现代自然地理学自然地理学

自然地理学 (Physical Geography) 课程简介 1 课程说明： 《自然地理学》是我院地理科学、土地资源管理、地图学与地理信息系统、环境科学等专业本科学生的必修课程。该课程在全面介绍岩石圈、大气圈、水圈等各个自然地理单元的成分、结构、形成演化机理、及发展变化规律等方面基础知识的基础上，探讨各自然地理单元之间在物质迁移、能量转换等方面的相互作用关系，阐述自然地理原理在土地资源管理、地理信息等实践中的应用。通过学习，要求学生掌握自然地理学的基本原理，了解自然地理学的一般研究方法，明确自然地理学的学科发展趋势及其与所学专业的关系。 2 教材及参考 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ： 教材：伍光和、田连恕、胡双熙、王乃昂编著：自然地理学（第三版），高等教育出版社，2004年 主要参考书：杨达源等编：自然地理学，南京大学出版社，2001年 王建编：现代自然地理学，高等教育出版社，2002年 刘南威主编：《自然地理学》，科学出版社，2000年 马建华等编：《现代自然地理学》，北京师范大学出版社，2002年 3 教学重点： 本课程以地壳（岩石圈）、大气与气候（大气圈）、及海洋与陆地水（水圈）为重点教学 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，在深入分析三者的组成、特征、运动机制的基础上，阐明三者的相互作用关系，探讨三者物质迁移、能量转换的作用关系，进而探究其地貌、土壤、生物等圈层之间的生因关系。 4 本课程主要特色： （1）综合性。将地球概论、气象气候学、水文学、土壤学、植物地理学、地貌学、综合自然地理学等综合统一起来，研究自然地理各要素的特征、形成机制和发展规律及相互之间关系和作用。在大纲制定、课时安排、教材处理、内容精选、教学方法等方面与培养的目标和学生的特点紧密结合，知识面广，内容丰富，重在培养学生广阔的思维能力。 （2）理论与实践结合。除了授课外，还有野外实习，有固定野外实习基地和实习路线，实习内容丰富。主要考察南宁附近地貌、土壤、植被及综合自然地理特征，及沿线土地利用的变化规律。 （3）采用多种教学形式。采用多媒体教学讲授，将实习、实验、讨论有机地结合起来，从而激发了学生学习自然地理学的兴趣，启发了学生的发散性思维和空间思维，有利于培养学生。 课 型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握什么是自然地理学及其研究内容、研究方法、研究意义、发展趋向； 2 要求学生明确自然地理学与所学专业的关系及其重要性； 学习的重点：地球运动规律及其地理意义、构造运动、大地构造学说、地震、火山的概念和理论、大气运动、气候的形成、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、各类地貌单元的特点、形成过程及其演变规律、各类土壤形成与特点、生物与生态环境等。 方法手段：课堂从讲解典型自然地理现象入手，切入什么是自然地理学这个主题；辅以多媒体展示典型自然地理现象。 教学内容： 第一章 绪论 [学习目的]要求掌握自然地理学的研究对象，正确理解其内涵；了解自然地理学的研究领域、研究方法和研究意义；正确认识自然地理学与相邻学科的关系。 [主要内容] · 什么是自然地理学？ · 自然地理学的特点 · 研究对象、内容、方法 · 自然地理学的发展趋势 · 自然地理学在社会中的作用 一 、什么是自然地理学(Physical Geography)？ 自然地理学是地理学分支之一。研究自然环境或其组成部分的科学。按研究的特点，自然地理学可分为综合性和部门性的两组分支科学。综合性的分支科学有综合自然地理学、区域自然地理学、古地理学等。部门性的分支科学有地貌学、气候学、水文地理学、生物地理学、冰川学等。狭义的自然地理学仅指综合自然地理学，部门自然地理学已逐步发展成为一门独立的学科。狭义的自然地理学仅指综合自然地理学。 二、自然地理学的特点 （一）全球性 由于地球系统过程具有明显的全球性特征，因此许多自然现象和过程都不受国界的限制。20世纪60年代板块构造学说的出现，首先在固体地球研究中建立了全球观概念。80年代以来大气科学和海洋科学的发展，也已经走向全球化，著名的厄尔尼诺-拉尼娜现象引起的气候灾害影响遍及全球3/4范围，就是一个实例。 自然地理学的全球性特点决定了人们必须采用全球范围调查研究和观察测试方法。随着科学技术的进步，人们对地球的研究范围，已经能从隧道扫描显微镜和离子探针的原子尺度到全球地震台网的和轨道卫星所提供的数据得出的全球图像。从地表的地学实地调查和标本采集，飞机和卫星对地面的遥感监测，大陆和海洋的超深钻探，天然和人工地震对地球内部圈层结构的探测等，为自然地理学的全球观研究提供了基础资料。与此相适应，80年代起一系列大型国际地球科学合作研究计划的推出，如国际岩石圈计划（ILP）、深海钻探计划（DSDP）/大洋钻探计划（ODP）、世界气候计划（WCP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）等，已形成了对地球的全球立体研究网络。 （二）多尺度性 另一个特点是地球系统内各种地学过程发生的时间尺度和空间尺度具有极大的差别。以往对不少地学问题争论不休，特别是环境预测问题上出现互相矛盾、脱离实际的情况，症结之一就是不在一个时空尺度下讨论问题所致。举气候变迁的例子。 地球系统过程的主要时间尺度大体可以划分以下5个层次： 几十亿年至几百万年尺度 地球和生命的起源、生物灭绝、板块构造、造山作用、等重大事件，是传统地学的研究领域。 几十万年至几千年尺度 冰期、间冰期的交替，土壤的发育，生物种类的分布，地球公转的周期变化。 几百年至几十年尺度 该尺度的全球变化有气候、大气化学成分的变化，地表干燥度或酸度的变化，陆地和海洋生态系统的变化，土壤侵蚀、水系变迁，以及人类对大气圈、水圈、生物圈的干扰，则是地球系统科学的主要研究对象。人口问题、资源问题、能源问题、可持续发展问题等全球性社会问题也都要在这个层次上解决。这一层次上的全球研究是对人类智慧的挑战，既是科学发展的热点，也是21世纪解决人类重大问题的认识基础。 几个季度至几天尺度 天气现象、洋流中的旋涡、极地海冰的季节消长，地面径流、风化、植物生长的年循环，地球自转的地理效应，生物地球化学过程，火山、地震活动等。 几小时至几秒尺度 湍流热交换、大气对流等。 几年至几小时时间尺度的变化，属于大气、海洋和生物科学的研究范畴。 地球科学的这种特殊时空尺度使得人们无法直接测量地球中心的温度，也无法在实验室再造地球系统的真实过程。因此，通过长期地学研究实践总结的类比方法具有重要意义。19世纪英国地质学家莱伊尔（C.Lell）提出的“现在是过去的钥匙”名言，后来被称为“将今论古”的现实主义原则和方法，启示人们可以根据现今地表发生的各种地学过程及其物质记录，研究地质历史时期的古环境变化。由此类推，人们也可以运用“将古论今”的方法，根据地质和人类历史中发生过的地球环境和岩石圈演变过程来预测地球的未来趋势。类比方法普遍应用到天气预报、灾害预测等研究领域。例如，根据自然灾害与天文现象周期的对应关系开展预报，日益引起人们重视。 （三）综合性 （四）区域性 三 自然地理学的研究对象、内容、和方法 1 研究对象 自然地理学的研究对象是自然地理环境，包括只受到人类间接或轻微影响，而原有自然面貌未发生明显变化的天然环境，和长期受到人类直接影响而使原有自然面貌发生重大变化的人为环境。 岩石圈-大气圈-水圈，及土壤圈、生物圈、地貌 2 研究内容 自然地理学的研究对象构成其研究内容，作为一门综合学科，要特别强调其研究内容应包括研究各个圈层的相互作用及其关系和作用效应。 3 研究方法： 现象记录（描述）→ 统计过去（分析）→ 预测未来（判断） 现象记录：自然地理研究提供基本素材； 统计过去：如对渤海赤潮事件的统计分析，预测渤海可能成为世界上第一个“死海”； 如日本地震学家对东京1885年以来发生的大地震进行统计分析，预言，东京地区未来50年内发生大地震的概率为90%。 三 自然地理学的发展趋势 1 综合化趋势 地学、气候学、水文学、土壤学、生物学、地貌学相互综合渗透，人类生存发展的环境。 2 新技术手段的运用 计算机技术、遥感技术、激光技术、同位素技术、信息系统技术、数字化技术等 玻璃地球(the glass earth) 数字地球(the digital earth) 3 由定性向定量发展： 高精度定位监测、动态摸拟、3S技术； 4 广泛应用： 国土整治、环境 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 、城市规划、防灾减灾、生态优化、优质农业、食品安全； 5 加强人类活动对自然环境影响的研究： 沙尘暴、沙漠化、石漠化、土地退化、水土流失等； 6 全球性合作研究 四 自然地理学在社会发展中的作用 三峡工程 青藏铁路 五 研究各自然地理要 思考题 1 谈谈你所理解的自然地理学。 2 论述自然地理学的研究意义及其与你所学专业的关系，请举例说明。 3  简述全球气候变暖的环境效应及其与人类活动的关系？ 1、        简述板块构造学说的基本原理. 2、        简述地壳发展的基本规律. 3、        简述世界气候的分布规律. 4、        全球气候变化的基本特征及未来气候变化的趋势. 5、        简述全球气候变暖的环境效应及其与人类活动的关系. 6、        什么是自然灾害（概念、属性、分类、危害）. 7、        何为厄尔尼诺现象（概念、特征、成因、危害）. 8、        简述自然地理环境的整体性. 9、        简述地理环境的地域分异规律. 10、   谈谈你对土地荒漠化、土地沙漠化的认识. 11、   简述全球人地关系发展的简史. 12、   什么是可持续发展. 13、   简述季风的概念、指标、成因、范围. 14、   试论亚洲季风气候的成因. 15、   简述亚洲自然地理环境的整体性. 16、   简述撒哈拉大沙漠的成因. 17、   简述非洲自然地理环境的整体性. 18、   简述南美洲热带雨林气候的成因. 19、   简述南美洲温带沙漠气候的成因. 第2讲： （第二章第一、二节）地球的宇宙环境：地球形状大小 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解宇宙、地球形状及其基本知识； 2 要求学生明确地球形状的地理意义； 重点、难点：地球自转、公转及其相互关系。 方法手段：课堂讲解 教学内容： 为什么必须了解行星地球的宇宙环境及其自身的特性？ 自然地理环境位于地球的特定范围内，是地球的一部分，而地球又是宇宙中的一颗普通的行星。它不断地和周围环境进行能量、物质和信息的交换和传输，从而对自然地理环境产生多方面的影响，推动着各种自然地理过程的演进，是自然地理环境形成和发展的必要条件。因此，为了加深对自然地理环境的认识，就必须了解行星地球的宇宙环境及其自身的特征。 基本概念： 1、 地球是一颗普通的行星。 2、 宇宙间物质存在的形式是多种多样的，有的聚集在一起形成凝集态，如日月星辰；有的在广阔的星际空间形成弥漫态，称为星际物质。 3、 天体——宇宙中各种星体和星际物质的总称。肉眼可见天体有恒星、星云、行星、卫星、彗星、流星等。 4、 我们认识宇宙，主要是认识宇宙中各种天体的运动及其变化。 5、 地球也是一个自然天体。在宇宙飞船和在其它天体上看地球，地球也使在“天上”上。 6、 从“天地一家”观点出发，研究地球宇宙环境，就是为了加深对整体地球的认识。按由近至远顺序，剖析不同层次的天体系统，探讨地球宇宙环境，以便更好地了解地球本身。 7、 天体由近至远的顺序：恒星—银河系—总星系—无限的宇宙。 一、宇宙：（Universe/Cosmos/Space） 宇宙是无比巨大的物质世界，其中包含着无数的天体和广阔的空间。 宇宙中包括如下一些天体： 恒星：质量大，并且发光，不停地运动；但肉眼看到的天体，99%以上都是恒星。 行星：不发光，质量小，绕恒星运动的星体。地球仅是太阳的行星之一。 卫星：绕行星运行，质量比行星小的星体。 流星：质量更小，也不发光，当接近地球受到引力作用，可改变其轨道而陨落。当进入大气层流，因与大气摩擦，迅速增温而白炽化，发生燃烧。 彗星：是一种很小的，有特殊外表和轨道的天体。 星云：云雾状的天体。 银河系：恒星的集合体，包括一千多亿个恒星的星系。 星系群：到目前为止，已发现了十亿多个类似银河系这样的星系。星系聚集组成星系群。 上述九大行星的有关参数见表2-1。 表2-1 关于九大行星的一些基本参数 Planet 距太阳的平均距离 相对于地球的赤道半径 密度 （millions of km） (行星/地球) （g/） Mercury 58 0.38 5.4 Venus 108 0.95 5.2 Earth 150 1.00(6378km) 5.5 Mars 228 0.53 3.9 Jupiter 778 11.19 1.3 Saturn 1427 9.41 0.7 Uranus 2870 4.06 1.2 Neptune 4479 3.88 1.7 Pluto 5900 0.23 1.1 After Montgomery CW(1995) 二、 太阳 （A nuclear-powered star） 为什么说太阳是一颗既普通又特殊的恒星？ 说它普通，是因为太阳的质量、体积在恒星中是属于中等大小，是处于壮年期的一刻恒星。 说它特殊，指太阳是太阳系的中心天体，吸引周围天体，构成太阳系。太阳是离地球最近的一刻恒星，是地球光热河生命之源，是研究其他恒星的标本。 太阳是银河系中的一颗恒星。是一个炽热的发光球。 在介绍太阳及太阳系之前，我们还介绍几个著名的天文学家。 哥白尼（1473~1543）波兰天文学家。日心说的确创立者，近代天文学的奠基人。 布鲁诺（1548~1600）意大利哲学家和思想家。日心说传播者。 开普勒（1571~1630）德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。天上的立法者。 伽利略（1564~1642）德国著名的天文学家、物理学家和哲学家。近代实验科学的先驱。 牛 顿（1643~1727）经典物理学理论体系的建立者。 太阳系包括9个大行星：它们是（依远离太阳的次序）： 水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、天王星(Uranus)、海王星(Neptune)、冥王星(Pluto) 太阳对地球的贡献：（1）产生太阳辐射能；（2）形成太阳粒子流；（3）太阳引力；（4）迫使地球绕太阳公转。 三、 宇宙的成因 宇宙的起源——大爆炸宇宙学简介 关于宇宙的起源有许多假说，其中最有影响的是1948年由美国天体物理学家伽莫夫提出的大爆炸宇宙学。 大爆炸宇宙学认为，宇宙早期是一个超高密、超高温的“宇宙蛋”。宇宙蛋在某种物理条件下，发生迅猛的大爆炸，于是便开始不断膨胀起来，结果物质也随着时空膨胀而从密到稀、从热到冷地演化着，在演化过程中逐渐形成各种恒星体系。 四、 地球（The earth） 1 地球是一个椭球体： · 是一个两极扁平，赤道相对突出的椭球体。 · 地球形状的地理意义： 视太阳光为平行光，投射到地球表面 由于形状特征，使正午太阳高度角不同 地球赤道面与黄道面的交角，决定正午太阳高度角有规律地从南北纬度23°27′之间向两极减少 太阳辐射使地表增温的程度也按同样的方式降低 导致地球热量的带状分布。 概念： (1) 太阳高度角 (2) 赤道面 (3) 黄道面：地球绕太阳转动的轨道面 2 地球质量巨大 有关地球的一些参数见表2-2。地球质量巨大具有重要的地理意义，地理意义：质量巨大，吸着周围气体，保持一个具有质量和厚度的大气圈。若没有大气圈，地表温度将变低，温差变大，紫外线辐射加强。 表2-2 地球特征参数 赤道半径 （m） 极半径 (m) 总面积 (km2) 总体积 (km3) 总质量 (g) 经线周长线 (m) 赤道周长线 (m) 6378140 (±5) 6356755 (±5) 5.1×108 1082×108 5.98×1027 40008548 40076604 1083.3×108 6.588×1027 3地球运动的认识过程： 1、 地心说的产生 生活在地球上的人们，无法直接感受地球的运动。然而，人们却能直接观察到日月星辰绕地球旋转的现象。因此，就很容易误认为地球居于宇宙的中心静止不动，于是地心说云云而生——由柏拉图（公元前427—公元前347年）提出， 他的门生欧多克斯和亚里士多德极力倡导 托勒斯（90-168）在2世纪中叶加以系统化 以便形成一个完整的地心体系。在政教合一的欧洲，这一理论将近统治了1500。 2、日心说的提出 波兰天文学家哥白尼（1473—1543年），总结分析了前人学说及其观测资料，在1505年提出日心说的理论，并用了大半生时间去验证修改和补充日心说的理论。 在他的弟子类题卡斯的协助下，于其临终前（1543年）公开发表了日心说巨著——《天体运动论》。哥白尼在他的著作中明确提出：地球是运动的，它只是一颗既有自转运动而又环绕太阳做公转运动的普通行星。 4地球的自转是自西南东绕轴旋转。---自转 地球自转一周的时间为一日。 地球自转的速度在变慢，日子在变长。 ● 地球自转的地理意义意义： 1) 决定了昼夜更替的地表过程节奏规律； 2) 使地球上运动的物体发生偏转； 3) 造成时差，即同一时刻不同经线上具有不同的地方时间； 4) 形成潮汐波，阻碍因太阳、太阳的引力而产生的潮汐； 5) 地球日转与地球的局部运动密切相关。 5 地球按照一定的轨道绕太阳旋转。---公转 地球绕太阳转一周的时间为一年。 ● 地球公转的地理意义： 1) 形成一年的四季更替。公转使太阳光直射范围在23°27′N和23°27′S之间非周期性变动，形成四季更替； 2) 形成南、北极圈昼夜时间长短的差别。冬至北半球的夜晚比白昼长，而南半球的白昼比夜晚长；夏至，南半球夜晚比白昼长，而北半球的白昼比夜晚长； 3) 形成南、北球冬、夏季节的判别。北半球是寒冷的冬天时，南半球则是炎热的夏天；反之亦然； 6．地理坐标 地球的纬度和经度（自学） 1) 地轴：南北极点的连线，自转轴 2) 赤道 3) 纬线 4) 纬度：某地的铅垂线对赤道面的夹角 5) 经线 6) 经度：1884年确定穿过伦敦当时格林威治天文台的经线为本初经线，（本初子午线，经度零度线）。