兰州大学王乃昂自然地理学

《自然地理学》教学大纲

兰州大学 王乃昂

绪论

一、自然地理学的研究对象和分科

(一)地理学

地理学是研究地理环境(自然环境、经济环境和社会文化环境)的科学。

地理学的“三分法”——自然地理学、经济地理学、人文地理学

地理学的“三层次”——统一、综合、部门

地理学的“三重性”——理论地理学、应用地理学、区域地理学

(二)自然地理学的研究对象

自然地理环境(包括天然环境和人为环境)的组成、结构、功能、动态及其地域分异规律。

(三)自然地理学的分科

综合自然地理学、部门自然地理学

二、自然地理学的任务

三、自然地理学与其他学科的关系

四、本书的内容和结构

第一章 地球

第一节 地球在宇宙中的位臵

第二节 地球的形状和大小

第三节 地球的运动

第四节 地理坐标

第五节 地球的圈层结构

第六节 地球表面的基本形态和特征

教学重点 认识地球的宇宙环境及其形状、大小、圈层结构及表面形态结构特征,掌握地球运动规律及其地理意义。

教学难点 地球运动规律及其地理意义。

教学活动

实习与实验:在野外或者实验室认识地球的宇宙环境及其形状、大小、圈层结构、表面形态结构特征以及地球运动规律。

检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“地球运动”、“地球圈层结构”,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。 参考文献

1. Arthur N Strahler, Pysical Geography, John Wiley & Sons, 4th. Ed 1975.

2. 王维.地球的形状——人类对它认识的历史.北京:科学出版社,1982.

3. J.H.塔齐. 地球的构造圈.北京:地质出版社,1984.

4. 弗兰克.普内斯等.地球.重庆:重庆出版社,1990.

第一节 地球在宇宙中的位臵

一、宇宙和天体

二、太阳和太阳系

9大行星、50个卫星、50万个小行星、少数彗星

三、地球在天体中的位臵

第二节 地球的形状和大小

一、地球的形状及其地理意义

旋转椭球体 黄赤交角 太阳高度角 自然现象的地带性分布

二、地球的大小及其地理意义

地球的巨大质量,使它能够保持一个具有一定质量和厚度的大气圈,拥有海洋和河湖,拥有生命……

第三节 地球的运动

一、地球的运动

(一)地球自转的规律性

(二)地球公转的规律性

二、地球运动的地理意义

首先,地球自转决定了昼夜更替,使水平运动的物体发生偏转(北半球右偏而南半球左偏),并使地球上同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间,而且由于月球和太阳的引力差使地球体发生弹性形变——潮汐作用,地球的整体自转运动同它的局部运动(地壳运动、海水运动、大气运动等)密切相关。

同时,地球运动时,它的自转轴倾斜于其公转轨道面(黄赤交角),这影响着太阳辐射能在地面上的分布和变化,从而决定了地球上有四季的递变和五带的区分;其次,地球自转和公转的周期,提供了两个时间的自然单位——日和年,认识和利用它们的周期性规律,人们创造了历法制度和计时制度。

第四节 地理坐标

一、纬线与纬度

二、经线与经度

第五节 地球的圈层构造

一、地球的圈层分化

二、地球的内部构造 地壳、地幔、地核

三、地球的外部构造 大气圈、水圈、生物圈

第六节 地球表面的基本形态和特征

一、海陆分布

二、海陆起伏曲线

三、岛屿

四、地球表面的基本特征

(一)地球表面是太阳辐射和太阳能转化的主要场所。

(二)地球表面是固态、液态和气态物质相互渗透、相互转化的两相或三相界面。

(三)地球表面具有独特的物质现象,如生物、风化壳、土壤层、粘土矿物、沉积岩以及各种地貌形态。

(四)地球表层具有复杂的、高速度和高强度的物质、能量交换、转化和循环过程。

(五)地球表层存在着复杂的强烈的内部分异过程。

(六)地球表层是人类社会发生、发展的环境。

第二章 地壳

第一节 地壳的组成物质

第二节 构造运动与地质构造

第三节 大地构造学说

第四节 火山与地震

第五节 地壳的演变

教学重点 认识地壳的物质组成及其演变,掌握构造运动、地质构造、大地构造学说以及地震、火山的概念和理论。

教学难点 构造运动、地质构造、大地构造学说以及地震、火山的概念和理论。 教学活动

实习与实验:在野外或者实验室、地质博物馆认识构造运动、地质构造以及地震、火山。 检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“地壳”、“构造运动“火山”、“地震”,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。 参考文献

1. 夏邦栋等. 地质学概论.北京:高等教育出版社,1992.

2. J.H.塔齐. 地球的构造圈.北京:地质出版社,1984.

3. 傅承义.大陆漂移、海底扩张和板块构造.北京:科学出版社,1974.

4. 周廷儒. 故地理学.北京:北京师范大学出版社,1982.

