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在野外,我们看到的山体大体上可以有几种分类:
以山体相对高度划分:有丘陵、低山、中山、高山等;
以山体的基本形态划分:有陡坡、缓坡、单面山、方山、峭壁、悬崖等;
以山体的组成成分划分:有石山、土山等。
各种山体形态形成的原因也各不相同,主要与岩石的种类,形成时间的长短有关,人类的开发活动也会影响山体的形态。
陡峭的高山往往是花岗岩、砂岩、大理岩等比较坚硬的岩石组成,因为坚硬的岩石在大自然阳光风雨等外力的侵蚀下,风化的相对缓慢,植物也很难在上面生长,不会造成岩石的破裂。
崂山,海上第一名山,拥有最雄奇的花岗岩地貌景观
石灰岩是一类比较特殊的岩石,它虽然不易破损,却容易被水溶蚀,特别是在降水呈现偏酸性的地区更容易被溶蚀,但是它们具有发达的垂直方向的裂隙,被水溶蚀后经常会沿着裂隙崩塌形成陡峭的山崖。
石林,光怪陆离的巨石群
没有或很少有植被的石山,可以很方便的看清楚岩石的颜色,浅色发黄的山体多是砂岩或花岗岩。
起伏的山峦
倾斜的岩石层向上弯曲的部分被称为背斜,一般形成了山脊。向下弯曲的部分被称为向斜,一般形成山谷。一系列褶皱形成了连绵起伏的山峦——山脉,大的山脉一般都与褶皱密切相关,如天山山脉,祁连山脉,昆仑山脉,乃至喜马拉雅山脉等都是褶皱山脉。
天山山脉
低缓的山地丘陵
弯曲、比较小的岩层形成比较平缓的低山或丘陵。年代久远的褶皱山脉,如果岩石不太坚硬,经过长年累月大自然的风吹日晒、雨雪侵蚀,也会逐渐变得低矮平缓,形成低山丘陵,我国东部沿海地区的低山丘陵都是此类,如山东、辽东的低山丘陵,以及江南丘陵等。
浙江台州仙居晨光时分的上山湖
在低山丘陵地区山坡乃至山脊上一般都有比较厚的土壤覆盖,而土壤上一般长满植被,难以见到**的岩石(也有例外),即使看到岩石大多也风化破碎的比较厉害。
单面山
山脊的顶部是最容易被侵蚀的部位,年代久远的褶皱山脉,如果岩石比较软弱或者顶部出现了比较多裂隙,随着时间的推移,风化作用的加深,那里就会成为谷地。这种山峰岩层的倾斜方向是朝着一个方向的,山势沿着岩层倾斜方向的一面比较缓,另一面比较陡峭,这就是单面山。
丹霞单面山
断层山
单面山形成的另一种原因是断层。地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂,沿破裂面有明显相对移动的构造称断层,如果断层两侧的岩层只有在水平方向上移动则被称为水平断层,不形成断层山,当断层的岩层有上下移动时,就形成了断层山。
在地貌上,大的断层常常形成裂谷和陡崖,断层山的山势依断层面的倾斜角度而定,如果断层面倾斜角度比较小,山势就比较缓,倾斜角度大,山石就会陡峭一些,如果断层面是竖直的,就会形成断崖。
西岳华山是典型的断层山,其很多山峰形态如斧砍刀削,断崖绝壁比比皆是。
西岳华山
北岳恒山也是断层山,由于岩石类型与华山有异,山体形态与华山也不大相同。
北岳恒山
地堑和地垒(方山)
地堑是两侧被高角度断层围限,中间下降的槽型断块构造。多指大、中型的构造,大者延绵可达数百千米。地堑常呈长条形的断线盆地,其边界可以是平直的,但更常见的是折线状边界。
