试论地貌学的系统结构与发展趋势

本文运用系统论科学学的观点阐述地貌学的现代结构,进而探讨学科发展的未来结构。

黄土高原洛河流域地貌发育特征与形成演化

黄土地貌形态特征、发育机理及演化过程等一直是地学研究的热点和前沿。选取黄土高原洛河流域作为研究对象,从坡面尺度、流域尺度、区域尺度分类选取14项地貌因子,较为全面地构建了流域地貌发育形态定量参数体系;提取646个小流域为分析单元,利用主成分分析法,获得了描述流域黄土地貌形态特征的4个主因子;这4个主因子分别反映了4种地貌形态空间格局,即南北渐变型、单中心扩散型、东西过渡型、多中心扩散型。结合流域地貌类型和地貌发育程度特征,认为黄土地貌地形起伏和垂直侵蚀特征反映了研究区的总体地貌空间格局,洛河流域黄土地貌主要是在多种因素影响下,随着水系由下游向上游不断地溯源侵蚀、下切扩展,最终形成了现今形态空间分异格局。

重力流与海底地貌动态相互作用下深水沉积体系发育演化——以大西洋赤道段菩提瓜尔盆地为例

海底地貌对重力流沉积具有重要控制作用并同时受到重力流沉积过程影响。针对重力流与海底地貌动态相互作用下深水沉积体系发育演化研究不足的问题,以大西洋赤道段菩提瓜尔盆地的局部沉积记录为解剖对象,基于三维地震资料,采用RGB三色融合技术,阐明了深水沉积体系发育演化特征,揭示了重力流与海底地貌的动态相互作用。研究区初始地貌中的主要地貌低点和次要地貌低点控制了早期深水水道和朵叶体的发育:(1)随着主要地貌低点斜坡坡度向远物源一端明显变缓,重力流的速度和能量逐渐减小,向下侵蚀能力变弱、侧向拓宽能力增强,水道剖面形态沿流向依次呈现V型、深U型及碟型;(2)因为水道限制性逐渐减弱,末端非限制性区域发育朵叶体沉积,朵页体上覆于水道充填沉积且向近物源一端生长,最终溢出到研究区西北角的次要地貌低点。水道和朵叶体沉积致使主要地貌低点远物源一端的斜坡坡度进一步变缓,后期块体流被捕获时,其沿流向携带沉积物的能力更容易降低,导致块体搬运沉积复合体(MTCs)在主要地貌低点远物源一端广泛堆积。

现代地貌学基本思想的认识和发展

在总结地貌学传统基本理论并结合现代地貌学研究成果的基础上,提出了地貌含义的新的理解和地貌系统的整体观。地貌是由形态、组成物质、作用过程和边界条件4个组成部分互相依存、互相作用,并要求相互适应而构成的整体。这一新的地貌含义加入了形态和边界条件两个因素,从而不同于传统的"地貌是构造、营力和时间的函数"的表达模式。建议"时间"可以不作为影响地貌发育的因素,这样就为"地貌是三维空间和时间组成的四维空间的总体"这一说法赋予了新的含义。还提出地貌的发展演变是地貌各组成部分不能相互适应而出现的"非平衡态"过程,时间并不是地貌发展演变的动力。自然界处于"平衡态"的地貌是存在的,自然界地貌各组成部分总是具有一定程度的相互适应,因而总是具有一定的稳定性,这也是现代地貌学能够进行定量研究的基础。边界条件是控制地貌发育的关键因素,地貌发展演变的方向是由地貌的初始状态(形态)和边界条件决定的。

内蒙乌盟后山土地沙漠化地区地貌特征——以商都县北部为例

乌盟后山地区位于内蒙阶状高平原南侧,广泛发育多种风成地貌。本文分析了常见的几种风成地貌的发生条件、发育过程及其稳定性后指出:强烈粗化是当地沙漠化的主要形式;强烈粗化以致地表砾石化是地貌发育的最终结局。从区域地貌发展看,这里的沙漠化可以看作是其北侧阶状高平原风蚀戈壁的扩展。因而,亦可称风蚀戈壁化。

模拟降雨下流域不同地貌单元形态演变特征

利用室内小流域概化模型和人工模拟降雨试验,分析了在60、90、120、150 mm/h降雨强度下概化流域内支沟和全流域等不同地貌单元形态演变特征。结果表明:随着模拟降雨场次增加和降雨强度的增大,地貌分形信息维数呈明显的增大趋势,各支沟和全流域沟网不断发育,各地貌单元的地貌形态逐渐复杂,而且支沟和全流域地貌形态变化过程呈现出不同的阶段性,支沟地貌形态变化较全流域更为剧烈;随降雨强度增大和降雨场次的增加,支沟和全流域等地貌单元地貌信息熵单调增大,且支沟沟网起伏程度大于全流域,随着空间尺度增大,地貌形态演变剧烈程度有所降低。