第一节 地壳的组成物质

一、化学成分与矿物

(一)化学成分 克拉克值

在已知的108种化学元素中,自然界存在92种,并有300余种同位素。

(二)矿物

是单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物,它是构成岩石的基本单元。

(三)主要造岩矿物与常见矿物

岩石 是造岩矿物按照一定的结构集合而成的地质体,按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

二、岩浆岩

岩浆岩 是上地幔的高温熔融岩浆沿岩石圈破裂带上升侵入地壳甚至喷出地表形成的岩石。

(一)岩浆岩的矿物组成

硅酸盐、金属硫化物、氧化物、挥发物。

(二)岩浆岩的产状、结构和构造

1. 产状

2. 结构:玻璃质结构、隐晶质结构、显晶质结构、斑状结构

3. 构造:块状构造、斑杂构造、流纹构造、气孔构造、杏仁状构造

(三)岩浆岩的主要类型

1. 按化学成分与矿物组成:超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩

2. 按结构、构造与产状:深成岩、浅成岩、喷出岩

3. 综合分类:

三、沉积岩

沉积岩是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑、胶体和有机物质等疏松沉积物固结而成的岩石。

(一)沉积岩的基本特征

沉积岩具有层理,富含次生矿物、有机质和生物化石,有碎屑结构或非碎屑结构之分,具有印模(波痕、雨痕、干裂、槽模、沟模等)、缝合线或结核等原生构造特征。

(二)沉积岩的主要类型

1. 碎屑岩类

2. 粘土岩类

3. 生物化学岩类

四、变质岩

(一)变质作用与变质岩

固态原岩因温度、压力及化学活动性流体的作用而导致矿物成分、化学结构与构造的变化统称为变质作用,其形成的岩石即为变质岩。

(二)变质作用类型与常见变质岩

1. 动力变质作用

构造运动引起的定向压力使原岩碎裂、变形及一定程度的重结晶,称为动力变质作用。

代表性岩石:构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩

2. 接触热变质作用

发生于侵入体与围岩接触带,围岩受热后矿物发生重结晶、脱水、脱碳、形成变晶结构结构与新矿物。

代表性岩石:斑点板岩、角岩、大理岩、石英岩

3. 接触交代变质作用

发生于侵入体与围岩接触带,高温下岩浆分泌的挥发性物质与热液通过围岩的交代作用使后者化学成分发生变化形成新矿物。

代表性岩石:矽卡岩

4. 区域变质作用

区域性构造运动导致的深广范围的变质作用。

代表性岩石:板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、麻粒岩

5. 混合岩化作用(超变质作用)