向东、向西各180°。 某点的经度就是该地经线与本初经线之间的角距。 第3讲： （第二章第五节）地球圈层构造 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解宇宙、地球形状及其基本知识； 2 要求学生明确地球形状的地理意义； 重点、难点：地球的运动 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一、 地球圈层分异现象 (Differentation) 根据宇宙大爆炸，星云分化说，地球在47亿年前形成之初，原始地球是一个均质的物体。其化学成分与陨石相类似。 由于地球的自转和公转，地球的运动使地球不断演化，在地球漫长的演化过程中，地球内部物质发生分异，导致了地球圈层结构的形成。 地球演化过程中，物质的分异主要有：重力分异（物理）、化学分异、相的分异等各种分异作用。 重力分异使比重/密度高的物质向地心聚集，而密度低的物质向地表方向迁移； 化学分异使化学性质稳定的元素趋向于向氧化物转化 ，在表层聚集，而化学性质活动的元素向深部还原状态积聚。 相的分异导致气相物质逸散释出，固相、液态相向地球内部积聚。 各种分异相互作用于，最终导致地球的圈层构造（岩石圈、大气圈、水圈、生物圈）。 二、 研究地球内部层圈构造的方法。 1（地球）化学法 主要通过大量的岩石样品分析和对比研究来判断地球不同圈层构造的物质分异特点、差异。 如研究火山岩、月岩样品、陨石样品等。 化学分析 法以对研究地球层圈构造是十分有限的，因为目前的技术水平，无法直接取到地球深部物质的样品，而且伴随火山作用，岩浆侵蚀而自地球深部上繁荣昌盛到地表的深部物质，常常在上升的过程中发生了一定的化学变化，使得直接测定深部物质的化学组成变得困难。 2 地震波法（地球物理法） 纵波（P波）：在液、固、气态物质中均能传播，而且速度较快，最先被地震仪测得。 横波（S波）：只在固体物质中传播，且速度较慢。 P波传播比S波快约1.7倍。 面波（L波）：是固-气、液气介面传播的波。质点有P波和S波传播的特点，近乎做圆圈运动。 根据地震波的研究，对地球内部结构的研究，将地球划分为： 地壳：地表至莫霍面之间厚度不均一的岩石圈部分，分上地壳、下地壳、陆壳和洋壳； 地幔：地表35公里以下的莫霍面至2900公里的古登堡面之间的地球圈层部分； 地核：古登堡面以下至地球核心部分，有铁、镍等致密物质组成。 3 钻探法（几乎不可能） 三、地球内部构造（Inner structure of the earth） 地球层圈结构的一些参数见表2-3 表2-3 地球不同圈层的密度参数 Structure Average density(g/cm3) Upper crust 2.8 Lower crust 2.9 Mantle 4.5 Core 10.7 Entire Earth 5.5 四、地球的外部构造（Outside structure of the Earth） 1 大气圈（atmosphere）--结构见第四章 主要成分：N2、O2、CO2、Ar、H2O（g） 微量成分：He 、Xe 、Br、 Rn、 NH3 、H2、、Ar 2 水圈（hydrosphere） 水圈的主体是大洋，但湖泊、河流、沼泽、冰川、地下水、岩石矿物中的结构水都属于水圈之范畴。 水圈占全球面积的91% 主要成分是：H2O和矿物质，有机质等。 3 生物圈（biosphere） 地球生物及其分布范围所构成的一个极特殊的圈层。 注意：生物圈不如水圈、岩石圈那样界线清楚。 第4讲： （第二章第四、六节）地表形态特征 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握地表形态的基本特征； 2 要求学生了解地球表层系统的特征。 重点、难点：地表形态的地理意义 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 地表形态特征 1. 海陆分布不均匀，海洋面积大于陆地面积 2. 大陆海拔高度与海沟深度差别悬殊 最高的山喜马拉雅山8889m，最深的海沟太平洋马利来纳海沟，探测深度11034m。 3. 岛屿与海沟近乎对应分布 如太平洋西侧有阿流群岛、千岛群岛、日本岛群、台湾岛、菲律宾岛、小笠原群岛、马里来群岛等，这些岛群自北向南呈弧状排列，人们称之为“岛弧”（大地构造学术语，有构造含义） 与岛弧排列相对应的是，在岛弧的大洋一侧，几乎都有海沟伴生。诸如阿琉海沟、千岛海沟、日本海沟、琉球海沟、菲律宾海沟、马里亚纳海沟等。与岛弧一一对应，如同孪生姊妹，形影相随。 海沟的剖面呈“V”型，但两边不对称，靠大洋一侧平缓，靠大陆一侧较陡峭。靠大洋一侧是玄武岩，即玄武质的大洋壳；靠大陆一侧是玄武岩+花岗岩组成的大陆地壳。 表明海沟沟底是大陆与大洋两种地壳的结合部位。二者在这里并不和睦相处，而是相互碰撞。 4. 太阳能集中分布于地表，太阳能转化亦在地表进行。 5. 固、气、液态物质共存于地表，并相互转换 6. 地球各圈层之间进行物质和能量交换 7. 地球表面存在复杂的物质分异 8.地表是人类活动的场所。人类活动正在深刻地作用和改变地表物质作用过程。人为作用对地表过程的改造正在遭到来自大自然的惩罚。 如2004年12月26日的南亚海啸，泰国海滨度假胜地因为对抵挡涛浪的天然屏障—珊瑚礁和红树林的破坏，遭到海啸的猛烈袭击。 又如2005年8月24日“卡特里拉”飓风，导致新奥尔良市成为一片汪洋。 新奥尔良市的建设始于地势较高的法国区，这是建一个城市的合理选址。但由于城市的发展，住宅区不断扩大，人们不希望定期被洪水淹湍城区向低洼地带不断扩展的同时，复杂的大坝系统也建成了。但与此同时，三角洲越来越少，城市地势越来越低，周围的水位慢慢升高。这是新奥尔良市在飓风袭击下惨遭不测的主要原因。 因为三角洲湿地是城市抵御海浪袭击的“天然缓冲”屏障，另外，在全球变暖的情况下，温度升高，导致海水体积膨胀，海平面因此而提高警惕，从而增加了飓风的能量来源，使飓风变得更具破坏性。 可是，美国政府仍然怀疑全球变暖和气候变化的科学。这种立场是绝无仅有的。 在我国，城市化热正在热潮之中，前车之鉴，是否应该引起重视？是。 二 地球表层系统 1 地球表层 最初确定地球表层是仅将岩石圈的外壳称为地球表层。后来扩大到地壳的上层和下层，并认为是地理学研究的核心。但有关地球表层的界线仍没有明确的规定。上世纪80年代，有人将其界定其上界为大气同温层的底部或对流层的上限；下界为陆地表面往下5~6公里的岩石圈中，海洋往下平均4公里左右。这个层圈范围即是地球表层的环境。 2 地球表层系统 ● 地球表层系统是一个开放系统： （1）地球不断地接受来自太阳的能量（辐射能）； （2）地球接受来自太阳的带电粒子流，引起磁暴； （3）地球表层不断获得来自地球深部物质和能量的补充； （4）南北半球冬半年与夏半年太阳高度角的变化，造成太阳辐射能收支不平衡，影响中高纬地带之间能量输送及其平衡关系。 ● 地球表层的基本特征： （1）受地心引力作用，地球表层物质分层； （2）继续获得来自地球内部的物质和能量； （3）接受太阳辐射能和少量宇宙物质的输入； （4）地球表层有物质和能量输出。 思考题： 1. 名词：日食与月食，恒星日与太阳日，科里奥利力，太阳高度角，地壳，海沟与岛屿，慧星，莫霍面 2. 地球自转的速度越来越慢，从地球形状特征、地球自转和公转的地理意义的角度出发，设想地球若停止自转将是一幅什么样的景象？ 3. 简述地球的内部和外部构造特征。 4. 简述地球形状的地理意义。 5. 简述地球自转和公转的特征及其地理意义。 6. 谈谈你所理解的地球表层系统。 7. 地球表面的形态有哪些？ 第5讲：（第三章第一节）地壳：地壳的物质组成及其运动 ( The crust) 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握地球/地壳物质组成特征； 2 要求学生认识矿物的光学性质和物理性质及其应用。 重点、难点：常见矿物的识别 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： 地壳是地球表面以下到莫霍面之间由各种岩石构成的一个地球圈层/壳层。大陆地壳厚35公里，大样地壳厚5公里。由康拉德面将地壳分成上地壳和下地壳。上地壳主要为沉积岩、花岗岩、和变质岩组成，下地壳则主要为玄武质岩石。 一、地壳及其运动的作用 （1）地壳上部的沉积岩石圈是组成自然地理环境的四个基本地圈之一。 （2）地壳是地球内部圈层结构的最外层，它与大气圈、水圈、生物圈等地球外部圈层的联系最为密切。 (3)地壳运动使地球地球内部物质和能量参与地壳外部形态的塑造，从而奠定自然地理环境的基本骨架。 （4）具有刚性特点的地壳，可抑制岩浆不致大量无规则地涌出地表，对自然地理环境起着调节和保护作用，从而使人类获得一个较为安宁的自然环境。 二、 地壳的物质组成( The composition of the crust) 地壳是由岩石组成的。组成地壳的岩石有沉积岩、火成岩、变质岩三大类，属于岩石学的研究范畴。岩石是由矿物组成的，矿物一般有造岩矿物、矿石矿物之分。矿物是由化学元素组成的，元素有主量元素、微量元素之分，另外还有造岩元素、生物元素、放射性元素、重金属元素、轻元素等不同类别。属于地球化学的研究范畴。 1 地壳中的元素 地壳的化学组成和结构 （1） 地壳的化学组成 地壳中已发现90多种化学元素，以O、SI、AL、FE、CA、MA、H、TI、P、C、MN为主，其总量占地壳总重量的99%以上。 克拉克值（元素丰度）——元素在地壳中的平均重量百分比称克拉克值，亦称元素丰度。 1、不同元素在地壳中的含量极不平均： （1）地壳中含量最多的是氧 （近1/2），其次是硅（1/4强），在此时铝（1/13），仅这三者总合就占地壳总重量的82%以上。 （2）许多重要的有用元素在地壳中含量甚微，如铜只占0.01%，金5*107 A 组成地壳的主量元素 (Major elements) 存在于地壳中的元素有92种和300余种同位素。不同学者对地壳中的化学元素有不同的分类。地壳常量元素组成特征及其与地球的对比见表3-1。可见，地壳元素含量特征与地球有明显的区别，地壳中含量大于5%的元素包括O、Si、Al、Fe等元素，而整个地球含量大于5%的元素则是Fe、O、Si、Mg等。 在研究元素含量时，克拉克值这个概念常常被使用，它是指元素在地壳中的平均含量。 Table 3-1 Most common elements in the crust and earth Crust Whole earth Element Wt% Element Wt% O 46.6 Fe 32.4 Si 27.7 O 29.9 Al 8.1 Si 15.5 Fe 5.0 Mg 14.5 Ca 3.6 S 2.1 Na 2.8 Na 2.0 K 2.6 Ca 1.6 Mg 2.1 Al 1.3 All others in total 1.5 All others in total 0.7 B 微量元素 (Trace elements) 微量元素是地壳中含量低于0.1%的元素。微量元素的含义是相对的，在某一地质体是微量元素，而在另一地质体中则可能是常量元素。 微量元素具有重要的地球化学指示意义，被广泛用于天体演化、矿床成因、地壳演化、环境变迁等方面的研究，并取得了很好的效果和成果。如全球近50个地方，在白垩系/第三系地层界线中发现了铱(In)异常，而对陨石的分析发现，陨石中铱(In)的含量是地球的1000倍。故目前很多学者认为，白垩纪/第三纪之间大约65百万年的时期，发生的恐龙灭绝和大量生物灭绝事件，可能与陨石撞击地球有关。因为可能是由于陨石撞击了地球，才导致出现白垩系/第三系地层界线中的铱(In)异常。 人体中的元素有60多种，其丰度曲线与地壳丰度曲线惊人地相似，说明人的生活与地质环境之间的密切关系。 2 矿物(Minerals) 由化学元素组成的具有特定的物理化学性质的化合物。矿物是构成岩石的基本单元。 杨达源（2001）定义矿物为由元素组成的固态颗粒。这种定义有局限性。因为矿物应包括固态、液态、气态三种状态的化合物。除常见的造岩矿物、矿石矿物外，单质汞、石油、天然气等都为非固态矿物。 1）矿物的种类： 依据矿物的化学组成，矿物的种类见表3-2。 表3-2 矿物的种类 矿物种类 亚类 特征 实例 单质矿物 自然元素 Au、Cu、Ag、S、C、Hg等 化合物矿物 硫化物类 含及类似阴离子 黄铁矿(FeS2) 氧化物及氢氧化物类 含O2-、H- 赤铁矿(Fe2O3) 卤化物类 含ClFBr 食盐(NaCl) 碳酸盐类 含CO32-及类似离子 方解石(CaCO3) 硫酸盐类 含SO42- 重晶石(CaSO4) 磷酸盐类 含(PO4) 3- 磷灰石(CaF(PO4) 3) 硅酸盐类 含(SiO4) 4- 长石(Na,K)2(Si3O8)、橄榄石(Mg,Fe) 2(SiO4) 2）矿物的性质特征 A） 化学性质 矿物化学性质指矿物的化学活性，如锂、钠、钾、硫、氟、氯、溴等是活动性很强的化学元素，由这些元素形成的矿物具有很强的化学活性，溶解度大，已被风化分解，稳定性差。 矿物常有如下一些基本化学性质/特点： （1）矿物的化学成分基本固定，可用分子式来表示，如表3-2； （2）矿物中常含有一定量的杂质元素。矿物形成过程中，由于地质作用，使矿物存在晶格缺陷，产生粒间裂隙和裂纹，一些杂质元素通过内质同象等方式进入到矿物晶格内部；如石英可含K、Na、Mg、 Au等多种化学组分； （3）矿物在地表条件下具有自身化学稳定性。由活泼元素以金属键、离子键缔合的矿物常常容易被风化分解，稳定性差； 常见矿物的稳定性（由不稳定到稳定）顺序为： 暗色矿物系列：橄榄石-辉石-角闪石-黑云母-白云母-石英 浅色矿物系列：斜长石-钠长石-钾长石-白云母-石英 值得指出的是，地质条件变化，矿物的稳定性也发生变化。 B）光学性质 (Optical characteristics) 矿物有颜色、光泽、透明度、条痕等光学特性。 颜色（Colour）： 矿物吸收可见光后是矿物呈现颜色的原因。矿物的颜色是矿物的化学性质和结构构造决定的。如黄铁矿呈黄色、孔雀石呈翠绿色，辉钼矿呈铅灰色等。 光泽（Luster）： 矿物光泽是矿物表面对光的反射能力。反射率越高，矿物的光泽越强。矿物的光泽也是由其化学成分和结构构造而决定的。 常分：金属光泽、 半金属光泽 非金属光泽 金刚光泽 玻璃光泽 油脂光泽 枯脂光泽 丝绢光泽 珍珠光泽 土状光泽 透明度（Transparency）： 也是由矿物的成分和结构构造决定的。 常分：透明矿物 半透明矿物 不透明矿物 条痕（Strip）： 是矿物粉末的颜色，代表矿物的真实颜色。 C）矿物的力学性质 包括矿物的硬度解理断口弹性等 硬度（Hardness）： 常用硬度计来衡量：摩氏硬度计是选用标准矿物来确定矿物的相对硬度，这些标准矿物硬度由小到大的顺序为： 滑石（1）石膏（2）方解石（3）萤石（4）磷灰石（5）正长石（6）石英（7）黄玉（8）刚玉（9）金刚石（10） 解理（Cleavage）： 矿物沿结晶方向可分裂的面，叫解理。 可划分：极完全解理：如云母 完全解理：如方铅矿 中等解理：如长石 不完全解理：如橄榄石 极不完全解理：如石英 断口（Broken section）： 矿物受外力作用断裂后的断面形状。 有贝壳状（石英）参差状（方解石）锯齿状 平坦状（方铅矿） D）其它性质 导热性 导电性 磁性 放射性 溶解度等 第6讲：第一节：地壳中的常见矿物 课时：2课时 课型：实验教学 目的要求： 1 要求学生了解常见矿物的性质； 2 要求学生了解常见矿物的一般鉴别方法。 重点、难点：常见矿物的鉴别 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： 矿物 矿物是岩石的基本单位，广泛分布于地壳中。 1、谈谈对矿物的感性认识 在日常生活中，我们对开矿物或多或少都有一定的感性认识。例如： （1）盐是白色透明的四方颗粒，有咸味； （2）石墨是黑的，常呈鳞片状，有滑感，污手等等。 2、谈谈对矿物的科学认识 经过无数次考察、实验与研究，人们对矿物的概念逐步形成了科学的认识。 （1）矿物是地壳及其水圈、生物圈和大气圈所进行的各种地址作用的自然产物，且成分和构造比较均一，是岩石和矿石的基本单位。 （2）从上述概念出发，可知矿物是地壳各种元素的存在形式，可以是化合物业可以使单质。不过绝大多数是化合物。 （3）自然界绝大多数矿物呈固态出现，如各种金属矿物以及石英、长石等。但也有些矿物如石油、自然汞等呈液态产出，而天然气呈现为液态。 （4）矿物成分和构造比较均一，说明每一种矿物都具有特有的化学、物理性质，这种性质的具体体现是矿物的成分和构造。 矿物成分——指化学元素的种类和构造。 矿物构造——是元素的原子、离子或离子团的空间排列形式。 (5)自然界已发现的矿物达3000种之多，其中构造岩石的常见矿物仅三四十种。 （6）各种矿物的表面形态、物理和化学性质可作为鉴定矿物的依据。 3 常见的造岩矿物（Rock-forming minerals） 石英 SiO2(quartz) 常呈单晶或晶簇或集合体产出。纯净的石英为无色透明，称之为水晶。石英因含杂质而呈显色，如含Fe3+者为紫色，含气泡者为乳白色，石英晶石为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理，硬度中（7），断口为贝壳状。 玉髓：隐晶质石英，呈肾状，钟乳状，葡萄状等集合体。 玛瑙：多色环状条带发育的玉髓为玛瑙。 长石M[AlSi3O8] M=K Na Ca (feldspar) 有三个基本类型： K [AlSi3O8]——Na [AlSi3O8]——Ca [AlSi3O8] 钾长石 （Or） 钠长石(Ab) 钙长石(An) 碱性长石（钾钠长石） 斜长石（Plagioclase） Na-Ca长石常按不同比例混溶在一起，形成过渡性矿物，如更长石，中长石，拉长石，培长石。 K—Na长石在高温条件下形成完全类质同象。即碱性长石。 K—Ca长石几乎在任何温度下都是不混溶的。 长石有许多共性：单晶呈板状或条板状，白色或灰白色，玻璃光泽，硬度少于石英，发育解理。 钾长石包括正长石，钾斜长石，透长石，冰长石等变种。这些变种之间无成分变化，整结构略有差别。常呈肉红色，玻璃光泽，硬度为6，有两组相互垂直的完全解理。 云母（Mica） 黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2 （Biotite） 单晶为短柱状，板状，横切石为六边形。