八闽六大地貌自然景观与地学因缘

在考察福建省地貌自然景观资源过程中,发现各类自然地貌景观资源是相当丰富多彩的。

江西丹霞地貌演化阶段与分布及其构造控制探讨

晚白垩世至古近纪期间,江西省内沿区域性断裂构造发育30余个断陷盆地,沉积了巨厚的红色陆相碎屑岩,为丹霞地貌的形成提供了物质基础。已发现的228处丹霞地貌点主要分布于江西东部武夷山北麓和西麓的红层盆地内。利用面积—高程积分法,对江西省9个盆地的丹霞地貌演化阶段进行了定量分析,结果表明省内丹霞地貌景区的面积—高程HI为0.17~0.52,平均为0.38,即其演化阶段处于壮年晚期至老年早期,在空间分布上具有由南向北,由壮年期转为老年期的趋势。该趋势可能与武夷山的构造隆升有关。构造分析显示,节理与武夷山的隆升对江西丹霞地貌演化起控制作用,具体表现为:(1)龙虎山、九仙湖、仙岩、蛤蟆坞、赭亭山、龟峰等地发育的崖壁、一线天、巷谷、石墙、石寨、峰丛、峰林等丹霞典型景观均与节理有关。(2)流水侵蚀等外营力的作用对丹霞地貌的剥露、削平起重要作用,统计表明距离武夷山越近,丹霞地貌山峰越密集、崖壁越陡峻,指示武夷山的隆升与丹霞地貌的发育有直接关系。总体来看,江西省内的红层为丹霞地貌的发育提供了物质基础,武夷山的隆升控制了丹霞地貌的分布。值得注意的是,丹霞地貌区的节理构造是否与武夷山的隆升存在直接因果关系还需进一步研究。

敦煌雅丹地质公园地质地貌特征

敦煌雅丹地质公园作为独特的自然地貌景观,是由风蚀作用在干旱、半干旱地区对第三纪沉积物进行长期侵蚀而形成的一种特殊地貌,其独具一格的地貌特征和美学价值,吸引了国内外众多地质学家和游客的关注。作为典型的风蚀地貌,敦煌雅丹的形成与区域地质构造、气候条件、沉积环境及外力作用等多种因素密切相关。与之相关的保护与研究,不仅对地质学领域的学术探索具有重要意义,也对促进地区旅游业的发展、保护生态环境及推动地区经济的可持续发展具有积极作用。

长江流域地貌类型与地貌过程遥感诠释

利用陆地卫星TM/ETM遥感图像,调查了长江流域主要地貌类型,对流域地貌结构、分布及成因作了较系统的分析,结合地貌遥感形迹对地貌过程进行了分析探讨。

论自然地貌景观美的特征及其价值

自然地貌景观的美是一种自然美,确切地说,是指在内力(地壳运动、火山爆发、地震等)和外力(流水、冰川、风、波浪、海流等)相互作用下所形成的地表各种形体和现象的美。我国幅员辽阔,地貌景观多样:有风姿不同的山岳地貌景观;有银埂玉盘似的流水地貌景观;有宛如古城堡的风沙地貌景观;有礁石累累的海岸地貌景观;更有色彩斑斓、独具一格的丹霞地貌景观;……种种自然地貌景观美,多彩多姿,神秘奇特,令人向往,催人奋发,给人以美的享受。