区域变质与岩浆作用间的一种过渡性地质作用。

代表性岩石:混合花岗岩

第二节 构造运动与地质构造

一、构造运动的特点与基本方式

构造运动主要是地球内动力引起的使地壳发生变位与变形的机械运动,经常涉及更深的构造圈。

(一)构造运动的一般特点

构造运动特点:普遍性、永恒性、方向性、非均速性、幅度与规模差异性等

(二)构造运动的基本方式

1. 水平运动 地壳或岩石圈块体沿大地水准面切线方向的运动

2. 垂直运动 地壳或岩石圈块体垂直于大地水准面切线方向的升降运动

二、构造运动与岩相、建造和地层接触关系

(一)岩相

海相(深海相、浅海相)、陆相(河流相、湖泊相、沼泽相、滨海相)、过渡相

(二)沉积建造

沉积建造 是彼此有共生关系的地层(岩相)组合或岩性大致相同的沉积物组合。

1. 地槽型建造 主要由海相地层组成的、厚度很大,无沉积间断或仅有极短间断、产生于强裂构造下降区,岩浆岩与火山碎屑岩分布较广。

2. 地台型建造 以陆相碎屑沉积为主,厚度不大,未受强烈构造变动,地壳升降幅度均较小的地台上的建造,岩浆岩分布较少。

3. 过渡型建造 兼有地槽型与地台型建造特征但以碎屑岩占优势,陆相沉积与泻湖相沉积分布广泛。

(三)地层的接触关系

1. 整合 相邻新老地层产状一致且相互平行,时代连续,无沉积间断。

2. 假整合 又称平行不整合,相邻地层产状平行但时代不连续。

3. 不整合 又称角度不整合,相邻地层产状既不一致,时代也不连续,有地层缺失。

4. 侵入接触 侵入体边缘有捕虏体,接触带界面不规则,围岩有变质现象。

5. 侵入体的沉积接触 后期沉积岩覆于前期侵入体所形成的剥蚀面之上。

二、地质构造

地质构造 岩层或岩体经构造运动而发生的变形与变位。

(一)水平构造 丹霞地貌

(二)倾斜构造 单面山

(三)褶皱构造 背斜、向斜

(四)断裂构造 节理、断层

第三节 大地构造学说

一、板块构造学说

(一)大陆漂移学说

(二)海底扩张学说

(三)板块构造学说

板块边界:扩张型、俯冲型、转换断层型

六大板块:欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块、南极板块

二、槽台说与地洼说

槽台说认为:地壳运动主要受垂直运动控制,其驱动力为地球物质的重力分异作用,其构造单元分为活动的地槽区和稳定的地台区。

地洼说认为:地壳发展过程中,活动区(地槽)和稳定区(地台)可以相互转化。

三、地质力学学说

地质力学学说认为:全球地质构造的展布具有一定的方向和方位,即纬向构造体系、经向构造体系和扭动构造体系。

第四节 火山与地震

一、火山

(一)火山的类型与分布

1. 火山类型

2. 火山分布

(二)火山地貌

二、地震

第五节 地壳的演变

一、地质年代

(一)相对地质年代

依据地层下老上新的沉积顺序,地层剖面中的整合与不整合关系,标准古生物化石与生物群体进行对比,确定某个地层或事件的相对年代的方法。

(二)绝对地质年代

通过矿物或岩石的放射性同位素的测定,依据放射性同位素蜕变规律计算其距今年代的方法。

二、地壳演化简史

第三章 大气和气候

第一节 大气的组成和热能

第二节 大气水分和降水

第三节 大气运动和天气系统

第四节 气候的形成

第五节 气候变化

教学重点 认识大气的的组成、特性及其运动,掌握气候的形成和变化规律。

教学难点 气候的形成和变化规律

教学活动

实习与实验:在野外或者实验室认识大气的组成及气候变化规律。

检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“大气”、“气候”,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。

主要参考书

1. 周淑贞主编.气象与气候学(第三版).北京:高等教育出版社,1997.

2. 潘守义等.现代气候学原理.北京:气象出版社,1994.

3. 王绍武.气候系统引论.北京:气象出版社,1994.

4. 张家诚著.气候与人类.郑州:河南科学技术出版社,1988.

5. 谭冠日.气候变化与社会经济.北京:气象出版社,1992.

第一节 大气的组成和热能

一、大气的成分

大气由干洁空气、水汽、悬浮尘粒或杂质组成,在近地表85km以下,其成分可分为两类,定常成分(氮、氧、氩和微量惰性气体氖、氪、氙、氦等)和可变成分(水汽、二氧化碳、臭氧、一氧化碳、甲烷、硫化氢、二氧化硫等)。

二、大气的结构

(一) 大气质量(图3-1)

(二)大气压力

气压 是指从观测高度到大气上界单位面积上铅直空气柱的重量,它随着高度的上升而降低;但是,由于地表的非均一性及动力、热力因子影响,同一水平面上实际气压的分布并不均匀,因此,各地同一时刻的海平面气压值存在差异,可分为低气压、高气压、低压槽、高压脊及鞍形等气压场类型。

(图3-2-3)

(三)大气分层

按照温度和运动情况,可将大气分为五层。

(图3-4)

三、大气的热能

(一)太阳辐射

地球及大气的热状况是天气变化的基本因素,辐射交换是决定热状况的能量交换方式之一,而太阳辐射从根本上决定地球、大气的热状况,从而支配其他能量的传输过程。

(二)大气能量及其保温效应

大气本身对太阳辐射的直接吸收很少,而水、陆、植被等下垫面却能大量吸收太阳辐射,并经潜热和感热转化供给大气。

(图3-5)

(三)地-气系统的辐射平衡

辐射平衡 是指地-气系统内部某一时段内,地面与大气以辐射和热量输送形式进行的能量交换的收支差值。

(图3-6、3-7)

四、气温

(一)气温的周期性变化

1. 气温的日变化

气温日较差 是指一天中最高温度与最低温度之差,它与纬度、季节、地表性质、天气状况等因素密切相关。

2. 气温的年变化

气温年较差 是指气温的年变化幅度。

(图3-8)

(二)气温的水平分布

(图3-9-10)

(三)气温的垂直分布

气温主要随海拔高度的升高而降低,同时受到纬度、地面性质、大气环流等因素的影

响。

第二节 大气水分和降水

一、大气湿度

(一)湿度概念及其表示方法

水汽压、饱和水汽压、绝对湿度、相对湿度、露点温度

(二)湿度的变化与分布

二、蒸发和凝结

(一)蒸发及其影响因素

温度、性质、性状、空气湿度、风

(二)凝结和凝结条件

三、水汽的凝结现象

(一)地表面的凝结现象 露、霜、雾凇、雨凇

(二)大气中的凝结现象

雾:辐射雾、平流雾、蒸汽雾、上坡雾、锋面雾

云:积状云、层状云、波状云

(图3-13-14-15)