集合体为磷片状。棕褐色或黑色，颜色随含Fe量的升高而变暗。 白云母KAl 2(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2 （Muscovite） 形态同黑云母，薄片为无色透明，珍珠光泽，具弹性，易被撕成薄片。硬度为2.5~3. 普通角闪石（Hornblende） 单晶为长柱状，常以针状产出，绿黑色或黑色，玻璃光泽，硬度为5~6，发育平行柱状方向的两组解理，解理交角56°。 普通辉石（Augite） 单晶为短柱状，切面呈六边形。集合体为粒状，绿黑色或黑色，玻璃光泽，硬度为5.5~6，发育平行柱状方向的两组解理，解理交角87°。 橄榄石（Mg,Fe）2[SiO4] ( Olivine) 常为粒状集合体产出，浅黄绿色或橄榄绿色。玻璃光泽，硬度为6~7，解理不完全。密度和颜色随含Fe量增加而增加。 4 常见的矿石矿物 黄铁矿（Fe2S） (Pyrite) 呈块状集合体，浸染状集合体产出。单晶以立方晶形者较多，晶面上常有平行条纹，颜色为浅黄铜色，条痕为绿黑色，金属光泽，硬度6~6.5。性脆，断口参差状。 方铅矿(PbS) (Galena) 为立方晶形，致密块状集合体，颜色为铅灰色，条痕为灰黑色，金属光泽，硬度为2~3，有两组完全解理。 闪锌矿(ZnS) (Sphalerite) 块状集合体，颜色自浅黄至棕黑色不等。条痕为白至褐色。松脂光泽至半金属光泽，透明至半透明，有完全解理，硬度3.5~4。 方解石(CaCO3) (Calite) 常发育单晶，或晶簇。纯净的方解石无色透明，但常因渗入杂质元素而呈白，灰，黄，浅红（Co,Mn）绿（Cu）等颜色。玻璃光泽，硬度为3。完全解理，裂开为菱面体，遇稀Hcl起泡。 5 矿物的用途（五句话） ① 矿物资源是国民经济建设的基础材料。现代工业，国防、交通、运输、水电工程、电信产业、建筑工程等离不开矿产资源的利用。 ② 矿物可以用作装饰，具有收藏保存价值。 ③ 特殊矿物具有特殊的作用。 ④ 日常生活离不开矿物资源的利用。 ⑤ 合理开发利用矿物资源，促进可持续发展是我们面临的任务。 第7讲：（第三章第一节）地壳中的岩石：岩浆岩及其特征 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握地壳的岩石组成类型及其特征； 2 要求学生了解岩浆岩的基本特征。 重点、难点：沉积岩的特征及其鉴别方法 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： 岩石 基本概念 1、岩石——是矿物的集合体，是在地质作用下形成的地壳物质。岩石的化学、矿物成分、结构、构造及产状都与地质作用有密切的因果关系。 2、分类——按成因，岩石可以分岩浆岩(火成岩)、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类。 3、三大类岩石在地壳中的分布情况各不相同： （1）沉积岩分布在地壳表层，成厚薄不均的不连续分布； （2）岩浆岩分布在地表与地下深处； （3）变质岩则分布在地壳强烈变动区域或者岩浆岩周围。 （4）就地表分布面积而言，沉积岩占陆地面积的75%，岩浆岩和变质岩合占25%； （5）就重量而言，沉积岩仅占地壳重量的5%，变质岩占6%，岩浆岩占89%。 二 地壳中的岩石 岩石是矿物颗粒及其填充物（通常也是矿物质）组成的集合体。 地壳是由岩石组成的，在地球内部构造中，由岩石组成的一个圈层叫岩石圈。通常包括地壳和上地幔。岩石圈的厚度在0~ 2900Km的范围内变化。一般由陆壳和上地幔组成的岩石圈较厚，而由洋壳和上地幔组成的岩石圈较薄。 地壳上发育的岩石有三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。 岩石学的研究任务是通过岩石化学、造岩矿物、结构构造、成岩动力学机制等的研究探讨岩石的形成机制及其与矿资源的分布关系，进而在理论上研究地壳乃至地球的形成机理和演化历史；在实践上为找矿勘探、预防地质灾害等服务。 岩石的研究方法；也是从野外至室内，从观察测量到实验室观察、分析、测试。 通常野外借助对岩石矿物组成结构构造特征的观察，分析，确定岩石的类型，名称等。 室内借助光学显微镜扫描电镜、化学分析、同位素分析等技术手段研究岩石的化学组成、矿物组成以及岩石的形成条件，形成的动力学机制和形成时代、演化历程等。 A 岩浆岩（Magmatic rock, Magmatites） 一般岩浆岩有侵入岩和喷出岩之分。 侵入岩：是岩浆（熔融态）在断裂断裂通道上侵过程中冷凝结晶，并定位于地壳某个部位未露出地表的岩石。侵入岩是被原有岩石所封闭的三维空间的实体，包围侵入体的原有岩石称为围岩（Host rock）. 喷出岩：深部岩浆沿断裂裂隙通道喷出地表形成的岩石。又称火山岩。 （1）岩浆岩的产状 岩浆岩的产状特征总结如表3-3。 （2）岩浆岩的类型 根据岩石中SiO2的含量将岩浆岩分为：超基性、基性、中性、酸性等岩石类型。各类岩石的分类依据、岩石矿物组成、产状特征及物理性质等总结如表3-4 （3）地理意义： 提供矿产资源（火山作用另讲） 提供建筑材料 是形成地壳的主要成分 表3-3 岩浆岩的产状特征 侵入岩 岩基 面积达100以上的大规模侵入体。 岩盆床 与围岩层理平行，延伸上数千米或数百米的板状或层状侵入体。 岩盆 中部下凹，周边凸起呈盆状的侵入体。 岩盖 底部平而顶部凸起，与围岩成层方向平行的侵入体。 岩鞍 定位于褶皱鞍部的侵入体。 岩株 树干状不整合侵入的岩体。 岩脉 狭长形的侵入体，切割围岩的层理。 岩瘤 呈瘤状的侵入体。 捕体 岩浆上侵过程中获的围岩碎块，大小不一，多见于岩体边缘。 火山岩 火山锥 火山岩在火山口堆积成锥状的堆积体 火山口 深部岩浆喷出地表时的出口 火山颈 火山喷发时岩浆喷出的通道 熔岩流 从火山口或裂隙中流出的岩浆流，冷却形成熔岩流 熔岩被 从火山口或裂隙中流出的岩浆流，冷却形成的大面积熔岩流 表3-4 岩浆岩类型及其特征简表 类型 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 SiO2% 含量 <45 45～52 52～65 >65 矿物组成特征 橄榄石、辉石、角闪石、无石英 钙长石、辉石、角闪石 中长石、碱性长石、角闪石、黑云母 钾长石、钠长石、石英、云母 暗色矿物含量（%） >75 75～35 35～20 <20 代表性岩石 科马提岩、橄榄岩、辉石岩 玄武岩、辉绿岩、辉长岩 闪长岩、安山岩、正长岩 花岗岩、流纹岩 比重/密度 高———————————————————————→低 Fe—Mg 高———————————————————————→低 SiO2% 低———————————————————————→高 颜色 深———————————————————————→浅 石英+长石 低———————————————————————→高 第8讲：（第三章第一节） 沉积岩、变质岩及其特征 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解沉积岩、变质岩的性质特征； 2 要求学生掌握沉积岩、岩浆岩、变质岩的基本特征及区分方法。 重点、难点：沉积岩、岩浆岩、变质岩的特征及其鉴别方法 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： B）沉积岩 (Sedomentary rock) 沉积岩是在常温常压下，经风化作用，生物作用和某种火山作用形成的物质经过搬运 沉积和石化作用而形成的（地质体）岩石。常分布在地表或地表以下不太深的地方。 石化作用或称固结作用主要有如下几种机理： 压固作用：由沉积物及其上覆沉积物的重量，使沉积物中的水分被挤出，沉积物空隙减少，变小，沉积物变硬。如红薯粉的沉淀。可能是等体积不等质量也可能是既不等体积又不等质量。 胶结作用：其他物质充填到碎屑沉积物的颗粒空隙中，把不同的碎屑颗粒胶结到一起，胶结物通常是SiC2 、Fe2O3 、nH2O 、CaCO3 等胶体物质。 重结晶作用：由于沉积环境变化，如沉积后脱离大气，进入或有含矿物质的水进入到沉积物覆盖下的环境中未结晶或结晶微细的碎屑物质颗粒重新结晶或晶粒长大变粗，从而使碎屑矿物紧密嵌合。主要发生于化学沉积（如CaCO3）和生物化学沉积环境中。 新生矿物形成：沉积物中不稳定矿物溶解或发生化学变化。导致化学成分重新组合，发生反应生成新矿物。新矿物的形成，更加固结沉积碎屑。 (1) 沉积岩的特征。 (a) 矿物组成特殊： — 常见有石英，白云母、粘土矿物、长石、方解石、白云石、石膏、赤铁矿、玉髓等。 — 橄榄石辉石角闪石黑云母等火成岩中常见矿物，在沉积岩中少见。 — 粘土矿物、方解石、白云石、石膏、硬石膏等岩浆岩中少见的矿物在沉积岩总相当普遍。 (b) 碎屑沉积发育碎屑结构，碎屑颗粒有磨圆，分选等特征。 (c) 化学沉积发育晶质结构。 (d) 发育有层理波痕泥裂印模化石等原生沉积构造。 层理：岩石的颜色粒度矿物成分结构所表现的差异呈层变化，形成层理。 粒序层理：由矿物或碎屑颗粒的粒度有规律变化所引起的层状构造。 (2) 主要类型： (a) 碎屑岩：母岩经风化搬运再沉积胶结而形成的岩石 常有：角砾岩砾岩：搬运距离短成分混杂分选差（>2 mm） 砂岩：具有砂状结构： 粗砂岩：粒径（2-5mm） 中砂岩：粒径 （0.5-0.25 mm） 细砂岩：粒径 （0.25-0.05 mm） 粉砂岩：具有粉砂状结构，胶结物为钙质硅质Fe质等。 (b) 粘土岩类：由高岭土等一些粘土矿物组成的，具有泥状结构的沉积岩。 固结/胶结好者为页岩 如碳质页岩 变质板岩 固/胶结差者为粘土 油页岩（黄绿色） 固/胶结好但无层理者为泥岩 (c) 生物化学岩类 在沉积环境中，由化学作用和生物化学作用而形成的岩石，常为单矿岩，如硅质岩白云岩等种类多，常见有： 硅质岩：SiC2 硅质生物骨髓 深海相海底火山热泉沉积 石灰岩：海水中的CaCO3凝聚沉积形成。主要成分为方解石与稀盐酸反应冒泡。在地表作用过程中形成喀斯特地貌。 白云岩：MgCO3 主要是化学沉积的灰岩方解石CaCO3被Mg交代所形成白云岩而致。遇HCL不起跑，表面有刀砍状溶蚀沟纹。 一般白云岩是在气候炎热，干旱条件下，海水中咸度增高而发生化学沉积。 C 变质岩 (Metamorphic rock) （1）变质作用： 固态原岩（沉积岩/岩浆岩）其所处的环境与其形成时的环境发生了变化，导致矿物化学成分。结构构造等也随之发生变化，使岩石与环境达到新的平衡的作用，叫变质作用。岩石经变质作用后转变为变质岩。 如：灰岩→大理岩 页岩/泥岩→板岩 砂岩/砾岩→变质砂岩/砾岩 花岗岩→花岗片麻岩 （2）影响因素： a) 温度：温度升高，引起岩石发生重结晶作用，生成新矿物。 如：CaCO3+SiO2 → CaSiO3+CO2↑ b) 压力：静压力（固压），流体压力，走向压力（应力）。压力作用使矿物发生变形，形成新矿物。 c)化学流体：含H2O CO2的流体，具有很强的活性，促进元素的扩散迁移溶滤和岩石变形变质。 来源：空隙水结构水岩浆分异水，地壳深部热液。 (3) 常见变质岩： ● 依原岩类型：正变质岩：由沉积岩变质形成的变质岩。如板岩等。 副变质岩：由岩浆岩变质形成的变质岩。如花岗片麻岩等。 ● 依变质作用分： 动力变质岩：构造角砾岩碎裂岩糜棱岩等。 接触变质岩：岩浆侵入围岩发生热接触变质，形成斑点板岩角岩 大理岩石英岩等。 接触交代变质岩：高温岩浆分泌的挥发分热液与围岩发生化学交代作用，形成新矿物。如矽卡岩。 区域变质作用：区域构造运动使古老的结晶基底或褶皱带上的岩石发生变质，形成区域分布的变质岩。如板岩片岩片麻岩变粒岩麻粒岩等。 混合岩：混合花岗岩。 第9讲：（第三章第一节） 沉积岩、岩浆岩、变质岩及其特征 课时：2课时 课型：实验教学 目的要求： 1 要求学生了解岩浆岩、变质岩的性质特征； 2 要求学生了解沉积岩、岩浆岩、变质岩的基本特征及区分方法。 重点、难点：沉积岩、岩浆岩、变质岩的特征及其鉴别方法 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： D．沉积岩-岩浆岩-变质岩的区别 沉积岩、岩浆岩、变质岩是地壳中由不同地质作用而形成的三大岩石类型。这三类岩石在矿物组成、结构构造等方面有本质区别。这里简化总结如表3-5。 表3-5 沉积岩、岩浆岩、变质岩之间的主要区别 岩石 矿物成分 结构特点 变质岩 新矿物：硅灰石石榴子石红柱石绿常石绢云母 变质结构重结晶 沉积岩 典型沉积矿物：粘土矿物石英白云母无或少有辉石橄榄石黑云母 沉积层理有晶质结构（化学沉积） 岩浆岩 石英长石黑云母/角闪石橄榄石辉石 晶质结构 E 岩石的地理意义： （1）岩石是物质世界的重要载体，无法想象没有岩石的是世界是什么样子？ （2）岩石提供了人类赖以生存和发展所必需的资源和能源。 （3）不同的岩石形成了不同的地貌景观。从而构造丰富多彩的旅游资源。 （4）岩石使人类探索地球和宇宙奥秘的窗口以及重要的研究对象。 第10讲：（第三章第二节）地壳运动与地质构造 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解地壳运动的基本方式； 2 要求学生掌握常见地质构造的基本特征。 重点、难点：地质构造的特征 方法手段：课堂讲解 教学内容： 1．地壳运动 (The crust movement) 构造运动（地壳运动）就是由于地球内部动力作用引起的地壳机械运动。地壳运动的结果导致岩石变位变形。诱发岩浆作用和变质作用，并控制沉积作用，形成各种地质作用。地壳运动对古今地理及其环境变化均具有重要的影响。 构造运动主要按时间分为（古）构造运动——发生于第三纪末期以前，新构造运动——晚第三纪末和第四纪；现代构造运动——五六千年前至现代。 A 基本方式 按地壳运动方向，地壳运动发生的基本方式有：水平运动和垂直运动。 水平运动：是地壳或岩石圈块体沿大地水准面切线方向的运动。相邻的块体或相互分离，拉开，或相向汇聚，挤压碰撞，甚至推覆，或侧向错位. 昆仑山、祁连山、秦岭、喜玛拉雅山等，以及世界上其他多多高大山脉都系由水平运动所形成的。 垂直运动：地壳物质沿地球半径方向进行的缓慢升降运动称垂直运动。常表现为大规模隆起和拗陷，引起地势高低的变化和海陆变迁，又称“造陆运动”。导致高山平原的形成。 陆地上的海相地层，高山上的海相生物化石，山地和高原上的多级古夷平面，分水岭上的上的古山谷冰川遗迹。山坡上的阶地与沙流冲积物，山坡上的阶地与沙流冲积物，山坡上堆积的砾石层，其是地壳上升的证据。 而海底陆相地层，冲积平原上埋藏的古土壤与埋藏阶地等，则指示地壳的下降运动特征。 日益增多的证据证明，水平和近水平运动是主导，而垂直运动是派生的。 B 特点 （1）地壳运动的速度快慢十分悬殊。 ● 火山、地震可在几十秒几分钟内产生几米到几十米的岩石位移。如：1960年美国旧金山地震地面破裂长约420KM，沿太平洋方向平移6.4M；1964年阿拉斯加地震，震中区隆起5-10M，水平位移17-22M；1976年唐山地震，垂直位移0.7M，水平位移1.53M。1999年台湾地震，台湾地理中心向北西偏移32.8M，下降0.5M； ● 缓慢的地壳运动可延续几百万年，几千万年之久。如青藏高原以大约2mm/a-10mm/a的速度持续上升；近代日本部分地区上升速度达76 mm/a。 （2）地壳运动发生的时间早晚和持续时间长短不一。 通常把第三纪开始以来的地壳运动称新构造运动。根据一个地区地壳运动发生的时间过程，地壳运动表现出延续性、间歇性、波动性等特点。 （3）地壳运动有继承性/复活性和新生性 第三纪以来，全球构造应力场和岩石圈板块运动的方向发生了变化，导致全球地球运动表现为新生性特征，标志全球地壳运动发展进入了一个新的阶段，即新构造期。地壳运动在全球范围或区域范围内广泛发育。 C．识别标志 （1）岩相变化： （2）沉积建造： 地槽型：海相地层组成厚度巨大，无间断，构造下降。岩浆作用强烈。 地台型：海相海陆交相互碎屑沉积，未受构造变动，升降幅度小。 地洼型：陆相沉积构造。差异升降明显。岩浆作用强烈。 （3）地层接触关系： 根据地层的接触关系来判别岩相变化特点，常见的地层接触关系有： 整合：产状一致，岩性和生物化石演化也是一致的，仅水源物源和水温有差别。 假整合：产状一致，岩性和生物化石发生突变，有沉积间断，发生侵蚀。 不整合：产状不一致，岩性和生物化石发生突变，有多次构造运动。 侵入接触： 侵入体沉积接触： D．地壳运动的动力机制 十分复杂的课题。目前有很多的假说。如地幔对流——地幔柱、岩石圈减薄、板块俯冲——地幔对流等。 2。地质构造（Tectonic structure） A．水平构造（horizontal bed） 沉积岩在沉积或成岩时，形成的层理构造一般都是水平的。如果岩层形成后未受后期地壳运动的影响，没有发生变形，岩层层理仍然保持水平产状，便形成水平构造。 水平构造常形成风景奇特的地貌景观。如华东地区白垩系第三系的砂页岩建造形成的“丹霞地貌”，新疆克拉马伊北部的鬼城，则是由新第三纪的灰色灰黑色泥页岩形成。 B．单斜构造（monocline） （1）地层产状要素： 走向：岩层层面与假想水平的交线，指示岩层的走向标志岩层的延长方向。 倾向：倾斜线水平投影所指示的方向。 倾角：层面与假想水平面的最大交角。 岩层经构造运动后，层面与水平面形成一个夹角，使岩石倾角，即构成倾角构造。岩层层面向同一个方向倾斜即形成单斜构造。 由单斜构造形成的山脉，其山脉（山脊）走向与岩层走向是一致的。两坡明显不对称。 （2）地理意义 （a）单斜构造的倾角与地质稳定性有关； （b）单斜构造的岩性也影响其地质稳定性。 C．褶皱（fold） 岩层在构造应力的作用下发生弯曲变形形成褶曲。即褶皱构造。 （1）褶皱的要素： 核部：褶曲岩层的中心。常变形强烈。 翼：褶曲岩层的两坡即翼。 枢纽：轴面与岩层之交线。 （2）类型： 按形态：背斜（anticline） 向斜(syncline) 按产状：直立褶皱、倒转褶皱、倾斜褶皱、平卧褶皱； 按枢纽：水平褶皱、倾状褶皱； 按坡面形态：尖枝形、扇形、圆弧形、箱形。 按褶曲的长宽比率分：线状褶皱；长：宽>10； 短轴褶曲：长：宽 3-10； 穹和盆：长为宽的3倍以下，上凸者为穹，下凹者为盆。 （3）形成机制： 挤压构造应力作用于岩层使岩层发生弯曲，由于岩层有一定的弹性，而且构造应力作用时，地壳温度升高，提高了岩石的韧性。 （4）地理意义 (a) 形成山峦起伏→褶皱造山; (b) 岩石破碎弯曲，稳定性降低; (c) 提供资源的储藏/储存空间; (d) 褶皱作用使岩层产生层间滑脱面，为山体滑坡创造条件，值得研究重视。 D 断层（fault） 岩层受外力作用或构造应力作用而发生断裂断开的现象为断裂。岩层断开未发生滑移，则形成节理构造。岩层断开发生明显的滑移，则形成断层。 （1）断层的几何要素： 断层面：岩层断开滑移时的破裂面。 断层线：断层面与地层的交线。 断层盘：断层面两侧相互错开的岩块称为断层盘。上者为上盘，下者为下盘。 断距：两盘的距离为断距 （2）类型： 按上下盘运动特点分： 正断层：上盘相对下降的断层。 逆断层：上盘相对上升的断层。 平移断层：沿断层走向在水平方向上发生平移的断层。 按断层组合分： 阶状断层：数条产状相同的平行正断层组成阶状断层。 地垒；正断层与逆断层相间分布时上升盘形成地垒。 地堑：正断层与逆断层相间分布时上升盘形成地堑。 按力学性质： 挤压：逆断层 拉张：正断层 剪切：一对力偶作用。 （3）识别标志 磨光镜面； 断层擦痕； 阶步：与擦痕方向垂直的陡缓坡连续过渡的小陡坎； 拖拽褶皱； 构造岩：角砾岩 磨砾岩 断层泥； 地层重复与缺失现象； 断层崖； 断层三角面； 错断山脊； 地下水分布：串珠状泉水分布。 第11讲：（第三章第四节）火山与地震 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解火山与地震的类型、特征及区域分布特征； 2 要求学生掌握火山与地震的关系及其地理意义。 重点、难点：火山与地震的形成机制 方法手段：课堂讲解 教学内容： 第四节 火山与地震 火山和地震都是地壳快速运动的结果，是地球内部能量的强烈释放形式，对自然地理环境和人类生活均具有重大的影响。其成因动力不仅与地壳运动（板块运动）有关，还与地球更深层次的构造圈的运动（如地幔对流等）有关。 伴随地壳的演化发展，有火山和地震活动。因此，火山和地震有地史时期的，有现今活动的。前者一般称为古火山和古地震，后者则称为活动火山和活动地震。亦即本书的火山和地震。 一 火山(The volcano) 火山活动是一种壮观而又令人生畏的自然现象，它对人类具有双重影响，既是地质灾害，又具有一定矿产资源。 1） 火山可以分为： 活火山——现在还处于周期性活动阶段的火山。 休眠火山——有历史记载以来曾经有活动，但长期以来处于静止状态。 死火山——史前曾经有过喷发活动，但历史时期以来不再活动。 火山活动可以在大陆，亦可在海洋底进行。随着地壳演化作用，地壳不断加厚，火山活动逐渐减弱。 1、类型 火山喷发的方式与地壳的厚度、岩浆成分、地下岩浆库内的压力、火山通道的形状、以及喷发外部条件（海底、大陆）等很多因素有关。 火山喷发的方式有两个基本类型：裂隙式和中心式。 中心式又有：爆裂式（培雷火山）、中间型、 宁静式（夏威夷火山）。 裂隙式喷发：冰岛喷发型 岩浆通过地壳中狭长线状深断裂溢出地表，流出基性玄武岩熔浆，火山碎屑少。地史时期，由于地壳较薄，地壳活动频繁，曾有多次裂隙式火山喷发。如世界上的玄武熔岩被——印度德干高原，又如我国西南的娥眉玄武岩。 目前，在大陆上这种喷发不多见。但大洋脊却非常普遍。冰岛正处于大西洋中脊之上，故在冰岛当前还能看到这种喷发。所以又称为冰岛式火山喷发。 中心式喷发： 岩浆沿一定的管状通道喷出地表。熔岩覆盖面积较小。是现代火山活动最主要类型。 （a）宁静式：以基性熔岩喷发为主，温度高、气体少、不爆炸。形成盾形火山锥。如夏威夷诸火山。 （b）中间式：以中基性熔岩喷发为主，有一定爆炸力，可将熔岩抛到上空中，形成纺锤形，螺旋形火山弹。但没有火山灰。以意大利西西里岛斯特龙博利火山为代表。 （c）爆裂式：以中酸性熔岩喷发为主，含气体多、爆炸力强。形成大量的火山碎屑。属于这类火山喷发的较多。如意大利培苏威火山，印尼喀拉喀冲火山等。 2、火山构造——含火山通道、火山锥和火山口。 火山通道——指岩浆喷发通过地壳所形成的管道。 火山锥——由火山喷发物在火山口喷发而成，一般上部较陡，呈30~40°倾角，下部较缓。 火山口——位于火山顶部，火山口内若被物质填充，可以形成火山原，有时可称为村落之地，火山口内若积水成湖即称山湖。火山口可以很大很深。例如日本阿苏山火山口南北常23km，东西宽16km，位于长白山主峰白头山顶的天池是有名的火山湖，周长11.3km,湖深313m。 3、火山喷发物分气体、液体和固体三个类型。 （1）气体喷发物：水汽占60%~90%。其他成分是H2S,SO2,CO2,HF,HCL,NACL,NH4CL等。从这些气体中可以升华出硫磺、钠盐、钾盐等有用物质。 （2）液体喷出物：分熔岩流、熔岩被和熔岩锥。 （3）固体喷发物又称火山碎屑。其物质为熔岩碎块和谷燕碎块。按颗粒大小可分为： 火山灰——粒径《0.01mm ，很轻，其中的更小颗粒可以升到高空，甚至进入平流层。 火山渣——从砂砾级到50mm大小，且具尖锐菱角。 火山弹——直径50mm~100mm 大小到几吨重，成纺锤、梨及扭曲等形状，是熔岩高速喷向高空发生旋转迅速冷却冷凝而形成。 4、 分布规律 区域分布： 全球有大约2000多座死火山，516座活火山。这些火山大体呈带状分布。主要的火山带有： （1）环太平洋火山带：有319座活火山分布于环太平洋带。我国台湾菲律宾群岛，印尼诸岛直至新西兰岛等。 （2）阿尔卑斯—喜马拉雅火山带（地中海火山带）：94座活火山。 （3）大西洋海岭火山带：42座活火山。 我国境内分布有900多个火山锥，多属于死活山或休眠火山。活火山为数不多。主要分布于三个地区： （a）位于环太平洋火山带上的东部地区：黑龙江——河北——广东雷川、海南； （b）云南腾冲（地中海火山带）； （c）新疆至南昆仑山（地中海火山带）。 分布规律： （1）火山无一例外地分布于大小板块的边界上； （2）环太平洋沟——弧系统火山密集。 5、 地理意义 (a) 引起灾害和环境污染； (b) 释放SO2、H2S、HF、HCl、CO、CO2有害气体和固体颗粒物； (c) 产生“太阳伞效应”，引起全球气温变化； (d) 产发毁灭性灾害。如培雷火山仅在二、三分钟之间，就使优美繁华的圣匹埃尔镇消失，3-4万人的城镇仅2人幸免于难。惨不忍睹； (e) 形成风景名胜景点.如五大莲池，腾冲; (f) 带来矿产资源、形成肥沃的土壤、并提供热源。 二 地震(The earthquake) 地壳发生突然性的快速震动的现象。 有关地震的几个概念： 震源：诱发地震的地方； 震级：表示地震释放能量的大小； 震中：震源在地面上的投影为震中； 震源深度：震源到震中的距离。 1 类型： 根据震源深度分： 浅源地震：0—70km的深度：大多数地层为浅源地层，占总地震数72.5%； 中源地震：70—100km深度：较少，占23.5%； 深源地震：超过300km 深度，仅占总数的4%。 破坏性最大的地震，具震源深度多在10-20km，一般不超过100km. 根据成因机制分： 构造地震：由构造变动，特别是断裂活动产生的地震，占绝大多数。90%的地震为构造地震； 火山地震：直接由于火山爆发引起的地震，也可能因为火山活动引起构造变动而诱发的地震。为数不多，约占总数7%； 冲击地震：因山崩滑坡地下溶洞塌落等因素所引起的地震； 水库地震：由于水库蓄水，放水引起的库区发生的地震。如广东河源新本汇水库1962年3月发生一次6.4级地震。 2 区域分布 全球地震分布带： 环太平洋地震带：全世界约80%的浅源地震，90%的中源地震和几乎全部深源地震都发生在该带上； 地中海-喜马拉雅地震带：即地中海地震带意希土伊阿中等国； 大西洋中脊海岭地震带； 大陆裂谷地震带：一些区域性断裂带或地堑构造带。如东非裂谷红海地堑等。 中国地震分布： 华北区：东北带渤海湾至辽东半岛燕山带太行山带汾河地堑带渭河地堑带等； 东南沿海带： 西北区： 西南区：云南四川西藏贵州。 特点： 地震分布与火山分布基本一致，都是沿板块构造的边界分布。 板块碰撞活动断层的活动与地震活动密切地相关。 3 地理意义 （1） 致灾； （2） 诱发其他地质灾害。如火灾水灾海啸泥石流等 4 成因机制 地震的成因和地震预报是当今世界科学家面临的难题之一。 地震成因理论共识：现今学术界关于地震达成了这样一个共识，即走一条断裂没有发生的时间越长，那么一旦该断层最终产生地震，则地震的规模越剧烈。大规模地震之前，有一个较长的断层休眠期。 普遍接受的理论遭受重创：大规模地震之前，并非一定要有一个较长的断层休眠期。用14C测年法研究美国圣安伍列斯断层的结果显示。该断层在不超过100年的较短安静期后，通常会发生大规模的地震。 5 地震前兆 1999年台湾大地震，9月21日，鄂鱼有多种不安表现，尖叫声。次日发生7.3级地震，2400人丧命。 2002年3月31日，台湾发生6.8级地震，震前鄂鱼发出异常叫声，烦躁不安。 地震发生之前还产生地电、地光等异常现象。此外，井水、河水可能出现异常、家畜活动出现异常等各种现象。 第12讲：（第三章第三、五节）地壳的演化发展（大地构造学说） 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握地质年代、地壳演化的概念和原理； 2 要求学生了解大地构造学说的基本内容。 重点、难点：地壳演化的规律及其特征 方法手段：课堂讲解、实验观察 教学内容： 三 大地构造学说与地壳演化 由于地质作用发生时间跨度大，延续时间长。人们不但难以对正在进行的地质作用的全过程进行完整的观察，而且对地质历史中的地质作用不能直接去了解，更不能让历史地质作用重演。因此，提出假说来阐明地质过程便成为地质研究的重要方法之一。 1 大地构造学说 (Tectonic theories) 大地构造学说是阐明地壳演化规律的假说和认识。现代大地构造理论，主要有两大学派，即传统的槽台理论学派和流行的板块理论学派。 槽台学说←历史演化学说←强调地壳时间历史演化的特征 板块学说←运动演化说←强调地壳空间运动的特征 A 地槽——地台说 ( The Geosynclin-platform theory) Halle(1959)认为地壳上的褶皱山脉曾经是地壳上的巨大拗陷。1873年Dana把这种拗陷称为地槽。后来被扩大，称为地槽区。 Suess（1885）提出地壳上存在稳定区，称为地台区。 1900年法国学者奥格把上述两个构造概念统一起来，将他们称为地壳上两个基本构造单元，自此，地槽-地台理论便诞生了。 地槽和地槽区：地槽就是地壳上发育的狭长的拗陷。发育有地槽的地区称为地槽区。地槽区内地壳活动强烈，地壳升降幅度大，沉积相变化大，岩浆作用强烈，以基性超基性的岩浆作用（侵入和喷发）为特征，岩石强烈褶皱。 地台和地台区：是地壳活动较弱，以稳定为特征，自形成后不再发生褶皱变形，岩浆作用变质作用均较弱的地区。 对地壳演化的认识： 地槽→地台：地壳演化是由地槽向地台演化，即由活动区稳定区转化，形成具二元结构的地壳构造。即地槽+地台。 地台→地槽：地壳演化是由地台向地槽演化，即由稳定区向活动区转化，形成具二元结构的地壳。即地台+地槽。 地槽→地台→地洼：地壳演化在经历了地槽→地台的演化发展之后，不是转化为过渡区，而是演化进入一个新的构造发展阶段，即活化区。 B 板块构造说 (The plate theory) （1）大陆漂移的发现←板块构造的起源思想 大西洋两岸的轮廓非常吻合； 许多浅海陆生动物种属相同； C—P的冰川遗迹发现于印度澳大利亚非洲南美洲南极大陆； 挪威到苏格兰的加里东褶皱带消失于大西洋之后，在北美海岸（美加）又出现了。 （2）提出大陆漂移假说 魏格纳（1915）认为，大约150Ma之前，地球表面有一个统一的大陆，即联合古陆。大约自侏罗纪（140Ma）开始，联合古陆裂解，各自滑移。形成现今地球表面的洋陆分布格局。 （3）海底扩张说←板块构造的基石 海底洋中脊的发现； 洋脊地震火山活动频繁； 两种大陆边缘的确定，活动性和稳定性大陆边缘； 海沟与岛弧的展布； 海底热流值的分配：洋中脊轴部热流值高，而海沟热流值低。 （4）海底扩张说： 在前述事实和认识的基础上，DIETZ(1961)首先提出海底扩张的假说，以后Hess(1962)对海底扩张假说进行了系统的阐述。其基本思想归结起来有如下几点： ● 洋底从洋脊裂谷带形成并不断向两测扩张，老的洋底在海沟处消减，使洋底不断更新； ● 洋底扩张是刚性的岩石圈块体驮在软流圈上运动的结果，运动的动力来自地幔物质的热对流； ● 洋脊是对流圈的上升处，海沟是对流圈的下沉处。如果上升流发生在大陆地壳，则导致大陆分裂和大样的形成。 （5）板块构造 板块：刚性的岩石圈分裂成为许多巨大的块体，即板块。它们驮在软流圈上做大规模的水平运动，致使板块相互作用。板块的边缘便成为地壳活动性强烈的地带。 全球板块划分： 南美洲板块和北美洲板块； 太平洋板块； 欧亚板块； 非洲板块； 澳大利亚—印度板块； 南极板块 ——面临的问题： ① 驱动力：地幔热对流依据不足； ② 错断洋脊得巨大断裂得成因，轮换断层与洋脊错断方向相反故洋脊错断不是转换断层得结果； ③ 洋底出现了消减带； ④ 非洲板块没有发现消减带； ⑤ 板块构造涉及的时间不超过中生代，能否适用于太古代等历史地质时期，是个大问题。 2 地壳演化 (The crust evolution) A 研究方法 （1）确定地质年代：生物地层：相对地质年龄 同位素定年：绝对地质年龄 （2）确定构造运动←岩石底层的接触关系 B 地壳演化简史 （1）太古代（Archean，Ar） a) 原始地壳的形成、发展初期阶段；b) 变质岩组成；c) 构造运动强烈，岩浆作用频繁而剧烈；d) 形成陆核。 （2）元古代（Proterozoic，Pr） a) 地壳增生变厚；b) 发展碎屑沉积；c) 构造作用岩浆活动强烈；d) 出现原始动物；f)形成褶皱基底、出现冰期。 （3）古生代（Palaeozoic，Pa） a) 地壳增生变厚；b) 地壳升降运动频繁；c) 生物大量繁殖；d) 大陆裂解。 （4）中生代（Mesozoic，Mz） T 、J、K a) 广大地区结束海进演化的历史；b) 泛大陆继续分裂；c) 构造运动岩浆作用剧烈；d) 爬行动物繁荣时期；e) 发生K末恐龙灭绝事件。 （5）新生代（Cenozoic，Cz） N，Q a) 海底扩张、大陆碰撞；b) 气候温暖潮湿；c) 全球出现大规模的冰期；d) 人类出现。 思考题： 1、 名词解释：克拉克值 层理 节理 构造运动 地震 板块 2、 简述岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿务组成差别 3、 野外肉眼坚定矿物的方法有哪些？ 4、 论述地壳的物质组成特点有哪些?(从岩石的角度) 5、 简述褶皱和断层的几何要素 6、 简述火山的类型及其地理意义 7、 全球地震分布概况怎样？ 8、 根据你所学的地质知识，分析城市规划和国土管理的实践中应该注意些什么问题。 第13讲：（第四章第一节）大气与气候：大气的物质组成与大气层结构 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解大气的物质组成特征； 2 要求学生掌握大气层的结构特征。 重点、难点：大气层的结构及其特征 方法手段：课堂讲解 教学内容： 大气的一般特征： 围绕着地球的厚层气体称为大气，它是多种气体的混合物，无色、无味，此外还有固体杂质、液体杂质。它形成一个连续的圈层，称大气圈。大气中存在着复杂的物理过程和物理现象，这些都与大气本身的物理特征有着密切的联系。 一 大气的组成和大气圈结构 地球外层的大气圈是多种物质的混合物，由干洁空气、水汽悬浮尘粒或杂质组成。可见，大气物质有三相：气相、液相和固相。 在距地表85km以下的大气中，大气可分两类： 定量成分：各成分之间大致保持固定的比例，这些气体主要是N2、O2、Ar和微量隋性气体Ne、Kr、He 可变成分：气体成分比例随时间、地点而变，包括H2O、CO2、O3，碳、硫、氮的化合物，如CO、CH4、H2S、SO2等。 A 组成 1 干洁空气： 为不包括水气、固态和液态粒子的大气。是地球大气的主体，主要成分：N2、O2、Ar、CO2，及少量H2、Ne、Kr、Xe、Br、O3等稀有气体。其中，N + O + Ar占干洁空气容积的99.97%。 N2：占容积78%，常温下化学性质不活泼，不能直接被植物吸收。 O2：占容积21%。 CO2：占容积的0.03%，多集中在20km的高度以下。是无色、无臭，有？味的气体。与H2O形成碳酸。 CO2+H2O—H2CO3—H++ HCO3- 大气中CO2具有吸收长波辐射的能力，而导致大气气温升高，是一种温室气体。全球每年排放到大气中的CO2达220×108(t)。研究表明，近十年的暖冬和平均气温上升0.6℃，是由于大气中CO2含量增加引起温室效应所造成。 O3：主要分布在10~40km的高度，O3在大气中的比例很小，仅为1.0×10-6（临界压力），但却能在高空50km平流层大气中强烈吸收波长在0.2~0.3um的太阳紫外辐射，成为加热大气温度的热源，引起平流层温度随高度而增加。 太阳紫外线在高空被子臭氧层吸收，使地球上的生物和人类免遭过多紫外线辐射的伤害，而从臭氧层中透过的少量紫外线对生物和人类起到了杀菌防病的作用。 冷冻剂、清毒剂、灭火剂等氟氯烃（氟利昂）排话到大气开成的氯原子，易与O3分子结合，形成O2、O、CIO等，而破坏臭氧分子，使臭氧遭到破坏。导致南极、北极上空出现了臭氧含量极少的臭氧层空洞。臭氧层空洞的出现，强烈的太阳紫外线可透过减薄的臭氧层和臭氧空洞而到达地表，危害地球环境，加剧温室效应，导致白内障和皮肤癌患者增加。 氟利昂虽然含量比CO2少得多，其热容量却是CO2的一万倍，故是一种重要的温室气体。控制氟利昂、保护臭氧层。 2 水汽 大气中的水汽是一种重要的活性剂。一些重要的大气环境问题如光化学烟雾、酸雨等，都与因为H2O的作用有关如（提供化学反应的物质等因素而致）。 3 固液体杂质——气溶胶粒子 固体微粒有：烟粒、食盐、粒子、 尘埃、花粉、细菌等； 液体微粒有：水滴、过冷水滴、冰晶等。常形成云雾，降低大气的能见度，减弱太阳辐射能和地面辐射。 4 大气成分的地理意义（个人观点） 钢筋+水泥构成的城市绝对不是最美的城市。 ① 城市人口集中，CO2含量增加最明显，而水泥组成的地石又增加了城市低气的长波辐射，从而导致城市的温室效应更加突出。 ② 城市的反射增强（光亮），促进上空O3的分解，影响臭氧层。 ③ 钢筋+水泥导致城市上空的尘埃被吸附的能力减弱，影响城市大气的透明度，增加大气中固液态杂质。 B 结构 国际气象组织（WMO）按气温随高度的分布特征将大气圈分为五层； 对流层、平流层、中间层、暖层、逃逸层。它们的特点如表4-1。 