基于地貌分区的湖北省粮食生产格局与耕地资源匹配关系研究

【目的】研究不同地貌区粮食生产格局与区域耕地资源的匹配关系,为粮食生产布局和耕地资源保护提供决策依据。【方法】采用集中度、变异系数、重心模型、匹配度和LMDI模型等研究湖北省1990—2020年不同地貌区粮食生产格局变化与耕地资源的匹配关系。【结果】1990—2020年鄂西山地、鄂中岗地、鄂东丘陵、江汉平原粮食产量占湖北省粮食总产量的比重逐步调整为11.2%、30.6%、26.2%、32.0%。近30年湖北省各地貌区粮食作物生产集中度及变化趋势存在显著差异,粮食生产向鄂中岗地集中的趋势明显,以小麦和玉米为主,大豆生产则向江汉平原集中。湖北省粮食播种面积重心和粮食产量重心向西北方向移动了5.37和14.63 km,但鄂中岗地粮食生产重心向东北方向移动,江汉平原和鄂西山地则向西南移动。近30年来,鄂西山地、鄂中岗地、鄂东丘陵、江汉平原粮食生产与耕地资源重心的平均空间距离为6.20、3.35、10.57、6.82 km,变动一致性平均指数分别为0.49、0.44、0.40、0.27。湖北省粮食生产与耕地资源的基尼系数均大于0.5,且有增加趋势,鄂西山地和江汉平原不平衡指数为正,鄂中岗地与鄂东丘陵不平衡指数为负。近30年各地貌区粮食产量变化的耕地数量效应与结构效应为负,耕地集约效应和质量效应为正,其中耕地种植结构变化对鄂东丘陵粮食生产的减量作用达到309.70万t,而复种指数变化对鄂中岗地粮食生产的增量作用达到300.46万t。【结论】近30年湖北省各地貌区耕地质量效应和耕地结构效应的增量作用正在减弱,数量效应的减量作用在增强,湖北省面临优质耕地减少的种植风险和粮食种植结构调整带来的产量风险。湖北省粮食生产与耕地资源长期处于不匹配状态,且表现出明显的区域地理特征。粮食生产空间布局和种植结构调整应充分考虑不同地貌区自然地理和耕地资源禀赋特征,推动粮食生产与耕地利用协调发展。

黑龙江五大连池火山群的地貌形态和分形特征及其成因

火山地貌及其成因研究对深入揭示火山形成与行星表面形态演化具有重要意义。本文基于黑龙江五大连池火山区的遥感影像和数字高程模型(DEM)数据,对火山群形貌进行综合解译和地貌分形分析,从系统科学角度讨论形成本区火山地貌系统的复杂成因机制。研究结果表明:(1)火山锥和熔岩地貌构成了区内低起伏频率的地表形态,断裂带上复合型火山锥的分布数量影响该方向上的地形复杂度。(2)火山群地貌分形具有多度域分形结构且分形维数较小(D≈2),推测是受到大面积熔岩地貌和低矮火山锥影响造成的。沿断裂构造方向的地形剖面分形维数显示,五大连池地区三组断裂方向的地貌各向异性较小(D值为1.142~1.275,D_(max)与D_(min)仅相差0.133),NE方向的分形维数较大(D_(NE)为1.223~1.275),是影响火山群地貌形成的主要断裂方向。(3)火山群地貌特征受到内外营力协同控制,深浅两套断裂构造和岩浆系统是影响现阶段火山区形貌的主要因素。外营力在中微观尺度随机粗化作用正在加强,但在宏观尺度上尚未占协同对抗上风,区域形态还未发生改变。遥感波谱特性与地貌形态分析对火山地貌研究是有效的,地貌分形分析可以量化不同尺度下的地貌形态特征,这为火山区地貌及其成因机制研究提供了新的思路和方法。

地貌学的基本范式及其在教学科研中的作用

自吉尔伯特和戴维斯的时代开始,地貌学的研究即已遵从理论优先的观察背负模式。从以描述为主的侵蚀循环学说、强调定量分析的地表过程、水力几何学到目前系统地貌学的研究,此中充盈着大量的范式、原理和基本概念,它们是地貌学作为一门科学存在和发展的理论基础。在课堂教学与课程发展层面上,从地貌学史的角度注重对基本范式的归纳和讲授,是培养与激发学生学习兴趣和专业素养的主要途径。通过对经典文献的研读,学生可以从中直接学习到详尽地描述和思辨方法,同时还会意识到对地貌学思想的传承和理论的接受应该批判地进行。在学科建设和科学研究方面,基于范式研究是利用共同的学术语言融入国际地貌学界的前提,凝练学科整体关心的科学问题,开展有组织持续有效的基础理论研究,是复兴国内地貌学的最佳途径。

分形地貌学及地貌发育的分形模型

分形理论从诞生之日起就打上了地貌学的烙印,并在与地貌学相关的肥沃土壤中成长壮大。

中国建筑类学科发展地貌图解析

建筑类学科作为历史悠久、基础深厚而常用常新的重要工程学科,由建筑学、城乡规划、风景园林、建筑物理和更加广义的学科交叉方向共同构成。本文从未来中国建筑领域发展的主要趋势出发,系统整理和收集了近十年的中外权威学术期刊与中国自然科学基金委项目数据集,探讨了建筑学、城市规划学、风景园林学和建筑物理学科的关键研究领域及其演进脉络,进而建构了学科发展地貌图,对建筑类学科的“学科高地”“学科热点”“学科前沿”“学科洼地”“学科边缘”作出研判。基于建筑类学科的内核式交叉、外延式创新等发展趋势,探讨了建筑类学科的几大热点科学问题。