四、大气降水

(一)降水的形成

云滴凝结增长 → → → → 云滴的冲并增长

(二)降水的类型

对流雨、地形雨、锋面雨、台风雨

(三)降水的时间变化

1. 降水强度、降水量、降水变率

2. 降水的日变化:大陆型、海洋型

3. 降水的年变化:赤道型、热带型、副热带型、温带及高纬型

(四)降水量的地理分布

降水量的空间分布受纬度、海陆位臵、大气环流、天气系统、地形等多种因素制约,全球划分为四个降雨带:赤道多雨带、南北纬15o-30o少雨带、中纬多雨带、高纬少雨带。 (图3-19)

第三节 大气运动和天气系统

一、大气的水平运动

(一)作用于空气的力

水平气压梯度力、地转偏向力、地面摩擦力、惯性离心力

(图3-20-21-22)

(二)自由大气中的空气运动

地转风、梯度风

(图3-23-24)

(三)风随高度的变化

1. 地转风随高度的变化——热成风

(图3-25-26-27)

2. 摩擦层中风随高度的变化

(图3-28)

二、大气环流

大气环流 是指大范围内具有一定稳定性的各种气流运行的综合现象,它构成了全球大气运行的基本形势,是全球气候特征和大范围形势的主导因素与各种尺度天气系统活动的背景条件。

水平尺度可涉及某个大地区、半球甚至全球;垂直尺度有对流层、平流层、中间层或整个大气圈的大气环流;时间尺度有数日、月、季、半年、一年直至多年的平均大气环流。 大气环流的主要表现形式包括全球行星风系、三圈环流、定常分布的平均槽脊和高空急流、西风带中的大型扰动、季风环流。

(图3-30-31-32-33-34-35)

三、主要天气系统

天气系统 是指大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统,包括温压场和风场中的大气长波、气旋、反气旋、锋面、台风、龙卷风等。

(图3-38-42-43)

第四节 气候的形成

一、气候和气候系统

(一)气候的概念

气候 是指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征,按空间尺度大小可分为全球气候、区域气候、小气候等。

(二)气候系统

气候系统的组成:大气圈、海洋、冰雪圈、岩石圈、生物圈

(图3-44)

二、气候的形成

(一)气候形成的辐射因子

太阳辐射是气候系统的能源,又是一切大气物理过程和现象形成的基本动力。 (图3-46-47)

(二)气候形成的环流因子

大气环流是热量和水分的转移者,也是气团形成的基本原因。

沃克环流、厄而尼诺、南方涛动

(图3-48-49-50)

(三)气候形成的地理因子

地理因子通过对辐射因子与环流因子的影响而作用于气候,使得气候既具有纬度地带性,又具有非地带性特征。

三、气候带和气候型

(图3-51)

第五节 气候变化

一、气候变化简史

(表3-24)

二、气候变化的原因

(一) 天文学方面的原因

1. 太阳辐射强度的变化

2. 太阳活动的准周期变化

3. 地球轨道要素的变化

(二)地文学方面的原因

1. 地极移动与大陆漂移

2. 造山运动

3. 火山活动

(三)人类活动对气候的影响

三、未来气候的可能变化

变冷说、变暖说

第四章 海洋和陆地水

第一节 地球水循环与水量平衡

第二节 海洋起源与海水理化性质

第三节 海水的运动

第四节 海平面变化

第五节 海洋资源和海洋环境保护

第六节 河流

第七节 湖泊与沼泽

第八节 地下水

第九节 冰川

教学重点 认识地球水循环与水量平衡的规律,掌握海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。

教学难点 海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。 教学活动

实习与实验:在野外认识海洋、河流、湖泊、地下水及冰川等水域环境的特点及其变化规律。

检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“水循环”、“海洋”、“河流”、“湖泊”、“地下水”及 “冰川”,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。

参考文献

1. David H. Miller. Water at the Surface Currents of the Earth. Academic Press. 1977

2. 施雅风等.中国海平面上升及其影响评估.中国科学院院士咨询报告总第一号. 北京:科学出版社,1994.

3. 范时清.地球与海洋.北京:科学出版社,1982.

4. 叶锦昭等.世界水资源概论.北京:科学出版社,1993.

第一节 地球水循环与水量平衡

一、地球上水的分布

地球水圈结构模式图(引自陆渝蓉,1999)

二、水循环与水量平衡

(一)水循环

(图4-1)

(二)水量平衡

(表4-2)

(图4-2)

第二节 海洋起源与海水理化性质

一、海洋的起源

地壳变薄 → 洋盆形成 → 海水聚集

二、世界大洋及其分区

太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋

三、海及其分类

内海、边缘海、外海、岛间海

四、海水的组成

(一)海水的化学成分

H和O是海水最主要的化学元素,其常量元素(≥100mg/L)有: Cl, Na, Mg, S, Ca, K; 微量元素 (<100mg/L) 有Br, C, Sr, B, Si, F, Li, I, Mo, U, Ag, Au 等。

海水中的溶解气体主要是氧气和二氧化碳。

(二)海水的盐度和氯度(S‰,Cl‰)