地堑在地形上常表现为断陷谷地,如汾渭地堑,就形成汾河谷地与渭河平原。
汾渭地堑
与地嵌相对应的另一种构造是地垒。地垒是两侧被断层围限,中间上升的断块构造。我国庐山是典型的断层地垒,它拔起于平原之上,山体高峻,悬崖绝壁多由断层形成。
当断层倾斜角度很大,形成时间有比较短时,就形成了方山。方山是从构造高原或台地分割出来的破碎山体,以平坦的山顶为特征。
广东丹霞山 谭老师地理工作室综合整理
组成地壳的岩石有一部分是可溶性岩石,比如碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化盐岩。在适当条件下,这类岩石的物质溶于水并被带走或在某一地点重新析出沉淀,从而在地表和地下形成形态各异的山峰、漏斗形地貌,统称喀斯特地貌。
最常见的可溶性岩石是石灰岩,石灰岩的主要化学成分是CaCO3,容易被水溶蚀,特别是在降水呈现偏酸性的地区,溶蚀作用更显著。一般情况下一升含二氧化碳的水可溶解大约50 mg的碳酸钙。
CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2微溶
Ca(HCO3)2=CaCO3沉淀+H2O+CO2
石灰岩具有发达的、垂直方向的裂隙,流水沿垂直裂隙下切,经常会沿着裂隙坍塌,形成陡峻的山崖。
重庆奉节小寨天坑
我国喀斯特地貌的分布面积有100多万平方千米,广西、贵州和云南东部所占面积最大,大面积广泛分布的石灰岩岩层以及云贵高原充足的降水量,为喀斯特地貌发育提供了良好条件。
中国南方喀斯特分布。制图:郑伯容、巩向杰/星球研究所
西藏和北方地区也有喀斯特地貌分布。
广西和广东主要是热带和亚热带喀斯特,贵州、云南和西藏为高山和高原喀斯特。
桂林喀斯特地貌
广西桂林喀斯特地貌田园
我国典型的喀斯特地貌是广西桂林、阳朔一带。桂林位于一个巨大的褶皱盆地中,这一地区石灰岩厚度大、质地纯、降水丰沛,漓江穿盆地而过,流水对石灰岩的溶蚀作用形成了丰富多样的岩溶地貌景观。在溶蚀的初级阶段,流水在岩石的顶部只溶蚀形成浅浅的沟槽,凸起的部分称为石芽,随着溶蚀的加深,山峰逐渐显见。当山峰之间的沟谷被溶蚀到1/3~1/2,峰与峰下半部相连时,被称为峰丛;当山谷被溶蚀到底时,就成为典型的峰林;随着流水继续溶蚀,山峰之间有了距离,这就是孤峰了,属于溶蚀的后期阶段。
广西桂林喀斯特地貌峰林
当地壳抬升,地下水位下降时,流水侵蚀就会形成宽广的溶洞,如桂林芦笛岩、湖南索溪峪黄龙洞、福建宁化天鹅洞,洞穴里还会有形态多样的洞穴沉积形态——钟乳石、石笋、石柱等。
桂林芦笛岩
在溶岩地区,地表河流流经洞穴发育的地区,水流通过垂直洞口进入地下,就形成 落水洞,地表河流也可能因此而断流。
但并不是有石灰岩的地方都能形成桂林山水那样的地形地貌,而是需要有大面积、大厚度、质地纯净的石灰岩,还要求有温暖潮湿的气候条件才有可能发育成如此完美的地貌,形成那样美丽的自然风光。
三峡夔门
我国亚热带地区岩溶地貌发育的还有四川兴文石海、重庆武隆、黔江小南海等地。长江三峡一带也是石灰岩地区,三峡也是因石灰岩而成。在瞿塘峡以上,长江穿行在质地较软的砂页岩间,到了夔门,进入了质地比较坚硬的石灰岩地区,流水通过石灰岩的裂隙切入,河道骤然缩窄,形成岩壁陡直幽深的峡谷,造就了天下雄奇的夔门。