表4-1 大气圈层结构中各层的特征及对比表 层圈 高度范围 温度变化 物质成分（变化） 湿度 对流特征 对流层 0~10km 气温随高度增加而降低 N2、O2、CO2及惰性气体和一些有害气体、水气、气溶胶粒。 分布不均匀 对流运动显著，水平、垂直运动，形成各种天气现象。 平流层 ~52km 气温受地面影响较小（气温随高度增加基本不变） 臭氧明显增多，水气含量极少 湿度低 气流稳定，以水平运动为主 中间层 ~80km 温度随高度升高而迅速降低 水气含量极少 湿度低 产生强烈的垂直对流，顶层出现一个电离层 暖层 ~800km 气温随高度增加而迅速升高 空气稀薄 湿度低 空气处于高度的电离状态，反向无线电波 逃逸层 >800km 温度随高度增加而升高 空气稀薄 湿度低 大气质点能逸散到星际空间 思考题 1、 为什么晴朗无风的早晨常有露水？ 2、 为什么冬季英国境内雾日多？ 3、 为什么迎风坡多雨？ 第14讲：（第四章第一节）大气与气候：大气的热量与能量平衡 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握大气的热辐射特征； 2 要求学生掌握气温的形成、分布及变化特征。 重点、难点：大气的热量平衡特征 方法手段：课堂讲解 教学内容： 辐射基本知识 （1） 辐射与辐射能 辐射——自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。 通过辐射形式传播的能量称为辐射能。 辐射能通过电磁波的方式传播的，电磁波的波长范围很广，从波长10-10um的宇宙射击线，到波长达几千米的无线电波。 辐射强度I与辐射通量密度E的关系是： I=E/cosθ，其中θ为辐射体表面的法线方向与选定方向间的夹角。 （2） 物体对辐射的吸收、反射和透射 假设投射到物体上的总辐射为Qo，被吸收的为Qa，被反射的为Qr，透过的为Qd，则根据能量守恒原理：Qa+Qr+Qd=Qo两边同除以Qo得： Qa/ Qo +Qr/ Qo +Qd/ Qo =1即；a+r+d=1。 物体的吸收率、反射率和透射率大小随着辐射的波长和物体的性质而改变。 黑体——能将所有波长的辐射全部吸收掉的物体即a=1。 二 大气热能和气温 太阳、地面、大气三者之间以辐射击的方式传递辐射能的波长范围在0.15~120um。其中太阳的辐射波长为0.15~4um，地-气系统的辐射波长为3~120um。前者称为短波辐射，后者称为长波辐射。太阳辐射从根本上决定了地球、大气的热状况，从而支配了地球的能量传输过程。 1 太阳辐射（短波辐射） 相对地球辐射来说，太阳辐射是短波辐射。太阳辐射能主要是： 可见光：0.4~0.76um 50%； 红外线：＞0.76um 43%； 紫外线：＜0.4um 7%。 太阳辐射强度：单位时间内垂直投射在单位面积上的太阳辐射能。 太阳常数：在日地平均距离处，大气顶界垂直于太阳光线物平面上，每分钟单位面积（cm2）接受到太阳的辐射能量。推荐值为1367W/m2。 太阳辐射穿透大气层时，受到各种气体分子、尘埃、水气等物质颗粒的吸收、散射和反射，而受到过滤。 过滤后投到地面的太阳辐射由两部分组成： 直接辐射：直接到过地表的辐射； 散射辐射：经大气散射到地表的辐射。 直接辐射+散射辐射=总辐射。总辐射有如下一些变化规律： （1）总辐射在每天的早晚有明显不同的变化； （2）总辐射在一年的四季变化也发生明显变化； （3）总辐射随地球纬度分布变化而变化，纬度愈高者辐射愈低。 反射率：到达地面的总辐射，一部分被地面吸收转变为热能，一部分被反射，反射部分与总辐射量的百分比为反射率。 对于反射率而言，（1） 不同的入射角有不同的反射率；（2）反射率越大，地表吸收的热量越少。 表4-2 不同性质的地表物质有不同的反射率 地面 砂土 粘土 浅色土 深色土 黑钙土（干）（湿） 耕地 绿草地 反射率 % 29~35 20 22~32 10~15 14 8 14 26 地面 干草地 小麦地 新雪 陈雪 阔叶林 针叶林 反射率 % 29 10~25 84~95 46~60 20 6~19 水面太阳高度角 90℃ 45℃ 15℃ 2℃ 反射率 % 2 5 20 78 2 长波辐射 地面和大气吸收太阳辐射能，又是依其本身的温度向外辐射热能，地—气间的辐射为长波辐射，波长在3~120um。大气直接吸收太阳短波辐射，增温甚微，大气增温主要是吸收地面长波所。大约有75~95%的地面长波被子贴近地表的大气层吸收。低层大气吸收的热又以辐射的形式传递到更高层加热大气，导致对流的温度随高度增加而逐渐降低。 逆辐射：大气吸收地面辐射后再产生的大气辐射中，一部分返回地面，一部分达到宇宙空间，与地面辐射相反的那部分称为大气逆辐射。 花房效应：大气逆辐射使地面放出的长波辐射部分返回，对地表失去的热量起到补偿作用，这种作用称为大气的花房效应。 有人做过估算，如果没有逆辐射，地表平均温度为﹣23℃左右，而实际地表温度为15℃左右。 3 大气能量结构 大气本身对太阳辐射吸收很少，而水、陆、植被等下垫面却能大量吸收太阳辐射。大气获得能量的结构为： （1）直接吸收太阳辐射 大气中臭氧、水汽、液态水等是吸收太阳辐射热的主要物质，而N2和O2对太阳吸收微弱。 （2）吸收地面辐射 地表吸收了到达大气上界太阳能的50%，变为热能，温度升高，然后以＞3um的长波向外辐射，这种辐射的能量75~95%被大气吸收，只有极少部分逸回宇宙空间。 地面是大气的第二热源。 （3）潜热输送 海面和陆面的水分蒸发使地面热量得以输送到大气层中，一方面水分凝结成雨滴或雪，放出潜热；另一方面，雨、雪降落地面，又被蒸发，从而重复交替进行。 （4）感热输送 地面、陆地、水面和低层大气温度并不相等，因此，地面与大气间便由感热交换而产生能量输送。总之，地—气间感热交换的结果，是由地表向大气输送能量。 4 地—气热量平衡 大气、地面吸收太阳短波辐射，又依自身的温度向外发射长波辐射，由此形成整个地—气系统与宇宙间的能量交换。 在地—气系统内，地面与大气之间不断地以辐射和热量输送的形式交换能量。在某一段时间内，物体能量收支的差值，称为辐射平衡或辐射差额。 在没有其它方式交换热量时，辐射平衡决定物体的升温或降温。 当收入辐射＞支出辐射，辐射差额＞0，物体升温 当收入辐射＜支出辐射，辐射差额＜0，物体降温 当收入辐射=支出辐射，辐射差额=0，物体温度没有变化。 辐射差额或辐射平衡规律： （1）日变化：白天为正值，夜间为负值，正值转负值或负值转正值的时间出现在日落前及日出后1小时左右； （2）年变化：北半球夏季辐射平衡因太阳辐射增多而加大，冬季则相反，甚至出现负值； （3）纬度变化：地—气系统辐射差额为零的纬度在南北半球35°附近，即从北纬35°到南纬35°附近的地区内，辐射差额＞0，能量盈余，温度上升；北纬35°到南纬35°附近以南，辐射差额＜0，能量亏损，温度下降； （4）辐射差额的这种分布引起高、低纬度之间大气环流和洋流产生的根本原因。在它们的作用下，使盈余热量输送到亏损地区，使全球能量常年平均近于平衡。 5 气温（可根据情况确定为自学内容） 气温是大气热力状况的数量度量。其变化规律有： （1）气温的周期性变化： 日变化： 年变化： （2）气温的水平分布 P71（1）~（5） （3）气温的垂直分布 对流层气温随海拔升高而降低。但由于纬度、地面性质、大气环流等因素的影响，使得对流层中某些层的温度出现随高度升高而增加的趋势，这一现象叫逆温，这些气层叫逆温层。 逆温层的类型包括： 辐射逆温：近地面常因夜间地面辐射降低而降温，形成逆温层，这样的逆温称为辐 射逆温。当晴朗无云无风或微风的夜晚，地表冷却＞有效辐射，冬季强，夏季弱。 平流逆温：当较暖的空气流到较冷的地面或水面上时，也形成逆温，这种逆温叫平流逆温。冬季海上暖流空气平流到大陆上时，形成此种逆温。 下沉逆温：由于表层空气下沉、压缩、增温而形成的逆温称下沉逆温。在山地区，常因冷空气顺坡下沉至谷底，将原来的暖空气抬挤到上空，从而形成逆温，这咱下沉逆温又称为地形逆温。 锋面逆温：冷、暖空气之间的交界面（或过渡区）即是锋面。在对流中，冷暖空气相遇时，密度小的暖空气被密度大冷空气排挤在冷空气之上，因此锋面自地面倾斜于冷空气一侧，当冷暖空气温差较大时，就形成锋面逆温。 实际上，大气中的逆温出现常是几种过程同时发生，故应注意具体分析。 第15讲：（第四章第二节）大气水分与降水 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握大气的水分特征和大气降水的形成； 2 要求学生掌握大气降水的变化规律。 重点、难点：大气降水的变化规律 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 大气降水 1 湿度（humidity） 大气中的水汽含量，进入大气中的水分子，通过扩散和气流传递而散布于大气中，使大气中含水汽而具有湿度。 (1) 表示法： (a) 水汽压（e）：大气中水汽所产生的压力。e2=e0×10﹣β2 (b) 绝对湿度（α）：单位容积空气所含水汽质量（g/cm3）。α=289( g/cm3) (c) 相对湿度（f）：大气实际水汽压（e）与同温度下的饱和水汽压之比，为相对湿度。用%表示，能直接反映空气距饱和程度和大气中水汽的相对含量。 饱和水汽压：温度一定时，单位体积空气中容纳的水汽量有一定的限度，达到这个限度，空气呈饱和状态，称饱和气压。 （d）露点温度：湿空气等压降温达到饱和的温度即露点温度。 （2）湿度变化分布 (a) 相对湿度日变化通常与气温日变化相反； (b) 相对湿度高低随距海远近及纬度高低而不同. 2 .蒸发与凝结（evaporation & condensation） （1）蒸发 影响蒸发的因素有：蒸发面温度、蒸发面性质、空气湿度和风。 蒸发量一般以一层水的厚度（mm）表示。 （2）凝结 大气中的水汽达到饱和与过饱和，并且空气中有凝结核存在时，发生凝结。 满足凝结这个条件可以通过： ① 增加空气中水汽含量； ② 使含水汽的空气冷却（如绝热冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却），即降温，使之达到露点。 凝结核的起两个作用： ① 对水汽吸附作用； ② 形成液滴，有助于水汽凝结。 1）地表凝结现象 露与霜 （dew & frost）： 地面温度降低到露点以下时，水汽即凝附于地面或地面物体上。 若温度＞0℃，水汽凝结为液态，即形成露； 若温度＜0℃，水汽凝结为固态，即形成霜。 雾淞和雨淞： 雾淞是过冷的雾滴附于地面物体或树枝迅速冻结而成，多出现在寒冷高湿度天气。 雨淞是过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成。 2）大气中的凝结现象 雾(fog)： 漂浮在近地面层乳白色微小水滴或冰晶。雾的分布一般沿海多于内地，高纬区多于低纬区。雾的种类有： 辐射雾：地面辐射冷却，贴近地面气层变冷形成的雾； 平流雾：暖空气移到冷下垫面上形成的雾； 蒸气雾：冷空气移到暖水面上形成的雾； 上坡雾：潮湿空气沿山坡上升使水汽凝结而产生的雾； 锋面雾：发生在锋面附近的雾。 霾(haze)：空气中悬浮着的烟、尘等微粒。 云(cloud)：是高空水汽凝结现象。空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气升到凝结高度时，就形成云。云有不同的外貌特征。云的外貌特征不仅反映法时的大气运动、稳定程度和水汽状况，也是未来天气变化趋势的征兆。 根据云与不同上升气流的关系，可将云分成如下三大类（P79，表3-11）： a 积状云：是由于空气对流上升，体积膨胀绝热冷却，水汽凝结形成，包括淡积云、浓积云、积雨云。 形成条件：气流上升的高度超过凝区高度。 b 层状云：是空气斜升运动形成层状云，是暖湿空气沿着冷空气的斜坡滑升，也可能是暖湿空气沿地形界面缓慢滑升，形成雨层云、高层云和卷层云。 c 波状云：由于空气密度不同、运动速度不等的两个气层界面上产生波动而形成的云。在大气逆温和等温层上，空气密度和运动速度往往有较大差异，产生波状运动。包括卷积云、高积云、层积云。 云量：天气被云遮蔽的程度。根据气温、气流特点，全球分三个云量带： 1 赤道多云带 2 纬度20°~30°少云带 3 中高纬多云带 3 大气降水 （1） 条件： 当（1）雨滴下降速度超过上升气流速度；（2）雨滴从云层中降落到地面前不被完全蒸发时，表明降水的形成，须经历云滴增大的过程，这个过程有： 1 云滴凝结增长 云体上升绝热冷却，水汽输入 水汽凝结成凝华而增大﹙云滴周围实际水汽压＜云滴饱和水汽压） 云滴与冰晶共存时，冰面饱和水汽压＜水面饱和水汽压，水滴便蒸发变小，冰滴便凝华增大。 2 云集滴冲并增长 大小不同的云滴具有不同的运动速度。下降过程中，个体大者降落速度快，小者速度慢，于是大者冲并小者形成更大的云滴。 （2）类型： 根据降水的成因（上升气流特点），将降水分成： 1 对流雨：空气湿度大，近地面强烈受热，引起对流形成降水； 2 地形雨：暖湿空气前进过程中遇到高山阻碍，被迫抬升，绝热冷却，产生降水； 3 锋面雨：冷暖空气循交界面滑升，绝热冷却，产生降水； 4 台风雨：热带海洋的一种空气旋涡，暖湿空气上升，产生强度极大的降水。 （3）降水强度及其时间变化： (a) 降水强度：单位时间内的降水量为降水强度。降水量是降落在地面的雨、雪、霜、霰等，未经蒸发，渗透流失而积聚在水平面上的水层厚度(mm)。 (b) 日变化： 降水日变化受地方条件制约，可分为两个类型： 大陆型：中纬度大陆性气候条件下，午后和清晨降水量最大; 海洋—海岸型：一天只有一个最大值，出现在清晨，最小值在午后。 (c) 降水季节变化: 季节变化受纬度、海陆位置、大气环流等因素影响，全球降水年变型分为以下几种： 赤道型：全年多雨，春、秋分之后降水最多，冬、夏至之后降水量低； 热带型：赤道南北两侧，以季风雨、气旋雨为主； 副热带型：全年降水一个最高值，一个最低值 温带高纬型：受极地高压控制，气温低，蒸发弱，降水量少。 (d) 降水变率: 降水变率的大小 ，反映降水的稳定性和可靠性。降水变率小，水量丰富，反映当地水资源丰富。降水变率大，降水不稳定，反映该区旱涝频率高。 Cv=×100% （4）降水地理分布 全球有四个降水带（P83）： (1) 赤道多雨带：年降水量＞1500mm; (2) 南北纬15°~30°少雨带：受副热带高压控制，我国大部分地区属于这一纬度带; (3) 中纬度少雨带：年降水量500~1000mm。多雨原因是锋面雨、气旋雨; (4) 高纬少雨带： 湿润系数：K= 当K≥1时，湿润区 当K＜1时，半湿润、半干旱或干旱区 第16讲：（第四章第三节）大气运动与天气系统 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握不同尺度的大气运动特征； 2 要求学生掌握主要天气系统的特征及形成机制。 重点、难点：天气系统的形成机制 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 大气水平运动 1 作用于大气的力 水平气压力：存在水平气压梯度，单位质量空气所受的力水平气压力：存在水平气压梯度，单位质量空气所受的力； 地转偏向力：因地球转动使运动物体发生方向偏转力； 惯性离心力：空气作曲线运动时，受与运动方向垂直的惯性离心力作用； 摩擦力：不同气层之间，气—地之间的相互作用，产生摩擦阻力； 热力：太阳辐射分布平衡产生的热力。 2 大气的水平运动产生风 （1） 地转风： 空气作等速直线水平运动形成地转风。 白贝罗风压定律：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球北风而立，则高压在右，低压在左。 当不考虑摩擦时，地转偏向力与气压梯度力平衡，地转风的计算公式为： Vg=－· 其中：Vg为地转风风速；P为水平气压梯度力；为水平气压梯度力的差值；为两等压面间的垂直距离；为空气密度；为地球纬度。 （2）梯度风： 大气中空气做曲线运动时，作用于空气的气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力达到平衡时的风为梯度风。 （3）风随高度的变化 A 地转风随高度增加，形成热成风。 地转风速与该高度气压梯度成正比。水平气压梯度是温度的函数。水平温度分布不均导致气压梯度随高度发生变化。风也随高度发生变化。由水平温度梯度引起的上下层风的向量差，称为热成风。 注意两点： 热成风与等温线的关系同地转化与等压线的关系相似，即北半球背热而立，高温在右，低温在右；南半球相反。 地转风随高度作逆时针旋转，则伴有冷平流，作顺时针旋转，则伴有暖平流。 B 摩擦力中风随高度的变化 摩擦层中风随高度的变化，受摩擦力和气压梯度随高度变化的影响。 埃克罗螺线：把北半球不同高度上风的向量投影到同一水平面上，可得到一条风向风速随高度变化的螺旋线，即埃克罗螺线，它表示有如下三层含义： 1 北半球摩擦层中风随高度呈螺旋式分布： 2 随高度升高，风速增大，风向向右偏转 3 最终风向与等压线完全一致 二 大气环流（atmosphere circulation） 指大范围内具有一定稳定性的各种气流运动的综合现象。 水平尺度：涉及某个大地区，半球甚至全球； 垂直尺度：对流层、平流层、中间层或整个大气圈的环流； 时间尺度：数日、月、季、半年、一年甚至多年的大气环流。 表现形式：行星风系、三圈环流、定常分布平均槽脊、高空急流、西风带等大型扰动、季风环流。 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。 1 全球环流 A 全球气压带： 赤道低压带； 极地高压带； 副热带高压带：赤道上空流向两极； 副极地低压带：副热带高压带和极地高压之。 实际情况是地球表面不均匀，有巨大的陆地，且海陆交错。气压带的分布不仅因纬度而不同，而且因海陆而不同。如北大西洋和北太平洋有力地控制着北半球的气压分布状况。 永久性气压系统：海洋上的高压和低压系统，虽然位置、范围、强度随季节变化，但作为纬度气压带终年存在，故为永久性气压系统。 B 行星风系 地面盛行风的全球性形式，包括三个盛行风带： 信风带：是可以预期在一定季节海上盛行的风系。南北纬30°~35°副热带高压和赤道低压之间气压梯度形成。 西风带：南北纬35°~60°之间，副热带高压和副极地低压之间气压梯度； 极地东风带：自极地高压带向外辐散的气流。 C 径向三圈环流 在赤道与极地之间形成一个NS向的闭合环流。由于地球自转，空气运动地转偏向力便随发生作用。