盐度=0.03+1.805х氯度 盐度=34.6+0.0175(E-P)

五、海水的温度、密度和透明度

(图4-3)

第三节 海水的运动

一、潮汐与潮流

(一)潮汐现象与引潮力

潮汐现象 是指引潮力(月球和太阳对地球的引力差)引起的地球上海水的周期性涨落现象。(图4-4)

(二)潮流

潮流 是指海水在发生潮位升降的同时进行的周期性的水平流动,按其运动方式可分为回转流、往复流、涨潮流和落潮流等。

二、海洋中的波浪

(一)波浪及其类型

(图4-5-6)

(二)波浪的折射(图4-7-8)

三、洋面流和水团运动

洋流 是指海水在风力(主导因素)、地转偏向力、海陆分布和海底起伏等因素影响下沿着一定方向有规律的水平流动。

(一)洋流的成因和分类

1. 按成因分为:摩擦流、重力—梯度流、潮流

2. 按温度分为:暖流、寒流

(二)洋流模式和主要洋流

(图4-9-10-11-12)

(三)大洋水团及其环境

水团 是指具有特别温度和特别盐度值的、性质相同的大团水体。

(图4-13、4-14)

第四节 海平面变化

自从海洋形成以来,由于海水体积逐渐增加,海平面在总体上是逐渐上升的,而海平面上升将使沿岸地区风暴潮灾害加剧,海岸侵蚀强化,潮滩湿地损失,盐水入侵河口及海岸地

下含水层,阻碍陆地洪水与沿海城镇污水排放。 一、7万年来的海平面变化 (图4-15)

二、近百年的海平面变化 近百年来,由于气候变暖和温室效应导致海洋热膨胀和冰川消融加剧,全球海平面普遍呈上升趋势。

三、21世纪海平面上升预测 (图4-16)

第五节 海洋资源和海洋环境保护

一、海洋资源

海洋资源 是指与海水本身有直接关系的物质和能量,包括海水化学资源、海底矿产资源、海洋动力资源、海洋生物资源等。 二、海洋对地理环境的影响

海洋是地球生命的摇篮,拥有地球上最大的生态系统——海洋生态系统。 海洋是到达地表的太阳能的主要接收者和蓄积者,间接影响着气候和受气候影响的各种自然现象。

三、海洋环境保护

减少和防止海洋污染,进行适当的生产安排和合理的资源开发。

第六节 河流

一、河流、水系和流域

(一)河流、水系和流域的概念

(二)水系形式

(三)河流的纵横剖面 (图4-17)

(四)河流的分段

(五)流域特征对河流的影响 二、水情要素

(一)水位

水位 是指河流中某一标准基面上的水面高度,它是河流流量大小的主要标志。 (二)流速

流速 是水质点在单位时间内移动的距离。它取决于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流的摩擦力之比。 (三)流量

流量 是指单位时间内通过某过水断面的水量。 (图4-20-21) (四)水温与冰情

三、河川径流

(一)径流的形成和集流过程

停蓄 → 漫流 → 河槽集流 (二)径流计量单位

流量Q、径流总量W、径流模数M、径流深度y、径流变率K、径流系数α (三)正常径流量 (四)径流的变化

1. 年内变化 汛期、平水期、枯水期、冰冻期 2. 年际变化

(五)特征径流 洪水、枯水 四、河流的补给

(一)河流补给的形式及其特点

1. 降水补给:与流域降水量及其变化密切正相关。 2. 融水补给:与流域的积雪量和气温变化有关。 3. 地下水补给:具有稳定和均匀的特点。

4. 湖泊和沼泽水补给:取决于湖泊和沼泽对水量的调节作用。 5. 人工补给:与人类生产或生活的需要密切相关。 (二)河流水源的定量估计 (图4-22-23-24)