在长江三峡一带,不仅干流是穿行在石灰岩峡谷之中,许多支流也穿行在石灰岩的峡谷中,如大宁河、香溪、九畹溪。
喀斯特不仅有独特的山地形态,还有着形态各异的地下结构——天坑、溶洞及地下暗河。
云南镇雄县天坑群
石灰岩多裂隙,可渗水,又易溶于水,但容水量有限,当流水渗入岩石达到饱和时,地下水就开始水平流动,这就是地下水位。流水会沿着岩层的水平层理溶蚀,形成洞穴,如果水位变化不大,洞穴逐渐扩大,就形成地下暗河。我国许多著名的地下洞穴暗河都属于此,如广西桂林七星岩(古称栖霞洞)、广东肇庆七星岩、江苏宜兴善卷洞、江西彭泽龙官洞。
广东肇庆七星岩
高原喀斯特地貌
随着海拔升高,气候变得寒冷,石灰岩岩溶地貌会呈现不同的特征。
云南路南石林是目前唯一位于亚热带高原地区的石灰岩石林。
云南石林
石林以岩溶峰丛地貌景观为主。这里有厚层的石灰岩,在地壳运动的抬升过程中,多次遭受地下水、地表水沿岩石裂隙进行溶蚀,最后形成了组合类型多样的石林地貌景观。最早一期石林形成于2亿5千多万年前的早二叠世晚期,而最新一期还正在形成中。其间经历了玄武岩和湖泊碎屑沉积的覆盖以及多次的抬升剥蚀。
云南石林奇峰拔地而起
石林具有最为多样的喀斯特形态,有发育完美的剑状、柱状、蘑菇状、塔状等喀斯特形态,可谓集石林景观之大成。低矮的石芽与高大的石柱成簇成片地广布于山岭、沟谷、洼地等各种地形,并且与喀斯特洞穴、湖泊、瀑布等共存,组成一幅喀斯特地貌全景图。特别是这里连片出现高达20~50 m的石柱群,远望如树林,石林术语即源于此。
贵州省是高原洞穴集中的省份,省内长度在2000m以上的喀斯特洞河有1000多条,著名的洞穴有织金洞、绥阳双河洞、贵阳白龙洞、乌江多滨洞、都匀尧林洞、独山神仙洞、铜仁九龙洞、安顺龙宫。
贵州织金洞
露天钙华岩溶地貌
四川省松潘地区具有高原石灰岩地貌的又一特殊类型——露天钙华景观为主的高寒岩溶地貌,主要包括黄龙景区、九寨沟景区及神仙池风景区。黄龙沟位于岷山主峰雪宝顶下,是一条长约7000m、宽约300m的钙华山峡。这里山势如龙,又称“藏龙山”。沟谷顶端的玉翠峰麓,高山雪水和涌出地表的岩溶水交融流淌。随着流速缓急、地势起伏和枯枝乱石的阻隔,水中富含的碳酸钙开始凝聚,发育成固体的钙华埂,使流水潴留成层叠相连的大片彩池群。黄龙沟连绵分布钙华段长达3600m,最长钙华滩长1300m,最宽170m;彩池数多达3400余个;边石坝最高达7.2m。
四川九寨沟五彩池
碳酸钙在沉积过程中,又与各种有机物、无机物结成不同质地的钙华体,加上光线照射的种种变化,导致池水同源而色泽不一,即“五彩池”。流水从五彩池下泻,水飞浪翻一路流淌,在长达2500m的脊状坡地上,形成了一层层乳黄色鳞状钙华体,气势磅礴,看上去恰似一条巨大的黄龙从雪山上飞腾而下,“龙腰龙背”上的鳞状隆起,就好像它的片片“龙甲”,这便是黄龙沟得名的缘由。
四川黄龙五彩池
神仙池景点分布在一条长达3000m、宽约311m的高山峡谷之中,2000多个五彩缤纷的钙华彩池梯田般地撒落其间。
地质专家对神仙池的成因和地质状况考察得出的结论是:“神仙池钙化速度是黄龙风景区的10倍,为现代钙化沉积速度最快的地区,因此具有极高的科研价值。”