在地转偏向力作用下，南北半球分别形成三圈环流。 信风环流圈（Hadley 环流圈） 空气在热带受热上升到空中向高纬输送，受地转偏向力作用，气流向东偏转，出现高空西风。 空气在副热带纬度下沉分两支，一支流向赤道， 在低纬地区形成闭合环流，即信风环流圈。 中纬环流圈（Ferrel 环流圈） 从高空到地面盛行偏西风，地面附近具有指向低纬的风速分量，上层具有指向高纬的风速分量，分别与副热带高压带下沉气流和副极地低压带上升气流相结合，构成一个环流圈 极地环流圈 副热带高压带流向极地的气流在地转偏向力作用下，以中纬地区形成偏西风。当到极地低压带时，与由极地高压过来的偏东气流在60°纬度附近相遇形成极峰。暖流空气沿极峰向极地方向上滑，形成偏西气流，最后在极地冷却下沉，补偿地面流失的空气质量，于是在纬度60°附近和极地之间构成闭合环流圈，即形成极地环流圈。 高空西风带波动和急流 罗斯贝波：形成于极地冷气团和热气团的狭长交汇内，向赤道一侧形成弯曲低压槽，向极地一侧形成高压脊。 急流：冬季在北半球27°N附近的200hPa高度，风速达40m/s；夏季减弱到15~20m/s，位置也北移到42°N附近的300~200hPa之间。 2 区域大气环流—季风环流 地表海陆热力差异作用造成气压场随季节的变化，以及行星风带的季节位移作用和高大地形作用所产生的一种区域、季节性气流运动，即季风环流。较大范围内盛行风向随季节改变的现象称为季风。 (a) 一般夏季季风由海洋吹向陆地，冬季由大陆吹向海洋; (b) 夏季风由暖湿热带海洋气团或赤道海洋气团构成；冬季风则由干冷的极地大陆气团构成; (c) 冬夏盛行风向间的夹角，即季风角在120°~180°之间。 季风的区域分布： ——南亚和东南亚是世界最著名的季风区，环流特征主要表现为： 1 冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风；二者转换带有爆发性突变过程； 2 冬季东北季风是陆地吹海洋的分量，为亚洲大陆冷高压南部气流； 3 夏季印度处于热低压南侧及赤道西风北移经夺冠之地，西南气流与赤道西风叠加，形成最著名的、最典型的热带季风。——西南季风。 西南季风：冬季南亚和东南亚的东北季风，是陆地吹向海洋的分量，是亚洲大陆冷高压南部的气流。夏季印度处于亚洲大陆热低压南侧及赤道西风北移经过区。西南气流与赤道西风叠加，形成著名的西南季风。 ——东亚季风特征： 1 范围包括华东、朝鲜半岛、日本等地区； 2 冬季：冷高压偏北风；（大陆 海洋，气温为低温，干燥，少雨） 3 夏季：热低压偏南风：（海洋 陆地，气温为高温，湿润，多雨） 3 局地环流——地方性大气环流 由于局部环境如地形起伏、地表受热不均等引志的小范围气流，称局地环流。包括山谷风、海陆风、焚风等。 山谷风：大范围水平气压场较弱时，山区白天地面风由谷地 山坡，夜间由山坡 谷地，形成山谷环流。 海陆风：滨海地区，白天风从海上吹向陆地，晚间风从陆地吹向海洋，形成海陆环流。 焚风：气候受山地阻挡被迫抬升，迎风坡气流上升冷却，背风坡气流下沉，按绝热直减率增温。当空气温度达到饱和状态时，水汽凝结，气温降低，水分在迎风坡降落。气流越过山谷后顺坡下滑，绝热增温，以致背风坡气温比迎风坡气温高，从而形成干热的风，即焚风。 三 天气系统 大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统，称天气系统。多指温压场、风场中大气长波、气旋、反气旋、锋面、台风、龙卷风等。 1 气团和锋 （1） 气团及其分类 气团是广大区域内水平方向上温度、湿度、铅直稳定度等物理属性较均匀的大块空气团。水平范围是数百千米到数千千米。垂直范围由数千米可连续到对流层顶部。 分类： 按热力学性质可分为：冷气团、热气团 按地理区域分类见P99，表3-16 （2）锋及其分类 温度或密度差异很大的两个气团相遇形成的狭窄过渡区域称为锋。范围比气团小。锋面两侧空气温度、湿度、气压、风、云等气象要素有明显差异。锋面坡度越大，天气变化越剧烈。 依据移动过程中冷暖气团替代情况分为： 冷锋 暖锋 准静止锋 锢囚锋 2 气旋与反气旋 （1）气旋 气旋是由锋面上或不同密度空气分界面上发生波动形成的，占有三度空间、中心气压比四周低的水平空气旋涡。气流由四周向中心旋转。 北半球气旋空气按逆时针方自外围向中心运动，形成强大气旋，风速30m/s，直径在200~300km到2000~3000km之间。 依地理位置的不同，气旋可分为： （1）温带气旋：活动于中纬度地区，如我国华北、东北地区。主要出现在东亚、北美、地中海等地区。温带气旋：活动于中纬度地区，如我国华北、东北地区。主要出现在东亚、北美、地中海等地区。 （2）热带气旋：是形成于热带海洋上的一种具有暖流心结构的气旋性涡旋。包括：热带气旋：是形成于热带海洋上的一种具有暖流心结构的气旋性涡旋。包括： 热带低压：中心附近平均最大风力小于8级的热带气旋 热带风暴：最大风力达到8~9级者热带风暴：最大风力达到8~9级者 强热带风暴：最大风力达10~11级者 台风：最大风力＞12级者。 （2）反气旋 占有三度空间的中心气压比四周气压高的大型空气涡旋。气流由中心向四周旋转。北半球为顺时针，南半球为逆时针方向转动。 分类： 根据温压结构分为冷性（冷高压）反气旋、暖性（暖高压）反气旋。根据生成地区分为极地反气旋、温带反气旋、副热带反气旋。 第17讲：（第四章第四节）气候的形成 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握气候的形成机理； 2 要求学生掌握天气系、天气与气候之间的区别和联系； 3 要求学生掌握气候的形成因子与气候分带。 重点、难点：气候的形成 方法手段：课堂讲解 教学内容： 气候分类方法 世界各地区的气候错综复杂，各具特点，但是从形成气候的主要因素和气候的基本特点来分析，可以舍共小异，取其大同，把世界分成若干气候带和气候型。 1、 气候分类的方法——主要有实验分类法和成因分类法。 实验分类法——根据大量观测记录，以某些气候要素的长期统计平均值及其季节变化，并与自然界的植物分布、土壤水分平衡、水文情况及自然景观等相对照来划分气候类型。如柯本气候分类法； 成因分类法——根据气候形成的辐射因子、环流因子和下垫面因子来划分气候类型。一般先根据辐射、环流来划分气候带，然后再就大陆东西岸位置、海陆影响、地形等因子与环流相结合来确定气候型。如斯查勒分类法。 2、 柯本气候分类法——是以气温和降水两个气候要素为基础，并参照自然植被的分布而确定的。 3、 斯查勒气候分类法：认为天气是气候的基础，而天气特征和变化又受气团、锋面、气旋和反气旋所支配。 气团源地、分布；锋的位置及其季节变化 分为低纬气候、中纬气候、高纬气候 再根据年总可能蒸发量，土壤缺水量、土壤储水量、土壤多余水量 来确定3个气候带，13个气候型。 一、气候和气候系统 1 气候（The climate） 指某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征。既反映平均情况，又反映极端情况，是各种天气现象的多年综合。 气候与天气相区分开来： · 气候在一定时段里相对稳定，天气则瞬息多变； · 气候是长时间尺度的大气过程，天气则是瞬时/短时的大气过程； · 气候涉及整个大气圈，天气则通常指对流层里的大气物理状况； · 气候视空间尺度，可分为全球气候、区域气候、小气候，是研究大气过程中某种平均状况；而天气通常指某一局部地区的大气过程，具有多变特征。 2 气候系统（The climate system） 完整的气候系统由如下五个部分组成： 1 大气圈：气候系统的主体，最易变化、最敏感的部分。 2 海洋：海洋占地表面积的70.8%，仅100m深的表层海水即占整个气候系统总热量的95.6%。故海洋是气候系统的热量储存库。吸收80%的太阳辐射。 3 冰雪圈：陆地面积的10.6%被冰雪覆盖。冰川和冰原的体积和范围变化缓慢。它的变化既是气候变化的指示器，又对长期气候变化产生反馈。在地球热平衡中起重要作用。 4 陆地面：地面土壤作为大气微粒的重要来源之一，在气候变化中起重要作用。而土壤又会随气候和植被的变化而变化。 5 生物圈：生物圈不仅对气候变化敏感，也影响气候。 二、气候的形成 （formation of climate） 1. 气候的形成因子 气候形成的主要因子是太阳辐射、大气环流和下垫面。 （1）太阳辐射因子 太阳辐射是气候系统的能源，是大气过程的基本动力，也是主导气候形成的热能渊源。 地球有效温度 地球有效温度是大气上界吸收太阳辐射与行星地球长波辐射处于平衡时的所具有的温度。对形成现阶段气候有重要性。 与金星、火星相比，金星由于平衡温度太高，水汽永不凝结成水，火星平衡温度过低，水汽直接凝固成冰而不经过液态过程，也无液态水出现。只有地球平衡温度适合于液态水存在。 地球上的天文气候 地球表面因辐射平衡温度随纬度和季节的分布形成假想的简单 气候模式。 太阳天文辐射量主要决定于日地距离、太阳高度和日照时间等。 1 日地距离：地球过近日点时，单位面积得到的太阳辐射能比过远日点时多7%，且近日点太阳辐射强度比太阳常数大3.4%，远日点则小3.5%。这种变化使北半球冬季获得太阳辐射量大于南半球冬季；北半球夏季获得太阳辐射量少于南半球夏季。 2 太阳高度：太阳光线与地平线的夹角，即太阳高度，在很大程度上决定了太阳辐射能量的多少。 郎伯定律表明：大气上界太阳辐射强度与太阳高度正弦成正比，而与日地距离的平方成反比。 太阳高度和日地距离随纬度和时间而变。因此，不同纬度不同时间太阳辐射强度有变化，造成天文辐射总量因地因时而异，从而形成气候差异。 3 日照时间：太阳辐射量与日照时间成正相关。 （2）大气环流因子 ——大气环流调节或缓和赤道与极地的温差； ——大气环流调节海陆间的热量； ——大气环流调节全球蒸发量和降水量； ——大气环流调节海温—厄尔尼诺现象。 厄尔尼诺现象：指赤道东太平洋海水面异常增暖现角。即南美赤道附近（N4°,S4°,W150° ~ 90°之间）幅度数千公里数的海水带异常增温的现象。厄尔尼诺的实质是：大气环流与海洋流相互作用 原因：目前尚未找到确定答案，说法有： 1 太平洋底火山爆发或地壳断裂喷涌岩促使洋流变暖； 2 地球自转的年际速度不均造成。 “拉尼娜”、“反厄尔尼诺”现象，总是出现在厄尔尼诺现象之后。即是指赤道东太平洋海温较常年偏低的现象。 （3）下垫面因子（地理因子） 下垫面通过对辐射因子和环流因子的影响而作用于气候。下垫面因子使得气候既具有纬度地带性，又具有非地带性特征。表现在： ① 海陆分布影响气候 ——海上气温与陆地气温有明显差异 ——气候差异又破坏温度的纬度地带性分布，影响气压、大气运动方向和水平分布，导致出现同一纬度上的海洋性气候与大陆性气候。 ② 洋流影响气候 洋流即是大洋中任一持续不断并主要是呈水平运动的海水。它可以从低纬向高纬传输热量，又从高纬向低纬输送冷海水。 ——洋流热量输送影响大陆东西岸的气温差异 ——冷暖洋流影响其所经之地的降水量 ③ 地形对气候的影响 海拔高度、地表形态、方位等影响热水条件再分配，对气候产生影响。 ——地形对温度的影响 海拔升高气温降低 ——地形对降水的影响 水汽含量随海拔高度增加而减少。 三、气候带与气候型 1. 纬度气候带/型 （1）低纬度气候 受赤道气团和热带气团控制，全年气温高。 a) 赤道多雨气候：受赤道低带控制，盛行赤道气团，热带雨林发育 b) 热带海洋气候：受热带海洋气团控制和信风影响，降水多，无干季 c) 热带干湿气候：因赤道低压带的移动，出现干湿季节变化 d) 热带季风气候：热带季风发达，热带气旋活动频繁。 e) 热带干旱与半干旱气候 热带干旱气候：受副热带高压控制或处于信风带的背风岸：非洲、阿拉伯 热带多雾干旱气候：热带大陆西岸，多雾的荒漠可延伸到海岸带 热带半干旱气候：干旱与湿润气候的过渡 （2）中纬度气候 热带气团与极地气团互相作用的地带 a) 副热带干旱半干旱气候 热带干旱气候：是热带干旱气候向高纬的延续 热带半干旱气候：是副热带干旱区外缘 b) 副热带季风气候：副热带大陆东岸，是热带海洋气团与极地气团交替控制地带 c) 副热带湿润气候：北美大陆东岸，是墨西哥湾、南美和非洲东南海岸及澳洲东岸 d) 副热带夏干气候：地中海沿岸，加利福尼亚沿岸，澳洲南岸。冬季副热带高压南移，受西风控制，气旋活动频。温暖多雨。 e) 温带海洋气候：盛行西风，受海洋气团控制，冬暖夏凉 f) 温带季风气候：冬受温带大陆气团影响，寒冷干燥；夏受温带海洋气团或变性热带海洋气团控制，暖热多雨。 g) 温带大陆湿润气候：气温、降水与温带季见气候类似。风向、风力季节变化不明显。 h) 温带干旱与半干旱气候 （3）高纬度气候 a) 极地圈附近，盛行极地气团和冰洋气团。低温无夏，降水少，蒸散弱 b) 副极地大陆气候：受极地海洋气团和极地大陆气团影响和控制 c) 极地长寒气候：欧亚大陆和北美大陆北缘。格陵兰沿海地带，北冰洋中 d) 极地冰原气候：为冰洋气团和南极气团的源地，全年严寒。 2. 山地垂直气候带 山地气候具有明显而特殊的垂直带状变化特征。（空气稀薄；CO2、H2O、微粒减少；日照增强，温度与气压下降；地形影响） ① 最大降水高度以下的大气降水随高度增加而增加，直至超过最大降水高度，又逐渐减少； ② 最下部的基带气候带取决于山地所在地理位置。 △ 高地气候 出现在55°S~77°N之间的大陆高山高原气候。在北半球纬度地区分布较广，南半球主要分布于安第斯山脉。 3. 小气候 在较大范围气候类型的基础上，受不同的地形、地貌环境控制或下垫面性质不均，导致近地面层热量、水分状况的差异，构成小气候。 主要类型有： ① 坡地小气候：与坡面切割程度、坡向、坡度及坡地的物质组成有关； ② 森林小气候：森林对太阳的辐射削减并涵养水分而导致； ③ 水域小气候：水体热容量大，对局部气候有调节作用而致； ④ 城市小气候：人类活动加大，大气污染程度加强，下垫面性质改变。如城市大气污染物能吸收70~80%的地面长波辐射，大大加强逆辐射，使城区气温增高，形成城市“热岛”。 第18讲：（第四章第五节）气候的变化 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解地质历史时期的气候变化； 2 要求学生掌握气候变化的影响因素； 3 要求学生了解地球未来气候变化的趋势。 重点、难点：气候变化及其影响因素 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一、气候变化的史实 从时间尺度和研究方法来看，地球气候变化史可分为三个阶段，即地质时期，历史时期和近代。 1、地质时期的气候变化——指距今22亿年至1万年的气候变化，其气候变化幅度很大，它不但形成了各种时间尺度的冰河期和间冰期的相互交替，同时也相应地存在着生态系统、自然环境等的巨大变迁。地质时期的气候体现了大气、海洋、大陆、冰雪和生物圈等组成的气候系统的总体变化。 2、历史时期的气候变化 自第四纪更新世晚期，约距今1万年左右时期开始，全球进入冰后期，并有二次大的波动。一是公元前5000年到公元前1500年的最适气候期，当时气温比现在高3~4℃，一次是15世纪以来的寒冷气候，其中1550~1850年为冰后期以来的寒冷期。为小冰河期，气温比现在低1~2℃。 3、近代气候变化 近百年来由于有大量的气温观测记录，区域和全球的气温序列不必再用代用资料。尽管观测资料和处理方法不同，所得结论也不尽相同，但总的趋势是从19世纪末到20世纪40年代，世界气温出现明显的波动上升现象，40年代达到顶点，此后世界气候有变冷现象，进入60年代以后，高纬度地区气候变冷趋势更加显著，进入70年代以后，世界气候又趋暖，到1980年以后，世界气温增暖形势更为突出。 1 地质时期气候 1 生命出现之前是，地球有过三个大冰期 岩浆作用、砾极倒转、构造运动 2 地质时期的三个冰期 · 震旦纪大冰期 · C-P大冰期 · 第四纪大冰期 这三个大冰期具有全球意义，时间肯定。 2. 历史时期气候变化 历史上（在大冰期结束之后至今）出现过四次寒冷期 第一次寒冷期：距今约8~9千年，主冷期在公元前6300年前后，是末次冰期最近一次副冰期的残余阶段，称为第一新冰期。 第二次寒冷期：公元前5~1.5千年，主冷期在公元前3.4千年左右，冰川推进，称为第二新冰期。 第三次寒冷期：公元前1~100年之间，主冷期在公元前1300~830年间，称为第三新冰期 第四次寒冷期：公元1550~1850年，主冷期在1725年前后。称现代小冰期。 3　近代气候变化 通常指一二百年间发生的气候变化。始于小冰期末的冷期中，以后气温一升，在20世纪20～40年代变暖达到高峰，以后气温下降。至80年代再次回暖。 4　未来气候变化 （1）变冷说 全球变暖可能引发新的冰川期。 全球CO2含量增加，大气温度升高，从而影响温盐环流（THC） 温盐环流（THC）是发源于北大西洋的一股巨大洋流。它将非洲沿岸表层大量温暖的海水向北带到冰岛附近水域，在那里寒冷的冬季使洋流降温，含盐度增高，继而沉入海底。接着洋流向南行进，经过南美洲衙沿南纬40°附近流经澳大利亚，继而沿太平洋向北到达阿拉斯加附近，在这里水温升高，重新回到海洋表面，最终经印度洋成为暖流再次回到冰岛。 全球气温升高的背景下，如果从格陵兰和北极圈注入北大西洋的海水温度升高或水量增加，海洋表面的温暖海水将不会下沉，从而导致整个环流系统放慢速度甚至中止。即THC发生改变。 THC的改变在过去已对地球气候发生急剧变化产生影响。减弱THC可能导致地球系统在几十年内发生改变，这种改变可能威胁100年后人类的吃饭问题。 THC的中止可能带来各式各样的后果，其中一个后果是北半球出现一个新世界的冰川期。 （2）变暖说 二、气候变化的原因 引起气候变化的因素有内因和外因。内因和外因可相互转化。 内因包括：气候系统内各组分的物理状态，及它们之间的反馈作用。 外因包括：下垫面和环绕地球的太空。 1. 天文原因 ——太阳辐射强度变化 ——太阳活动的周期变化：黑子、光斑、耀斑、射电等 ——地球轨道要素变化：日地相对位置、偏心率、岁差等 2. 地理原因 ——地极移动和大陆漂移 ——造山运动：对海陆分布产生直接影响 ——火山活动：熔岩、烟尘、CO2、H2S等气体 3. 人类活动 ——人口活动 ——下垫面性质改变 ——CO2排放增加 ——其它污染物增加（热岛效应） 思考题 1.名词解释：干洁空气、太阳辐射、长波辐射、辐射平衡、沃克环流、逆温、热成风、大气环流、信风带、季风环流、西南季风、第四纪冰期、厄尔尼诺、热岛效应、气候带、大陆度； 2. 简述大气分层及大气分层结构特征。 