五、流域的水量平衡 六、河流分类

以河流径流的年内动态差异为标志,我国河流可分为:东北型、华北型、华南型、西南型、西北型、阿尔泰型、内蒙古型、青藏型等8类。 七、河流与地理环境的相互影响

自然因素(气候、流域海拔高度、坡度和切割密度、地表物质组成、植被等)影响着河流的各项水文特征;同时,河流也显著影响着流域的地理环境(气候、地貌、植被等)。

第七节 湖泊与沼泽 一、湖泊

(一)湖泊的成因和类型 (二)湖水的性质 (三)湖泊水文特征

1. 湖水的运动 定振波、湖流 2. 水位变化和水量平衡 二、沼泽

(一)沼泽的成因

水体沼泽化、陆地沼泽化 (二)沼泽水文特征

沼泽水运动缓慢、蒸发量较大、径流极小 (三)沼泽的分类

第八节 地下水

一、地下水的物理性质和化学成分 (一)地下水的物理性质

温度、颜色、透明度、比重、导电性、放射性、嗅感和味感 (二)地下水的化学成分 1. 气体

地下水中主要的溶解气体主要有CO2、O2、N2、CH4、H2S,还有少量的H2、CO、NH3等。

2. 氢离子浓度

3. 离子成分和胶体物质

2--2--+2+2+3+

地下水中的主要离子成分有:Cl、SO4、HCO3、CO3、NO3、Na、Ca、Mg、Al、2+3+-Fe、Fe、HSiO3等。

(三)地下水的总矿化度和硬度

1. 总矿化度 是指水中离子、分子和各种化合物的总含量,通常以水烘干后所得残渣量来确定。根据其值大小,可将天然水分为五类:淡水、弱矿化水、中等矿化水、强矿化水和盐水。 2. 硬度 是指水中钙、镁离子的总量。根据其值大小,可将水分为五类:极软水、软水、弱硬水、硬水和极硬水。

二、岩石的水理性质

岩石的水理性质 是指岩石与水作用时,表现出的容水性、持水性、给水性和透水性。 三、地下水的动态和运动 (一)地下水的动态

地下水的动态 是指在气候等因素的影响下,地下水的流量、水位、温度和化学成分发生的日变化和季节变化。

(二)地下水的运动 层流运动、紊流运动

四、地下水分类 (一)上层滞水

上层滞水 是分布于包气带中局部隔水层之上的重力水。分布范围不广,主要补给来源为大气降水和地下水,主要耗损形式是蒸发和渗透,接近地表,水量不大而季节变化强烈。 (二)潜水

潜水 是埋藏在地表下第一个稳定隔水层上具有自由表面(潜水面)的重力水。主要以降水和地表水为补给来源,具有明显的纬度地带性和垂直带性特征。

(图4-25-26)

(三)承压水

承压水 是指充满两个隔水层之间的水。 (图4-27)

第九节 冰川

冰川 是指发生在陆地上,由大气固态降水演变而成的,通常处于运动状态的天然冰体。 一、成冰作用与冰川类型 (一)成冰作用

成冰作用 是指积雪转化为粒雪,再经过变质作用形成冰川的过程。 重结晶、渗浸和冻结结冰是成冰作用的三个基本类型,渗浸—重结晶和渗浸—冻结作用为两个过渡类型。 (二)冰川类型

山岳冰川、大陆冰川、高原冰川、山麓冰川 二、地球上冰川的分布

冰川分布的高度受雪线高度的严格制约,而气温、降水量和地形是影响雪线高度的主要因素,因此,地球上冰川分布高度也表现出明显的自低纬向两极降低的趋势,而南极大陆成为地球上冰川最集中的地区。

我国冰川总面积约58523km2,占全球冰川面积1.62275×107km2的0.35%,约占我国领土的6‰

(图4-28)

三、冰川对地理环境的影响

(一)冰川是地球水循环的重要环节

(二)冰川对区域、乃至全球气候产生影响

(三)冰川运动影响生物、土壤的分布和进化。

(四)冰川的侵蚀和堆积作用形成独特的冰川地貌。

第五章 地貌

第一节 地貌成因与地貌类型 第二节 风化作用与块体运动 第三节 流水地貌 第四节 喀斯特地貌

第五节 冰川与冰缘地貌

第六节 风沙地貌与黄土地貌 第七节 海岸与海底地貌

教学重点 掌握各类地貌单元的特点、形成过程及其演变规律。 教学难点 各类地貌单元的特点、形成过程及其演变规律。 教学活动

实习与实验:在野外认识各类地貌单元的特点。

检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“地貌学”,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。 参考文献

1. 北京大学等.地貌学.北京:人民教育出版社,1978. 2. 杨景春. 地貌学教程.北京:高等教育出版社,1985.

3. 王颖,朱大奎.海岸地貌学.北京:高等教育出版社,1994. 4. 吴正.风沙地貌学.北京:科学出版社,1987.

5. 刘东生等.黄土与环境.北京:科学出版社,1985. 6. 任美锷等.岩溶学概论.北京:商务印书馆,1983.

第一节 地貌成因与地貌类型

一、地貌成因 (一)构造运动

构造运动作为内营力,造成地球表面的巨大起伏,形成地表宏观的地貌形态。 (二)气候因素

气候的水热组合导致外营力性质、强度和组合状况发生差异,形成不同的地貌类型及地貌组合。 (图5-1)