四川九寨沟神仙池
我国北方石灰岩地貌
我国北方也有大面积石灰岩,由于水少,水质呈偏碱性,难以形成南方那样的清秀地貌,北方石灰岩山地棱角突出,洞穴沉积也另有风采。
在有河流的地区,石灰岩岩溶地貌多呈峡谷,谷底宽阔而平坦,崖壁高而陡峻,如北京、河北一带的拒马河上游、北京白河上游的龙庆峡、山东枣庄的熊耳山等。
北京龙庆峡
在地下水充足的地区,北方溶洞内的沉积形态更丰富多姿,如北京房山世界地质公园就有一系列溶洞群,包括上方山云水洞、银狐洞等,特别是石花洞,由多层大型溶洞组成,保存有形态多样的各类石笋、石钟乳、石柱、石帘、石幔、石盾,以及形态独特的石花。
北京石花洞
在水源稀缺且呈偏碱性的黄土高原,石灰岩山地则显现出几乎没有溶蚀的状态,更加粗犷。
北岳恒山是黄土高原石灰岩地貌的代表,岩层为古老的寒武纪奥陶纪石灰岩,距今已有5亿年,具有明显的水平岩层。
在漫长的地质历史中,造山运动和地壳升降运动在这里制造出许多断层,在垂直裂隙的作用下,岩石风化破碎,加上流水切割,形成方块状层叠**的山岩,以及深切的沟谷,相对高差可达1000m以上。
北岳恒山
喀斯特地貌形态各异,奇艳壮阔,三百多年前,徐霞客在游记中写道:“遥望东界遥峰下,峭峰离立,分行竞颖,复见粤西面目;盖此丛立之峰,西南始于北,东北尽于道州,磅礡数千里,为西南奇胜,而此又其西南之极云。”就是在描述喀斯特地貌了。
雅丹地貌
雅丹地貌,是一种典型的风蚀地貌,又称风蚀垄槽。名称来源于维吾尔语,早期维吾尔牧羊人称此类地形为“雅丹”,意思是“具有陡壁的小山丘”。
敦煌雅丹地质公园
雅丹地貌的形成有两个关键因素:一是发育这种地貌的地质基础,即湖相沉积地层;二是外力侵蚀,即荒漠中强大的定向风的吹蚀和流水的侵蚀。
在极干旱地区的一些干涸的湖底,地表常因干涸裂开,风沿着这些裂隙吹蚀,裂隙越来越大,使原来平坦的地面发育成许多不规则的宽浅沟槽,沟槽之间常出现高达5~10m的垄脊,这种支离破碎的地形被称为雅丹地貌。
干涸的地表
中国雅丹地貌的分布
中国的雅丹地貌面积约20000 km²,主要分布于青海柴达木盆地西北部,疏勒河中下游和新疆罗布泊周围,以塔里本盆地的罗布泊西北楼兰附近区域最为典型。
新疆的雅丹地貌仅3000~4000km2,规模小,典型的雅丹高4~5m,10~20m高的雅丹又称为mesa(麦萨),即方台地。甘肃敦煌古海雅丹高20~100m,属于中大型雅丹群,而且风蚀谷狭窄,雅丹造型更加丰富多彩。
高低不同的雅丹是其发展的不同阶段,矮小的是初级阶段,高大的属于高级阶段。
雅丹地貌的成因
形成雅丹的外营力不仅仅有风,还有水。雅丹的成因可分为3种类型:一是以风力侵蚀为主形成的雅丹;二是以水流侵蚀为主形成的雅丹;三是风和水共同作用形成的雅丹。
新疆阿克吐别克五彩滩
以流水侵蚀作用为主的雅丹,主要分布在邻近山地的地区,新疆阿克吐别克五彩滩是流水侵蚀作用为主的雅丹。岩石的形态是顶部浑圆,底部类似山地上部的冲蚀沟谷。
五彩滩又称五彩河岸,位于新疆布尔津的额尔齐斯河上。河岸的岩石由紫红、土红、浅黄和浅绿等泥岩、砂岩及砂砾岩组成,因色彩艳丽多变而得名五彩滩。
以风蚀作用为主形成的雅丹,分布在距山区较远的平原,山区降水形成的洪水一般无法到达,只有风力在这里施威。