北大巴山汉江流域地貌特征及其构造意义

北大巴山地区位于青藏高原向东扩张的前缘地带,研究该区域水系流域的构造地貌特征以及构造活动程度的空间分布,探讨研究区的新构造运动和地貌演化阶段,有助于理解该地区地貌演化对青藏高原新生代隆升的响应。同时,也能在一定程度上限定青藏高原向东扩张的范围。基于ASTER GDEM数据,提取了研究区流域的面积高程积分值(HI)及曲线(HC)、标准化河长坡降指标(SL/K)和Hack剖面、流域盆地不对称度(AF)、河谷宽高比(VF)、盆地延伸率(Re)等地貌指数,分析流域地貌特征。结果表明,研究区48个子流域中有46个面积高程积分小于0.5且积分曲线呈“S”型和下凹型,表明北大巴山地区处于地貌演化阶段的壮年-老年期。综合5种地貌指数分析,揭示研究区主要断裂都具有构造活动性,其中宁陕断裂和城口-房县断裂的构造活动性较强,安康断裂的活动性较弱。这表明青藏高原的向东扩张已经影响到了北大巴山地区的构造变形和现代地貌的演化过程。

宁夏城市（镇）地貌初步分析

宁夏位于我国地质地貌东西两大部的过渡地带。城市地貌可初步划分为四大地貌区十种地貌类型．城市地貌类型不同，影响城市发展的条件和环境将有较大的差异．宁夏城市地貌具有４方面的基本特征：（一）、城镇分布受大地貌单元影响深刻；（二）、城镇主要分布于冲积平原、河流阶地及二个地貌单元的过渡地区；（三）、现代地貌过程和地在组成物质的不同极大影响了城市的布局和发展；（四）、沿河分布的城镇，具有沿河，但不靠近河流分布的特点。

黄土区不同地貌类型耕地土壤养分空间格局及驱动因素

[目的]了解黄土区不同地貌条件耕地土壤养分空间格局,揭示养分空间变化的驱动因素,可为区域农业精准管理及农田工程建设提供参考。[方法]基于陕西黄土区2020年耕地土壤养分数据,采用克里金插值揭示4种不同地貌耕地土壤养分空间格局,采用地理探测器模型探讨养分空间变化的驱动因素作用。[结果](1)长城沿线风沙滩区、陕北黄土丘陵沟壑区、渭北黄土台塬区和关中平原区有机质(SOM)含量均值分别为10.20,10.08,15.28,18.78 g/kg,全氮(TN)均值分别为0.63,0.66,0.98,1.19 g/kg,有效磷(AP)均值分别为12.99,13.10,16.97,27.24 mg/kg,速效钾(AK)均值分别为117.72,149.94,217.27,252.83 mg/kg,各养分空间格局总体呈现出“风沙滩—丘陵沟壑—台塬—平原”逐渐递增的趋势;(2)日照时长对陕西黄土区整体养分含量解释力最大,其次为年气温与化肥用量,风沙滩区养分分布受土壤容重影响最大,丘陵沟壑区、台塬区及平原区均受化肥用量影响最大,排名前列的因子交互作用对养分的解释力均强于其单因子作用。[结论]风沙滩区及丘陵沟壑区宜适当增加养分输入及提升土壤保肥能力,台塬区及平原区宜注重提高养分利用效率;在农田建设过程中,应根据不同地貌区环境特征因地制宜地进行人为活动。

试论河流地貌学的新进展和趋势

河流地貌学研究河流动力的侵蚀-搬运-堆积过程(源-汇系统)、河流地貌的时空演化,及其与地球内部构造活动和地球表层气候和环境之间的相互关系。介绍了河流地貌学与表层地球系统科学的关系、研究内容和发展趋势、前沿问题和研究机遇。河流侵蚀、搬运和堆积在构造-气候相互作用中起着重要的媒介作用,是地球内部和外部相互作用的重要纽带。随着高精度数字地形模型定量分析、地表侵蚀速率的定量测定、沉积物测年以及地貌演化数值模拟等新技术和新方法的应用,促进了不同时间和空间尺度流域地形、水系发育、河流地貌动力过程、河流地貌空间分布特征及其对构造、气候和人类活动等的响应和反馈的研究。未来除了更深入地理解流域尺度物质和形态的变化规律和机制外,加强河流地貌过程的定量表达,将流域地貌研究与表层地球系统的热点科学问题相联系,进一步开展学科交叉,服务于国家战略,才能提高河流地貌学、乃至地貌学科的竞争力。