(三)岩性因素

各种岩石因其矿物成分、硬度、胶结程度、水理性质、结构与产状不同,抗风化和抗外力剥蚀的能力存在差异,因而形成不同的地貌类型及地貌组合。 (四)人为因素

二、基本地貌类型 山地 平原

三、地貌在地理环境中的作用

(一)导致地表热量的重新分配和温度分布状况复杂化。 (二)改变降水量的分布格局 (三)促成生态系统的多样性 (四)形成自然界的地域分异 (五)影响土地类型的变化

第二节 风化作用与块体运动

一、风化作用

风化作用 是指地表岩石与矿物在太阳辐射、大气、水和生物参与下理化性质发生变化,颗粒细化、矿物成分改变,从而形成新物质的过程。 (一)风化作用类型

1. 物理风化 岩石由整体破裂为随屑或裂隙、孔隙增加,物理性质发生发生显著变化而化学性质不变。

2. 化学风化 岩石在大气、水、生物作用下发生分解进而形成化学组成与性质不同的新物质的过程。

(二)风化壳

风化壳 是指岩石经风化、剥蚀但依然残留原地覆盖在母岩表面的风化产物。 二、块体运动与重力地貌

块体运动 是指岩体和土体在重力作用及地表水、地下水影响下沿坡向下的移动现象。可分为崩落、滑落与蠕动三类。 (一)崩落与崩塌地貌

崩落 是指陡坡上的岩体与土体在重力作用下突然快速下移。形成崩塌崖壁和岩堆。 (图5-3)

(二)滑落与滑坡地貌

滑坡 是指由岩屑、土体或碎屑堆积物构成的山坡体在重力作用下沿软弱面发生整体滑落的过程,形成滑坡地貌。 (图5-6)

(三)蠕动

蠕动 是指坡面岩屑、土屑在重力作用下以极缓慢的速度移动的现象。 (图5-8)

第三节 流水地貌

一、流水作用

地表流水包括坡面流水、沟谷流水和河流三类。流水具有侵蚀、搬运和堆积三种作用,

作用强度均受流速、流量与含沙量等因素制约。

二、坡面流水与沟谷流水地貌 (一)坡面流水地貌 (二)沟谷流水地貌 (图5-10) (三)泥石流 (图5-11)

三、河流地貌

(一)河谷的发育 (图5-12-13)

(二)河床与河漫滩 (图5-14-15-16-17)

三、三角洲

(图5-19-20-21-22-23-24-25-26)

(四)河流阶地 (图5-27)

(五)河谷类型与河流劫夺 (图5-28-29)

四、准平原与山麓面 (图5-30-31)

第四节 喀斯特地貌

喀斯特地貌 是指地下水与地表水对可溶性岩石溶蚀与沉淀,侵蚀与沉积,以及重力崩塌、塌陷、堆积等作用形成的地貌。 一、岩溶作用

岩溶作用强度与岩性、水动力条件以及区域地质、地貌、气候特征密切相关。 二、喀斯特地貌

(一)地表喀斯特地貌 (图5-32)

(二)地下喀斯特地貌

三、喀斯特地貌发育过程与地域分异

(一)喀斯特地貌发育过程

(图5-34)

(二)喀斯特地貌的地域分异

外部气候因素使得喀斯特地貌产生明显的地域分异规律。

第五节 冰川与冰缘地貌

一、冰川地貌

冰川通过运动,产生强大的侵蚀、搬运、堆积作用,形成冰蚀地貌(冰斗、U型谷、冰川擦痕、冰川阶步等)、冰碛地貌(冰碛丘陵、侧碛堤、终碛堤等)、冰水堆积地貌(锅穴、蛇形丘等)

和冰面地貌(冰裂隙、冰面河、冰爆、冰塔林、冰蘑菇等)。

冰斗

U型谷

冰川擦痕

冰川阶步

侧碛堤、

锅穴

冰塔林

冰蘑菇等

二、冰缘地貌(冻土地貌)

(一)冻土的一般概念

冻土 是指处于零温或负温,并含有冰的各种土体或岩体,分为季节冻土和多年冻土两类,后者的分布表现出明显的纬度地带性和垂直地带性规律。

(二)冰缘地貌(冻土地貌)

石河

冻胀丘

热融滑塌

第六节 风沙地貌与黄土地貌

一、风沙作用

风蚀作用、搬运作用、风积作用

二、风沙地貌

(一)风蚀地貌

(图5-48-49)

雅丹地貌

(二)风积地貌

1.沙丘及其形态类型

复合沙丘

新月沙丘链 图5-51

羽毛状沙丘

星状沙丘 (图5-53)

2.沙丘的移动

三、黄土与黄土地貌

第七节 海岸与海底地貌

一、海岸地貌

海岸带是海洋与陆地相互作用的地带,可分为海岸、潮间带和水下岸坡三个部分。 (图5-54)

(一)海蚀地貌

(二)海积地貌

(图5-64)

二、海岸的分类

岩岸、砂岸

三、海底地貌与海底沉积

(一)海底地貌

(图5-66)

(二)海底沉积物

海底沉积有近海沉积和远海沉积之分,其沉积方式可分为机械沉积、化学沉积和生物沉积三种,具有环陆分带性、纬度地带性和垂直分带性规律。

第八章 自然地理综合研究

第一节 自然地理环境的整体性

第二节 自然地理环境的地域分异

第三节 自然区划

第四节 土地类型研究

第五节 人地关系研究

教学重点 认识、理解并掌握自然地理环境的整体特征、地域分异规律、自然区划、土地类型、人地关系等综合问题。

教学难点 地域分异规律

教学活动

检索分析:在图书馆文献信息系统或者网络上,检索“地域分异规律”、“人地关系”等词汇,分题名检索和关键词检索,看有哪些图书、论文和网站与之有关,并了解该领域的新进展。

参考文献

1. 黄秉维等. 现代自然地理. 北京:科学出版社,1999.