新疆罗布泊龙城雅丹
由风、水共同作用的雅丹,则处于上述两类雅丹之间,以著名的新疆罗布泊白龙堆雅丹、龙城雅丹为典型代表。流水的作用,首先将平坦的地表冲刷成无数的沟谷,将疏松沙层暴露于地表,再经风的侵蚀,形成如今的外貌。风、水作用,实际上是先水后风。这一片雅丹的走向,既与洪水沟走向一致,又与当地盛行风向一致,表明了二者对它的影响。
我国著名的雅丹地貌还有新疆的乌尔禾魔鬼城、吉木萨尔五彩湾以及新疆和甘肃之间的三垄沙等地。
乌尔禾风城(魔鬼城)
乌尔禾风城是最著名的魔鬼城,也是最容易到达的雅丹地貌区,位于准噶尔盆地西北边缘的佳木河下游乌尔禾矿区。
乌尔禾风城
风城,其实那并不是什么人建造的城堡,而是大自然雕琢的独特的风蚀地貌。当地蒙古人将此城称为“苏鲁木哈克”,哈萨克人称为“沙依坦克尔西”,意为魔鬼城。
魔鬼城面积约10km²,地面海拔350m左右。在1亿多年前的白垩纪时,这里是一个巨大的淡水湖泊,后来经过两次大的地壳变动,湖水干涸,变成了砂岩和泥板岩相间的陆地戈壁台地。
风城地处风口,四季多风。从风城的地表形态可以断定,它是由风沙和流水共同雕塑而成。
远看风城,酷似中世纪欧洲的城堡群,大大小小的城堡参差错落,比肩而立。
乌尔禾风城
雅丹地貌的突出特征是风蚀龛和风蚀蘑菇。
风蚀龛
风蚀龛是沙砾在岩石上钻出的孔洞,大的如石窟岩壁上的佛龛,因此被称为风蚀龛。
风蚀蘑菇
孤立的岩石在风沙的侵蚀下,常会形成上大下小,状如蘑菇形态,这就是风蚀蘑菇。其原因是风携带的沙砾在低处密集,高处稀少,所以对岩石的下部磨蚀得更厉害。
每当大风刮起,带有大量风蚀龛的风城中飞沙走石,天昏地暗,怪影迷离。风沙在风蚀龛间穿梭回旋,发出尖厉的声音,如狼噻虎啸,鬼哭神号,若是在月光惨淡的夜晚,四周肃静,情形更为恐怖,因此,这里就有了魔鬼城之称。
风积地貌
典型的风积地貌是沙丘。沙丘随着风向的变化可以有不同形态,如链状沙丘、新月形沙丘、金字塔形沙丘等。在风沙极大的地区,还有更巨大而形态复杂的复合型沙丘。受植被影响,又分流动沙丘和固定沙丘。
不同风向让沙丘呈现不同的形态。制图@兰泽玉&张靖/星球研究所,参考Lutgens等人《Essentials of geology》
我国新疆塔里木盆地中的塔克拉玛干沙漠以流动沙丘为主,准噶尔盆地和甘肃、内蒙古等地以半固定或固定沙丘为主。
塔克拉玛干沙漠
敦煌鸣沙山是典型的复合沙丘。
敦煌鸣沙山
岩石分为三种类型:火成岩、变质岩、沉积岩。
三大岩可以形成风格迥异的地貌景观,岩浆岩可形成花岗岩地貌、火山地貌等,沉积岩可以形成丹霞地貌、喀斯特地貌等,今天我们主要看一下变质岩地貌。
岩石在形成之后,由于温度、压力、剪切应力、活动性流体等条件的变化,在基本保持固态下发生了岩石外貌、物质组成的变化,就形成了变质岩。
常见的变质岩有:
碳酸盐岩变质而来的大理岩
用作栏杆的汉白玉(大理岩)
由花岗质岩石或粉砂岩变质而来的片麻岩
片麻岩门牌观赏石
泥质岩变质而来的片岩、板岩
板岩地板
石英砂岩变质而来的石英岩
石英岩雕件
由深熔作用形成的混合岩等
部分变质岩容易风化,多形成低地平原,但热力变质重新结晶的岩石大多比较坚硬,不易风化,可形成山峰,如大理岩、石英岩、片麻岩等。
