准面是不可能的。有的地方河床低于海平面,如长江九江至汉口段河床低于海平面60米以上,长江三峡四川段有些地方河床低于海平面超过100米,广东西江的羚羊峡谷河床低于海平面40米左右,这些可能与水流汇合侵蚀或者断层影响有关,多是局部现象。
在地质历史时期,四川嘉陵江下切力量微弱,形成蜿蜒的河曲。后来,长江切穿三峡东流,因为三峡以东地势较低,侵蚀基准面下降,引起嘉陵江在原河曲的基础上下切,形成有名的嘉陵江深切河曲。这种因为地壳相对上升,使衰老的河流重新下切的现象,称为河流回春现象。
【注】陈安泽.旅游地学大辞典[M].科学出版社,2013.
【戴维斯的侵蚀循环学说】
美国学者戴维斯在1899年创立地貌侵蚀循环学说(又称地理循环学说),着重分析湿润气候条件下流水侵蚀作用造成的地貌演化过程,第一次把流水侵蚀地貌的演变概括成简练的模式。戴维斯根据流水侵蚀地貌发育过程中地表形态特征,顺序提出幼年期、壮年期、老年期地貌的概念。各个区域从幼年期发展到老年期所需实际时间的长短,可以有很大差别,这决定于地表被抬升的高度、侵蚀剥蚀的强度以及基岩的抗蚀强度。他认为构造、时间(侵蚀阶段)、营力是地貌发育的三个要素,地貌演化反映了这三者之间的函数关系。他通过对外营力作用下的地貌研究,把地理循环分为风蚀循环、冰蚀循环、河流循环、海蚀循环等。
以初始海岸平原因地壳运动被抬升后的地貌演化为例【注】,说明各期地貌的主要特征。假设该地区经过一段迅速抬升期后,地壳长期保持稳定。在流水作用下,将经历以下演化过程。
【注】严钦尚,曾昭璇主编.地貌学[M].高等教育出版社,1985:3,84-85.
1.幼年期。被抬升后的初期,只有很稀疏的短小河流,河谷不深,谷底狭窄。河流之间有开阔、平坦的高地,地面排水不佳,常有沼泽湖泊。以后,随着河流下切,水系加密,地面被强烈分割,形成高山深谷景观。这时河流比降最大,如果切过硬岩地段,有瀑布或急流,河谷横剖面呈“V”形,谷底狭窄,无河漫滩,谷坡陡峻。原先河谷间的开阔高地被分割成起伏很大的山岭。
2.壮年期。首先是干流趋于平衡,经侧蚀拓宽,谷底开始发育自由曲流和河漫滩,随后各级支流也出现这些现象。抬升以前的原始高地面全部被侵蚀掉。块体运动和地面冲刷,使整个山脊高度降低,地形起伏趋于和缓,变为低丘宽谷,并广泛发育风化壳。
3.老年期。河谷更加拓宽,河流蜿蜒曲折于宽阔的河漫滩上。分水岭因坡面冲刷和缓慢的风化碎屑物蠕动,变得更加和缓,最后形成波状起伏的准平原(夷平面),略高于侵蚀基准面。
后来,有许多学者对戴维斯的学说提出异议和修正。例如,地面稳定的时间不一定会足够长,保证不了地面的演化能够经历从幼年期到老年期的所有阶段;没有考虑地面剥蚀导致的地面均衡补偿上升;将内力和外力从时间上截然分开是不合适的,地面的剥蚀不完全发生在地面上升以后,而是在地面的上升过程中就已经开始。
【喀斯特石山区生态环境治理】
石灰岩的矿物组成主要是方解石和白云石,溶蚀风化过程主要是碳酸钙和碳酸镁的淋溶,残留的黏土很少。据估算,贵州和广西石灰岩每千年的风化残留物仅2.47毫米厚,因此形成1厘米厚的土壤需要4000年左右。喀斯特石山区生物量较少,植被结构简单,逆向演替快,顺向演替慢。土壤多为富含铁质的黏土,质地黏重,土层浅薄。土壤容易被侵蚀,基岩裸露。
开发利用喀斯特地区的水资源,可采用高位截流、溶洼成库、地下水拦蓄、截水防渗等技术,防治旱涝灾害。合理利用土地资源,应在适宜性评价的基础上,建立与社会、经济结构相协调的开发模式,变单一种植经济为综合性经济,开发利用非耕地资源,扩大和加强第二、第三产业经济比重,逐步转移和减少山区农业人口,缓和对脆弱生态环境的压力。在生态建设方面,需要增大科技和经济投入,发展喀斯特地区适生、速生树木,采取工程措施和生物措施相结合的方法来提高植被覆盖率,改造坡耕地,退耕还林还草,增强水资源调蓄和水土保持能力。
喀斯特景观资源包括山景、水景、洞景以及人文景观等。桂林山水、云南石林、黄龙和九寨沟、黄果树瀑布、兴义万峰林等,均以喀斯特风光为其特色,每年吸引大批游客。喀斯特景观多具青、秀、奇、美的特色,往往水、石、植、山相互配合,玲珑剔透,巧夺天工。形态和组合类型多样,尺度变化极大,既可近观,也可俯瞰。在我国经济贫困的喀斯特山区,开发喀斯特风景旅游资源已经成为脱贫致富、发展地方经济、保护和传播乡土文化的一个重要途径。广西、贵州、重庆等地大力发展旅游业,主要依据也在于喀斯特旅游资源的开发。
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