2. 倪绍祥. 土地类型与土地评价. 北京:高等教育出版社,1992.

3. 陈百明. 土地资源学概论. 北京:中国环境科学出版社,1996.

4. 陈传康,伍光和等.综合自然地理学. 北京:高等教育出版社,1993.

第一节 自然地理环境的整体性

一、自然综合体-地理系统-地理耗散结构

自然地理环境整体性 各自然地理要素(地质、地貌、气候、水文、植被、动物界和土壤等)作为整体的一部分不断发展变化,并在特定地理边界约束下,通过能量流、物质流和信息流的交换和传输,形成具有一定有序结构、在空间分布上相互联系、可完成一定功能的多等级动态开放系统。

认识过程:自然综合体 → 地理系统 → 地理耗散结构

二、自然地理环境的组成与能量基础

(一)物质组成

组成自然地理环境的化学元素、化合物乃至各种盐类,形成一定的物质体系(大气圈、水圈、岩石圈、生物圈等)以物质和能量交换为特征,相互作用、相互制约,不断演化发展,形成自然综合体、地理系统或地理耗散结构。

(二)能量基础

(三)能量转化

三、地理环境各要素的物质交换

第二节 自然地理环境的地域分异

地域分异规律 又称空间地理规律,是指自然地理环境整体及其组成要素在某个确定方向上保持特征的相对一致性,而在另一确定方向上表现出差异性,因而发生更替的规律。包括纬度地带性(地带性规律)和非纬度地带性(非地带性规律,包括气候干湿分异和垂直带性分异)两类。

一、地带性分异规律

(一)地带性规律学说的形成背景

(二)地带性规律学说的本质含义

(三)地带性规律研究的近期发展

二、非地带性规律

(一)海陆分异

(二)陆地干湿度分带性与所谓“经度地带性”

(三)具有构造-地貌成因的区域性分异

(四)具有地方气候背景的地域分异

(五)垂直带性分异

三、地域分异尺度

不同尺度的地域分异具有从属关系,大尺度分异构成较小尺度分异的背景,小尺度分异则是较大尺度分异的基础。

(一)大尺度分异

全球性地域分异、全海洋和全大陆地域分异、区域性地域分异

(二)中尺度地域分异

(三)小尺度地域分异

四、地域分异规律的相互关系

(图8-2-3-4-5-6-7-8)

第三节 自然区划

以地域分异规律学说为理论依据划分自然区,并力求反映客观实际的方法,称为自然区划。

一、自然区划原则

发生统一性原则、相对一致性原则、空间连续性原则、综合性原则与主导因素原则

二、自然区划方法

顺序划分法、顺序合并法、部门区划图叠臵法、地理相关分析法、主导标志法

(图8-9-10)

三、自然区划的等级系统

(一)地带性区划单位

带、地带、亚地带、次地带

(二)非地带性区划单位

大区、地区、亚地区、州

(图中国三大区)

(三)综合性区划单位

(图8-11)

第四节 土地类型研究

一、土地的含义与土地分级

(一)土地的含义

土地 是指地表某一地段包括地质、地貌、气候、水文、土壤、植被等多种自然要素在内的自然综合体,它具有一定范围和厚度并受自然规律制约和人类活动影响。

(二)土地分级

立地、土地单元、土地系统

(图8-12)

二、土地的分类

(一)立地(相)分类

以人类影响程度为划分依据:天然立地、衍生立地、人源立地

(二)土地单元(限区)的分类

首先考虑地表切割及正负地貌分布状况,其次考虑地貌发展过程并以水分状况、沉积物分布状况、土壤、植被标志作为补充。

(三)土地系统(地方)的分类

以土地单元的复域分布为依据。

三、土地评价

在土地类型研究基础上,根据特定生产目的对土地质量、适用性和生产潜力进行评估,称为土地评价或土地分等。

(一)土地评价的对象、原则与方法

1.土地评价的对象——土地类型及其质量

2.土地评价的原则

适宜性和限制性原则、效益与投入比较原则、多用途比较及综合评价原则

永续利用原则、因地制宜原则

3.土地评价的方法

定性方法、定量方法、平行法、两段法、土壤诊断-土地潜力分等法

(图8-13)

第五节 人地关系研究

一、人类对地理环境的影响

二、地理环境对人类不合理行为的反馈

三、人地关系的协调发展

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