大理岩地貌
大理岩是石灰岩类岩石在高温条件下,矿物成分重新结晶形成的更坚硬的岩石,也可形成山峰,但多是局部分布,能形成大范围山体的比较少。
著名的台湾太鲁阁大峡谷就是典型的大理岩峡谷,岩石被激流冲刷,在阳光的映照下显得光彩夺目。
台湾太鲁阁大峡谷
河北涞源白石山也分布有大量大理岩形成的石柱,石柱洁自如玉,峰林险峻。
涞源白石山,因山体多白色大理石而得名
石英岩地貌
石英岩也属于坚硬的岩石,因此也常常形成高峰。河南嵩山是我国石英岩山地的代表。
河南嵩山
嵩山主峰地区的玉寨山、峻极峰、五指岭、尖山等,多为石英岩组成,加之构造运动抬升,使诸峰拔地而起,立壁千仞,险峻清秀,奇峰异谷遍布全区。
河南嵩山
其他变质岩地貌
山西五台山的山石多为片麻岩、大理岩和石英岩,强度较大,不易被剥蚀,形成了山顶平缓、沟谷纵深而宽阔的特殊风貌。
山西五台山
山西五台山
山东泰山的主体是片麻岩和混合岩。片麻岩是古老的寒武纪变质岩,硬度比较大,不易风化,从而形成高峻的山峰。
山东泰山
山东泰山
黄土地貌是发育在黄土地层中的独特地貌。黄土的特点是土质疏松,节理发育,地表面植被又比较稀疏,极易被水侵蚀,在缺水的地区比较容易保存一定的地貌特征。
我国的黄土地貌主要分布在陕西北部、甘肃中部和东部、宁夏南部以及山西西部等地,分布面积达63万平方千米,约占我国国土总面积的6.6%。黄土高原是世界上黄土厚度最大的区域,黄土厚度一般在50~200m,最厚的地方达330m,也是黄土地貌最典型的区域。
黄土高原
黄土地貌的特点是沟壑纵横、地面破碎。因为黄土具有比较发育的垂直节理,即使少量的流水也很容易将其冲蚀成深沟。在黄土沟壑壁上,可以明显地看到流水冲蚀的痕迹。
在黄土高原,随处可见深深的沟壑将原面切割成一小块一小块的,顶部平坦,面积较大的被称为黄土塬,如陇东董志塬、陕北洛川塬、甘肃会宁的白草塬等,黄土塬是黄土地貌中相对完整的地貌形态,在平整的塬面上通常可以发展种植业。
陇东董志塬
陕北洛川塬
当黄土塬面被切割出一道道深沟,塬面就变成了窄窄的黄土梁,形成条带状的黄土丘陵,是黄土覆盖在墚状古地貌上,后经流水侵蚀而形成的地貌。黄土梁根据规模可以分为长梁和短梁,有些黄土梁的长度可以达到数十千米,而有些则只有几百米。
陕西永和黄土梁
当黄土梁再被横向切割得面积更小时,顶面就不能保持平坦,而是呈馒头状的了,这就是黄土峁。黄土峁是黄土地貌发育到中后期的产物,黄土峁所在地区通常水土流失十分严重,沟壑纵深,地形十分破碎,顶部面积通常较小。单独分布的黄土峁称为“孤立峁”,多个峁大体上排列在一条线上的为“连续峁”,连续峁通常是由黄土梁经外力侵蚀演化而形成。
黄土峁
黄土虽然抗水蚀的性能差,但抗垂直压力的性能比较好,因此,在缺水的黄土高原地区,人们利用黄土的这种性质在黄土中建造窑洞,不仅方便,而且坚固耐用,住起来还很舒适,冬暖夏凉。
陕北黄土窑洞
我国黄土覆盖范围不仅限于黄土高原,在甘肃、新疆、河北、内蒙等地也有一定的分布,著名的新疆吐鲁番交河故城就是在黄土层上建造起来的。
新疆吐鲁番交河故城
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