3. 论述地—气热量平衡原理及其环境影响。 4. 气温的形成及其分布规律有哪些？ 5. 简述大气降水的形成原理和过程。 6. 什么是大气环流？ 并举例说明大气环流是如何影响天气系统的。 7. 论述气候形成的影响因子有哪些？ 8. 为什么青藏高原能对气候产生影响？ 9. 为什么小气候不能改变大气候的特征？ 10. 用实例说明区分大陆性气候与海洋性气候的标准和各自气候特征。 11. 简述纬度地带性水平气候与非地带性垂直气候的相互关系。 12. 简述气候变迁经历的几个时期和形成气候变化的原因机制。 第19讲：（第五章第一节）海洋与陆地水：水循环与水量平衡 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解地球上水的性质及分布特征； 2 要求学生掌握水循环的过程、全球水量平衡的特征及地理意义。 重点、难点：水量平衡 方法手段：课堂讲解（辅以多媒体） 教学内容： 一 水循环与水量平衡(Hydrologic cycle and its massive balance) （一）水分循环及其成因 地表水、地下水和生物有机体内的水，不断蒸发和蒸腾，化为水汽，上升至空中，冷却凝结成水滴或冰晶，在一定的条件下，以降水的形式落到地球表面。降落于地表的水又重新产生蒸发、凝结、降水和径流等变化。水的这种不断地蒸发、输送、凝结、降落的往复运动过程称为水分循环。 水分循环的产生有其内因和外因。内因是水的“三态”变化，也就是在常温的条件下，水。的气态、液态、固态可以相互转化。这使水分循环过程的转移、交换成为可能。其外因是太阳辐射和地心引力。太阳辐射的热力作用为水的“三态”转化提供了条件；太阳辐射分布的不均匀性和海陆的热力性质的差异，造成空气的流动，为水汽的移动创造了条件。地心引力（重力）则促使水从高处向低处流动。从而实现了水分循环。 整个水分循环过程包括了蒸发、降水、径流3个阶段和水分蒸发、水汽输送、凝结降水、水分下渗、径流5个环节。 水分循环通过3个阶段5个环节，使天空与地面、地表与地下、海洋与陆地之间的水相互交换，使水圈内的水形成一个统一的整体。 1 地球上的水 （1）地球上水的来源 地球上的水势是地球早期脱气作用的产物。地球早期的海洋早于地球上的生命，即早在地球上出现生命之前，地球上的海洋已基本稳定，为地球上生命的诞生和繁衍创造了条件。 宇宙来源说。 关于海洋的起源已经有多种假说。如洋壳原生说、泛大陆分离说、岩浆熔融侵入说等。 （2）地球上水的分布 水在地球上几乎无处不在。海洋、河流、湖泊、冰川是地球上水的重量储集库。水是生命的重要组成部分，也是矿物、岩石的组成部分。水是地球早期脱气作用的产物，并受地球吸引。生命活动过程中不能缺水，自然地理过程也不能缺少水。可以说，正因为有水，地球环境才变得丰富多彩，充满活力。海洋分布有地球上91% （97%）的水，河流、湖泊的水占0.3%（0.16%），冰川也是地球上的水的重要储库，分布有地球上1.6%（2.4%）的水。地球上的水量分布见表5-1。 表5-1 地球上的水量 水体储库 水量（km3） 占总水量的百分比（%） 江河 1 250 0.0001 淡水湖 125 000 0.009 盐湖和内陆海 104 000 0.008 冰盖和冰川 29 200 000 2.41 地下水 8 350 000 0.61 海洋 1370 000 000 97.3 大气水 1 300 0.001 土壤水和渗流水 67 000 0.005 2 水的性质 水是氢和氧以共价键结合的极性分子。水分子之间以氢键相连。单个水分子的三个原子以等腰三角形排。水分子的偶极结构特征和氢键结构特征，决定水与H2S、CO2、NH3、HCl等相比，具有很多异常的特征。如水的熔、沸点高，比热大，汽化热和熔化热高，表面张力大等。 水在常温下为液态。这一特征与水是强极性分子、具有氢键有关。 水还具有气态、液态、固态三态的变化。固态水、液态水、气态水的分子结构是完全不同的，固态水的水分子构成四面体结构，液态水的水分子为链状结构，而气态水水分子呈单分子形式存在。所以，固态水实际上是一种结晶矿物，单个晶体呈现为各式冰粒雪片。雪片升华直接蒸发为水蒸气。转变为液态时，水的体积减少。空气中的水蒸气超过低温空气所能保持的最大水蒸气量时，就会凝结成液态水滴。水的三种相态的变化，就是能量转化的表现。 地表水还是一种化学活性物质。可以电离产生H+、OH-。从而在表生作用过程中发挥各种重要作用。如硫化物矿物的氧化分解，碳酸盐矿物的风化分解等多种表生地球化学反应，都离不开水的参与和作用。 地球上的水是一种重要的自然资源。水的某些重要特性见表5-2。 表5-2 液态水的某些特性 性质 特征 地理意义 热容量 高于一切固态和液态物质 调节湿度变化，以水体运动传输热能 熔解热 最大 冰点时有恒温作用 气化热 高于所有其它物质 蒸汽潜热对能量和水分的输送具特别重大的意义 热膨胀 4℃时密度最大，且密度随盐度增加而下降 对水体中温度分布与水体的垂直交换有重要作用 表面能 在所有液体中最高 控制土壤与植物中水的存在状况，影响水下微粒释放 介电常数 在所有液体中最高 对无机溶解物的引力又头等重要性，能发生电离 电离度 很少 中性液体既含H+又有OH- 透明度 相对较大 对红外、紫外线的电子辐射能吸收大，表层可见光部分吸收小 水的上述特征，决定了水具有如下重要的自然地理意义： （1）水是地表唯一能以三态形式存在的物质，而且一般条件下为具有流动性质的液态； （2）水具有很高的生成热，其生成自由能在298K时达-237.14J/mol，因此水的稳定性很高，在地球演化初期炽热的温度条件下也能存留下来。而且，这一特征对控制全球气温上升也有重要的意义； （3）水的熔化热、气化热、热容特别大，熔点、沸点特别高，这使得水难于气化，使得生命物质得以在地球表面繁衍； （4）水的热容很高，能吸收很多热量，使得海洋、湖泊成为太阳热储库，从而控制地球的温度，调节气候，抑制全球气温上升； （5）水具有较大的表面张力，能够在土壤、植物、人体血管中运移、循环，成为丰富多彩的自然界中物质传输的重要载体； （6）由于自然界中水的循环，使水是一种可再生的资源； （7）水具有很强的溶解能力、亲合能力、和水解能力，使得它在自然地理作用过程中发挥各种重要作用。 3 水循环 The water circulation is the movement of water from the oceans to the atmosphere and back again. The process is driven by solar energy, and by way of evaporation, precipitation, and surface runoff (flow). 1） 水循环过程既是一个能量转化的过程，又是一个物质传输转换的过程。全球水循环是全球个圈层之间的水分交换，是自然界最基本的物质流、能量流，也是一个生物地球化学循环过程。而且全球水循环对大气和气候、土壤的形成、地貌的发育都起着十分重要的作用。 · 水循环是一个复杂的物质能量转换过程。 · 水循环系统是一个开放系统。水循环的强弱，不仅与实际有效循环水量有关，而且与循环速度有关。 · 全球水循环通量存在着年内季节性和多年年际间的变化。在冬季，大陆地表水的净输入来自海洋；而夏季，热对流是降水的主要机制，蒸发散热成为大气水分的重要来源之一。 · 水循环使各种自然地理过程得以延续，也使人类赖以生存的水资源不断得到更新和永续利用。因而对人类社会和自然都具非同寻常的意义。 2）水分循环类型 地球上的水分循环，根据其路径和规模的不同，可分为大循环和小循环。 （1）大循环：从海洋表面蒸发的水汽，被气流带到大陆上空，在适当的条件下，以降水的形式降落到地面后，其中一部分蒸发到空中，另一部分经过地表和地下径流又流到海洋，这种海陆之间的水分交换过程，称为大循环，也称海陆间循环。它是由许多小循环组成的复杂的水分循环过程。 （2）小循环 小循环是指水仅在局部地区（海洋或陆地）内完成的循环过程。小循环可分为海洋小循环和陆地小循环。 3）水分循环的地理意义 水分循环对于全球性水分和热量的再分配起着重大的作用，这种作用与大气循环相互联系而发生，从而影响了一地气候的主要方面——降水与气温。水分循环具有物质“传输带”的作用，而且又是岩石圈表层机械搬运作用以及自然地理环境中无机成分和有机成分化学元素迁移的强大动力。在水分循环过程中伴随产生了各种常态地貌和河流、地下水、湖泊等等。水分循环也是生物有机体维持生命活动和整个生物圈构成复杂的水胶体系统的基本条件，起着有机界和无机界联系的纽带作用。总之，水分循环有如自然地理环境的“血液循环”，它沟通了各基本圈层的物质交换，促使各种联系的发生。水分循环过程同时起着水文过程、气候过程、地形过程、土壤过程、生物过程以及地球化学过程等作用。 4 水量平衡 根据“物质不灭定律”，所谓水量平衡，是指任一区域(如一个流域)在任一时段（如一年）内，其收入水量等于支出水量和区域内蓄水变量之和。 （1）全球水量平衡 水量平衡是水循环的数量表示。依质量守恒定律，全球或任一区域水量都应保持收支平衡。高收入则高支出，低收入则低支出。降水量、蒸发量和径流量作为水循环的三个重要环节，是决定水量平衡的三个重要因素。 全球年水量平衡见表（5-3）P130. 表5-3 全球水量平衡 因素 水量 / km3 海洋降水量（PO） 382 000 海洋蒸发量（E0） 419 000 陆地降水量（PC） 106 000 陆地蒸发量（EC） 69 000 进入海洋的径流量 37 000 来自陆地蒸发的陆地降水量（EC1） 12 000 来自海洋蒸发的陆地降水量（EO1） 94 000 来自陆地蒸发的海洋降水量（EC2） 57 000 来自海洋蒸发的海洋降水量（EO2） 325 000 从全球水量平衡可以看出，全球水量平衡特征： ① 海陆降水量之和等于海陆蒸发量之和，全球水量保持平衡，基本上长期不变； ② 海洋蒸发量提供了海洋降水量的85%和陆地降水量的84%，海洋是大气水和陆地水的主要来源； ③ 陆地降水量只有11%来源于陆地蒸发，说明大陆气团对陆地降水的作用不及海洋气团的作用； ④ 海洋蒸发量大于降水量，陆地蒸发量小于降水量。海洋和陆地最后通过径流达到平衡。 ⑤ 无论是海洋还是陆地，不同纬度的降水量和蒸发量有差别。赤道水分过剩；副热带高压（10°～40°N、S）蒸发超过降水；40°～90°N、S降水又超过蒸发，两极地区降水和蒸发均小。 对于一个地区（水体或储库），一定存在来水量等于出水量和蓄水量之和的关系。因此，人们可以采取措施来调节来水量、出水量和蓄水量三者之间的关系。实现水资源的开发利用。 人类活动集中在陆地上。各种生产活动，特别是农业生产紧密依赖于水分的正常供应。所以，陆地特别是干旱地区的水量平衡关系，尤其重要。 （2）中国水量平衡特征 （A）水量输入 中国的水汽主要来自东南海洋和印度洋。来自东南海洋的水汽向西北方向移动，大气降水向西北方向减少。来自印度洋的水汽随西南季风向东北方向输送，但遇到山地高原阻挡，大部分在西南地区形成降水，仅小部分进入内陆形成降水。 另外，我国西北部分地区有西风流带来的大西洋水汽。北冰洋水汽借北风流进入我国北缘地带，但因气温低，水汽含量少，由此引起的降水也少。 （B）水量输出 我国陆地面积的56.7的地面径流最终汇入太平洋，总面积的6.5的地面径流汇入印度洋，另有0.53%的地面径流汇入北冰洋。 我国西北地区和北方地区大部蒸发作用强烈，常年干旱。 (3) 水量平衡的意义 对于一个地区（水体或储库），一定存在来水量等于出水量和蓄水量之和的关系。因此，人们可以采取措施来调节来水量、出水量和蓄水量三者之间的关系。实现水资源的开发利用。 人类活动集中在陆地上。各种生产活动，特别是农业生产紧密依赖于水分的正常供应。所以，陆地特别是干旱地区的水量平衡关系，尤其重要。 南水北调工程： 三峡工程：三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程。整个工程包括一座混凝重力式大坝，泄水闸，一座堤后式水电站，一座永久性通航船闸和一架升船机。三峡工程建筑由大坝、水电站厂房和通航建筑物三大部分组成。大坝坝顶总长3035米，坝高185米，水电站左岸设14台，左岸12台，共表机26台，前排容量为70万千瓦的小轮发电机组，总装机容量为1820千瓦时，年发电量847亿千瓦时。 防洪：“万里长江，险在荆江”。荆江流经的江汉平原和洞庭湖平原，沃野千里，是粮库、棉山、油海、鱼米之乡，是长江流域最为富饶的地区之一，属国家重要商品粮棉和水产品基地。荆江防洪问题，是当前长江中下游防洪中最严重和最突出的问题。三峡水库正常蓄水位175米，有防洪库容221.5亿立方米。对荆江的防洪提供了有效的保障，对长江中下游地区也具有巨大的防洪作用。      发电：三峡水电站装机总容量为1820万kW，年均发电量847亿kW·h。三峡水电站若电价暂按0.18～0.21/（kW·h)计算，每年售电收入可达181亿～219亿元，除可偿还贷款本息外，还可向国家缴纳大量所得税。 三峡电站：世界最大的电厂      航运：三峡工程位于长江上游与中游的交界处，地理位置得天独厚，对上可以渠化三斗坪至重庆河段，对下可以增加葛洲坝水利枢纽以下长江中游航道枯水季节流量，能够较为充分地改善重庆至武汉间通航条件，满足长江上中游航运事业远景发展的需要。 水涝与水慌： 思考题： （1）用水量平衡方程式，分析黄河断流的影响因子。 （2）能否依赖水量平衡方程式阐明某地增加可利用水量的具体措施？ 第20讲：（第五章第二、三节）海洋与海水运动 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解海洋的起源、海水成分特征等方面的知识； 2 要求学生掌握海水运动的类型、特征及其地理意义。 重点、难点：海水的运动 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 海洋及其特征 1 大洋 地球表面连续的广阔水体称为大洋。大洋是远离大陆，面积广，深度大，较少受到大陆影响的水域，大洋具有独立的潮汐系统和洋流系统，水域的理化性质比较稳定。 世界大洋分四部分：太平洋，大西洋，印度洋和北冰洋。各大洋的基本情况见表5-4。 2 海 大洋边缘因为接近陆地而或多或少地与大洋主体相分离的水域部分。海总是与陆地（大陆、岛屿）相联系。从属于洋或者是洋的组成部分。 有如下几种海（依地理标志及其与大洋的分离情况） · 内海或地中海：几乎四周都被陆地包围。 · 边缘海：位于大陆边缘，以半岛或岛屿与大洋或邻海相隔。 · 外海：虽位于大陆边缘，但与洋有广阔的联系。 岛间海：由一系列岛屿所环绕形成的水域，称为岛间海。 表5-4 世界大洋情况 大洋 面积(km2) 平均深度(m) 最大深度(m) 太平洋 179.68 4300 11033 大西洋 93.36 3626 9218 印度洋 74.91 3897 7452 北冰洋 13.10 1205 5220 3. 海水的物理化学性质 A 组成： 海水是含有多种溶解固体和气体的水溶液。其中H2O占96.5%，其它占3.5%。海水中发现的元素达80余种。见教材表4-3（P133）。主要为Cl、Na、Mg、S、Cu、K、Br、C、Sr、B、 Si、F 等及其其它微量组分。 表5-5 海水的元素组成 元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L) Cl 18980 Br 65.0 Li 0.17 Na 10561 C 28.0 I 0.06 Mg 1272 Sr 8.0 Mo 0.01 S 884 B 4.6 U 0.003 Ca 400 Si 3.0 Ag 0.00004 K 380 F 1.3 Au 0.000004 海洋处于稳定状态的表现之一，就是溶解于海水中的化学元素，其以溶解态由陆地径流进入海洋的速度，大约等于其自海洋水中释出并沉淀变成沉积物的速度。 （1） 不同的化学组分在海水中的停留时间是不同的。钙的停留时间约800×104，钠的停留时间最长，约为26000×104铁的停留时间短，只有0.14×104。 （2）溶解气体主要为O2和CO2。海洋水的化学成分以及悬浮物的分布，在水平方向和垂直方向上均有变化，这与物质来源、洋流运动、以及不同水层的溶解度不同等因素有关。 深层水由于温度低，压力大，因而水中溶解CO2的含量较高。而溶解的含量增加，则使海水能溶解更多的碳酸盐岩。 B 盐度 海水中全部溶解固体物质的量与海水重量之比。常用g(固体物)/kg（海水质量）表示。 盐度=0.03+1.805×氯度 盐度=34.6+0.017（E-P） 其中E表示蒸发量，P表示降水量 C 颜色 温度 密度 透明度 （自学内容） 二 海水的运动 作用于海水质点上的力包括：重力、温度梯度力、密度梯度力、风力、地转偏向力、海底地形起伏力、地质作用力（如地震和火山作用力等）。 A 大洋环流 海水沿着一定方向有规律的运动即是洋流。因洋流在大范围水域常构成圆环状，故又称环流。 （1）成因： 风是洋流的主要动力，此外，地球偏转力、海陆分布、海底起伏、地质作用等也导致或影响洋流。如地球偏转力使洋流在N半球发生右偏，S半球发生左偏。大陆障阻使洋流不能做到环绕地球流动，岛屿与大陆突出可使洋流发生分支。 （2）类型： 按成因特征分如下几个类型： ① 摩擦流：盛行风对水面的摩擦力作用，以及风在波浪逆风上所施加的压力，迫使海水向前运动，产生摩擦流。 受科里奥利力影响，流向与风向并不一致，N半球流向偏于风向顺时针方向旋转，在S半球偏逆时针方向。偏角随深度增加而增加，但洋流流速随深度增加减少。当达到某一刀深度时，流速只为表面流的1/23，这个深度称为摩擦深度。 ② 重力-气压梯度流：包括倾斜流，密度流和补偿流。 倾斜流：海面因增水或减水而形成的坡度，引起海水流动。 密度流：因温度、盐度不同或所含悬浮物不同而造成的水体密度差异，驱动海水在垂直方向上产生流动，即密度流，又叫垂直流。 ③ 浊流：是含大量悬移物质的海水，顺海底运移产生的密度流。密度流在流动过程中对海底有刻蚀作用，随时间推移，可形成海底峡谷。浊流停止流动导致其所含悬浮物沉积，形成浊流岩。 按水温分： 暖流：温度高 寒流：温度低 （3）洋流模式 ① 顺时针亚热带环流 北半球0°～30°N间为东北风，引起上层水流向西北。30°～60°N间为西南风，引起上层水流向东南。 ② 亚极地环流 30°～60°N西南风使上层水流向东南60°～90°N的东北风使上层水流向西北。导致60°中心形成一个低凹，受地转偏向力和大陆阻碍，最终产生一个低凹形的反时针环流，即亚极地环流。 ③ 赤道环流 北半球0°～30°N的东北风和南半球东南风，上层水流必然向外流动。围绕赤道低压系统，北半球部分洋面最终呈反时针方向，而南半球则呈顺时针方向。从而形成两个赤道环流。 南半球除其有赤道环流外，同时存在亚热带环流和亚极地环流。但环流方向与北半球相反，前者为反时针，后者为顺时针方向。 （4）洋流分布 上述各种形式的洋流中，亚热带环流分布最广，亚极地环流和赤道环流分布较少。 · 亚热带环流分布： · 北太平洋环流 （教材图4-12，P142） 北大西洋环流 南太平洋环流 南大西洋环流 印度洋环流 · 亚极地环流：在北太平洋亲潮和阿拉斯加流 北大西洋亚极地环流：挪威流，伊尔明格流，东格陵兰流，拉布拉多流。 · 赤道环流：以太平洋发育最完好。 B 大洋水团及其环流 大洋中具有特别温度和盐度值的、性质相同的大团水体，即水团。 几个重要的水团： ① 南极底层水团：邻南极大陆海域，冬季温度极低。低温核上覆冰层使那里的海水具有其它大洋所没有的海水密度，导致海水下沉并沿洋底流向赤道，甚至远达40°N地域。在印度洋中到处可见到南极底层水团。 ② 北大西洋深层水团：形成于格陵兰岸处，其中一部分是伊尔明格流和格陵兰流的辐合区。其密度较南极底层水团低，在流向南大西洋并在直抵60°S的过程中，跨越南极底层水面之上。 ③ 欧洲地中海水团：形成于西地中海北部，因冬季冷却和非洲北部干燥空气引起的蒸发而形成。在离开地中海后，平均密度面深度1500m，该水团是侵入大西洋的重要来水团，因其密度大，对北大西洋深层水团上部有强烈影响。 ④ 太平洋深层水团：普遍流动缓慢，来源有：南极底层水团、大西洋和印度洋混合形成的环南极水团。 第21讲：（第五章第四、五节）海平面变化与海洋环境 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握海平面变化的原因及其地理意义； 2 要求学生了解海洋资源功能和海洋环境特征的基本知识。 重点、难点：海平面变化的原因及地理意义 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 海平面变化 海洋表面有波浪起伏，还有潮涨潮落，永不信息地变动着。 海平面的全称叫平均海平面。平均海平面是一个计算值（验潮仪记录数值平均），而不是一个实例值。平均海平面是一个具指示意义的综合指标，其指示意义在于： ① 它是洋盆容积和海洋水量的函数； ② 海洋平面是地球表层系统中，大气与海水之间物质和能量交换的界面与基面，也是陆地地貌发育的基面； ③ 是地球形状的显示。 （1）引起海平面变化的因素 从秒、分、小时为单位，到地质历史的万年为时间单位，记录不同时间尺度海平面的变化有不同的变化特征和升降规律。引起海平面变化的主要因素也不同，见表5-3. （2）海平面变化的表示方法： 海平面变化常用海平面变化曲线表示，横坐标为时程，纵坐标为高度。 海平面变化曲线有三类： ① 示意性海平面变化曲线；如某一时段海平面相对较高。 ② 地方性相对海平面变化曲线。 ③ 全球性海平面变化曲线：包括a、地方性相对海平面变化中剔除地面升降变化分量所得海平面变化曲线；b、估算陆地海平面变化与海水量的增减而编制的海平面变化曲线。 表5-3 引起海平面变化的主要因素（不同时间尺度） 时间尺度 主要因素 小时（h） 气象（风） 周日（c） 潮汐、地震、气压 周年（a） 气象（气温、降水、蒸发）、水文 102a 气候（冷暖周期）、大地水准面变化、水温变化 103a~104a 冰川均衡、大地水准面变化 105a~106a 海底扩张、海盆干涸、造山运动 ＞106a 原生水、孔隙水、地球膨胀 （3）海平面变化的地理意义： 海平面上升已引起各国政府的广泛关注，海平面上升对人类生存的自然环境可产生各种危害，主要体现在： ① 沿海地区大片低洼地被淹没，威胁人类陆地活动空间范围，如果海平面上升，世界上很多岛国将可能从地球上消失。 ② 加剧风暴潮灾害：海平面上升使水深与潮差加大，海浪与潮流作用加强。海岸侵蚀作用加强，地面较高损失等，使风暴潮发生频率和危害强度都增加； ③ 加剧洪涝灾害：海平面上升使河流侵蚀基准面抬高，加强了河流下游的淤积作用，使沿海地区泄闸排水能力下降，从而加剧洪涝灾害的发生； ④ 引起咸潮的入侵； ⑤ 降低工程建筑的防御功能。 总之，海平面上升，并不是一件好事。 二 海洋资源与海洋环境（自学内容） 1 海洋资源 矿产资源（金属、能源矿产等）、生物资源、水动力资源、水资源等。 2 海洋环境——死亡之海 UNEP报告（2006年）显示；目前全世界大约有死亡之海200个（2004年为149个）。死亡之海是由于海水缺氧所致。由于人为活动加强，化肥、工业与生活废水等的排放增加，使得海洋中氮、磷等有机质含量增加，促使海洋中浮游植物大量繁殖，一旦浮游植物死亡，就会被细菌分解，细菌对浮游植物的分解会消耗大量的氧气。从而威慑鱼类、海草等其它生物的生存，最终破坏全球食物的供给。 第22讲：（第五章第六节、七节）河流与湖泊 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解河流与湖泊的基本知识； 2 要求学生了解河流、湖泊沉积物的地理环境意义。 重点、难点：本节没有难点内容 方法手段：课堂讲解 教学内容： 四 河流与湖泊 1 河流 A、水系流域 河流是陆地表面依赖重力顺槽形凹地向低处流的线性水流。其水源来自大气降水，冰雪融化，湖泊沼泽等地表水及地下水。 河流沿途接纳多个支流，并形成复杂的干支流网络系统，即水系。 某个水系的汇水范围称该水系的流域，简称某河流域，如长江流域。 较大的河流可分河源、上游、中游、下游、河口等五个部分，河源是河流的发源地。河口是河水的出口处。上游、中游、下游是从河源到河口之间的三个河段，它们有着不同的水文地貌特征。 （1）水系的形成 水系是一定的岩层构造、沉积性质和新构造应力场的反映。水系形成通常为树枝状、格状、长方形三类。 （2）河流横断面 总落差：河源与河口的高度差。 落差：某一河段两端的高度差。 比降：单位河长的落差，常以小数或千分数表示。 河流纵断面有四个类型：直线型——全流域比降接近一致 凹型——河流比降大，向下游递减，平滑下凹形纵断面 落型——上有比降小，下游比降大 折线型——各段比降无规律变化 流量：单位时间内通过某过水面的水量，即流量（m3/s） 测出流速和断面面积，即可得出流量 ：断面面积 ：平均流量 →水位流量关系曲线→利用水位资料求出流量 实际工作中，常绘制另一种曲线，流量过程线，以横坐标表示时间，纵坐标表示流量，连接各坐标点，即得Q=f(t)曲线，即流量过程线。 B、河川径流 （1）径流形成：集流过程 停蓄阶段→漫流阶段→河槽集流阶段 （2）径流计量单位： 流量 径流总量 （为时间年，月） 径流模数M ，单位时间单位面积上产出的水量（m3/akm2） （为流域面积，km2） 径流深度，流域面积除流域一年的径流总量，即流域深度。 （W、F都化为㎜） 径流系数：一定时间内径流深度与同期降水量之比。 降水量大部分消耗于蒸发和下渗，则越小 降水量大部分形成径流，则越大 径流系数（K） 任何时间段的径流值Mt，Qt或Yt等与同时段平均值Mo，Qo，Yo之比 （3）径流变化 （4）特征径流 C 河流的分类 河流的几何特征，是反映了塑造河口若干因素间的一种准平衡状。这些影响因素是河流的降坡，横截面特征及流量，沉积载荷特征，河水流速等。河流的类型随这些因素的变化而变化。 一般按平面形态，可将河流分成： （a）游荡性河流（网状河流）：河床降坡大，河身不固定，迁移很快，呈分枝状或网状。形成特征地貌是河心滩。河流的河谷较直，弯度低。在洪水期夹带泥沙量很大，但平均夹沙量却很少。 （b）蛇曲河流（曲流河）：河床降坡小，河身比较固定。由于侧向迁移作用，使河身呈弯曲状。当河流弯曲很厉害时，出现袭夺现象，并形成牛轭湖（遗弃的旧河道）。最主要的沉积物是变滩沉积，很少河心滩沉积。搬运量比较稳定。 （c）平直河流：是上两种河流的过渡类型，少见。 D 河流沉积类型 凡流水的侵蚀、搬运与堆积作用所形成的地貌形态特征，称为流水地貌。不同的流水地貌及流水地貌的不同单元，都反映了特定的沉积作用及不同的沉积物类型。 河流的沉积分两类： 河流底层沉积 河流顶层沉积 （1）河流底层沉积: 又称河流下部旋回沉积，主要是推移载荷侧向加积作用的产物。包括河床底部滞留砾岩沉积、边滩沉积和心滩沉积三类。 —— 河床滞留砾岩沉积 沉积物粒度变化大，除悬移的粉砂，泥质等组成上部沉积旋回的物质外，砂是主要的停积对象。由于水流的冲刷和分选作用，细的物质不断被搬走，而粗的砾石则残留在河床底部，呈透镜体产出。特点如下; (a) 砾石成分复杂，主要是陆源的砾石； (b) 以粗的砾石为主，砂质成分较少； (c) 砾石有明显的定向排列，扁平砾石最大扁平面倾向河流上游； (d) 常位于河流沉积物底部，向上过渡，为心滩或边滩沉积、 ——边滩沉积 边滩是蛇曲河最主要的地貌，是河床侧向迁移作用的必然产物。河水在河道中呈螺旋状前进，并不断对外岸冲刷侵蚀，由于横向环流将河流中的搬运物到内岸沉积下来。河流不断侧向迁移，浅滩不断增长发育，形成边滩。 （边滩）底流侧向运动中的强度是逐渐减弱的，因而引起搬运物的机械分异作用。在边滩下部，即较靠近河心的部位，沉积较粗的碎屑颗粒，远离河心的边滩上部，沉积较细的碎屑颗粒。 边滩的沉积厚度近似于河床深度，其宽度则取决于河流大小。 特点： (a) 沉积物矿物成分较复杂，不稳定的矿物成熟度低的岩屑砂岩和长石砂岩常较发育。 (b) 发育交错层理 (c) 砂体明显呈板片状，砂体底部一般都发育一个冲刷面。 ——心滩沉积 是游荡性河流的典型沉积特征。 沉积是从高水位时期开始，，由于推移物质的沉积，使原来水下较小的心滩向两旁及下游下游方向扩大。同时也减小两旁河道的宽度，使河道变得窄宽相间，并向侧岸侵蚀。也使河道变深。 沉积物组成更复杂，矿物成熟度更低。 层理类型多种，代表性层理有槽状交错层理。 （2）河流顶层沉积，即河流上部旋回沉积。 主要是河流悬移载荷的垂向加积作用的产物。包括：堤岸沉积、决口扇沉积、半沟冲填沉积，河漫湖泊、牛轭湖沉积、岸后沼泽沉积等。 （3）河流沉积物的鉴别标志： a) 具有明显的向上变细的半韵律粒度结构，韵律底部发育有底冲刷现象； b) 砂体呈透镜体产出； c) 砾石成分复杂，有较多的陆源外来砾石。砂岩、粉砂岩中不稳定的矿物组分较多，矿物成熟度较低； d) 砾石和交错层理具有明显的定向性和指向性，砾石呈叠瓦状排列； e) 层理发育，类型丰富，代表性的层理有：板状交错层理，槽状交错层理。 水位：河流中等一标准基面或侧沿基面上的水面高度叫做水位。 平均水位：单位时间内水位的平均值。 平均高（低）水面：各年最高（低）水位的平均值。 相应水位：河流各站的水位过程线上，下游站在同一次涨落水期间位相相同的水位。 流速：水质点在单位时间内移动的距离。它决定于纵比降方向上水体重力的分力与河岸和河底对水流摩擦力之比。 等流速比式：V=C R为水力半径，即过水断面与水浸部分弧长之比； I为河流纵比降； C为系数，为不确定值，可决定于河床粗糙度、深度。过水断面形状等。通过实验确定C值，最常用的计算公式： ① 满宁公式 C= n为河槽粗糙系数（表4-6，P154）； R为水力半径。 ② 巴甫诺夫斯基公式： C= X=2.5~0.13-0.75 (-0.10) (4) 河流分段： 源头、上游、中游、下游、河口等五段。 (5) 流域特征对河流的影响： 流域面积、流域方向、干支流长度、河网密度 河流横断面：垂直于流向并以河床以下界、水面为上界的断面。为河流的横断面。河流横断面有“V”形、“U”形等。 (6) 河流水文指河流水的物质、能量、静态、动态及其功能特征的描述。 主要指水位、水头、水温、水源、水体颜色、流速、流量、含沙量、输沙量等物理水文信息和许多水化学信息。 (7) 河流水源的定量估计 为准确地从河流总水量中划分出地表径流和地下径流，需要从河流的流量过程线中，把各种形式的补给分割出来。故河流水源的定量估算，也就叫流量过程线的分割。 a 直线分割法 步骤：提出河流流量过程线→找出流量过程经最低点A→自A引一水平线将于流量过程线B→AB即分割地表水和地下水。 注意其优缺点和改进办法。 b 退水曲线法 四、湖泊沼泽（自学内容） 第23讲：（第五章第八、九节）地下水与冰川 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生了解地下水、冰川的类型及特征； 2 要求学生掌握冰川的分布，理解冰川对地理环境的影响。 重点、难点：冰川的分布及其地理意义 方法手段：课堂讲解 教学内容： 五 地下水 地下水概述 地下水，就是埋藏在地面以下，土壤、岩石空隙中的各种状态的水。地下水包括气体状态、固体状态、液体状态等形态。而液体状态的地下水又可分为润湿状态、薄膜状态、毛细管状态和自由重力状态等。各种状态的地下水是彼此互相联系的，并在一定条件下可以互相转化。 地下水是河流补给来源之一；也积极参与水循环；也是人类一项宝贵的自然资源，它可直接作为都市给水、灌溉用水、工矿业用水的水源；在某些地区，深层地下水含有较高的矿物质成分，如食盐、芒硝、钾盐、碘、演等，可以提炼作为化学工业的原料；有些矿泉具有医疗上的作用；地下热水又可利用来发电；地下水对农作物生长也有很大影响，如地下水水位过高易产生盐渍化，不利于农作物生长；地下水还往往能导致局部的动力地质地貌现象，如山崩、滑塌、陷穴、溶洞等，对厂房建筑、水利、交通建设等都有极大的影响，若过量的开采和不合理利用地下水，则会造成地面沉降，地下水源遭受污染等。 1、地下水的化学成分： （1）气体成分： 生物化学成因气体：微生物分解CH4，CO2，N2，H2S，O2和重碳氢化合物 空气成因气体：由空气进入岩石圈和地下水，N2，O2 化学成因气体：化学反应生成的气体：CO2，H2S，HCl，N2，CH4，H2，H2S 放射成因气体：He，Re，Th，Ar，Xe等 （2）离子组分：Cl-,, 2、矿化度与硬度 （1）总矿化度：指水中离子，分子和各种化合物的总含量（g/L）； （2）硬度：水中Ca、Mg离子的总量（Mg2++Ca2+）。 3、类型 按埋藏条件，可分为上层滞水、潜水、承压水三大类。按储存空间的种类，分孔隙水、裂隙水、岩溶水。 1) 上层滞水 存在于包气带中局部隔水层之上的重力水。 2) 潜水 埋藏在地表下第一个稳定隔水层上具有自由表面的重力水。 3) 承压水 充满两个隔水层之间的水称承压水。 六 冰川 冰川是陆地上由终年积雪积累演化而成，是具可塑性、能缓慢自行流动的天然冰体。现代冰川覆盖的总面积达1622.75万km2，占陆地总面积约10.9％，其中南极和格陵兰岛面积占1465km2,我国冰川面积4.4km2,全球冰川总储量为 2 406.4万km3，约占地表淡水资源总量的68.96％，其中约 99％分布在两极地区，是地球上重要的水体之一。 1 冰川的类型 陆地上的冰川个体规模相差很大，形态各异，形成时代也不同，性质和地貌作用也有明显差别。通常根据冰川形态、规模及所处地形，把冰川分成如下类型： （1）山岳冰川： 主要分布在中低纬山区，雪线较高，冰的积累区不大。冰川的形态严格受地形限制。依形态又分如下几种： ① 悬冰川：依附在山坡上，面积< 1km2，对气候变化反映十分敏感； ② 冰斗冰川：发于在冰斗（椅状洼地）中，面积可达 10km2，常有一个陡峭的谷壁，那里以常发生雪崩和冰崩。 ③ 山谷冰川：冰斗冰川溢出冰斗进入山谷，形成山谷冰川。主要是由于有利的气候条件，雪线下降所致。 （2）大陆冰川： 指极地高纬地区大面积厚度逾千米的冰体。如格陵兰和南极冰川即为大陆冰川。大陆冰川曾经占据广阔的面积，但目前只发育在两极地区。由于面积和厚度巨大，冰流不受下伏地形的影响，自中央向四周流动。冰流之下常掩埋巨大的山脉和洼地。 （3）高原冰川： 是大陆冰川与山麓冰川之间的过渡类型发育在起伏和缓的高地上。 （4）山麓冰川： 数各山谷延至山麓并铺展或汇合而形成扇形的宽展冰体。如阿拉斯加沿岸的马拉斯冰川，是由12条山谷冰川汇合而成的山麓冰川。 2 冰川的运动 冰川的运动受冰川本身的厚度、冰川下伏地面的粗糙度、倾斜坡度、冰川表面坡度，以及冰舌前缘阻挡情况等因素所控制。冰川运动就是冰川物质借助自身重力并克服各种阻碍因素而发生的运动。对产品品种运动的研究于100多年前在瑞士实测了山谷产品品种的物质运动。发现： a) 冰川边部和底部冰川物质的运动速度比其中心的运动速度要慢； b) 一般产品品种物质每天移动几厘米或几十米、上百米，夏季稍快，冬季稍慢； c) 产品品种表面的最大运动速度出现在粒雪线所在高度附近； d) 降水丰富的山地冰川的积累、运动、消融流通量降水稀少的山地冰川大得多； e) 冰川冰除上述常年性运动外，还有突然性快速运动，即脉动。 冰川形体运动：即冰川形体的空间量度发生变化。 3 地球上冰川的分布 全球冰川面积1550×104km2，占总面积的10%以上。冰川总体积（2400~2700）×104km3。 全球冰川集中分布在两极地区。其中南极大陆是世界上冰川最集中的地区。北极地区的冰川包括格陵兰岛、加拿大极地岛群、斯匹次卑尔根群岛。 亚洲冰川主要分布在兴都库什山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山、青藏高原、天山和帕米尔。 欧洲冰川主要分布在斯堪的纳维亚、阿尔卑斯山。 北美洲冰川主要分布于阿拉斯加和加拿大。 南美洲冰川主要分布在新西兰 非洲是全球冰川最少的大陆，冰川面积只有23km2 雪线：多年积雪区和季节积雪区之间的界线，即雪线。雪线不是几何学上的“线”，而是一个带。在这个带内，年平均固体降水量恰好等于年融化量和蒸发量。雪线以上年平均降水量超过年融化量和蒸发量，固体降水才能不断积累，形成终年积雪；雪线以下，正好相反，不能形成终年积雪。 气温、降水量和地形是影响雪线高度的三个主要因素。 4 冰川对地理环境的影响 1) 冰川本身是自然地理要素之一，能形成独特的冰川景观； 2) 规模较小的冰川对局部地区气候产生影响； 3) 巨大的冰川则对全球气候发生影响； 4) 冰川的扩展，将大大增强地球的反射率，促使地球变冷，影响气团性质和流动特征； 5) 冰川对水循环发生作用； 6) 冰川对植物分布、土壤发育、动物分布产生影响； 7) 冰川作用改变地表形态。 思考题： 1. 名词解释：雪线、粒雪、山谷冰川、山麓冰川、大陆冰川、高原冰川、冰斗、水量平衡边缘海、CCD线、洋流、浊流、大地水准面 2. 试述雪线高度的环境特征指示意义及其对水资源利用的实际意义。 3. 试述冰川的类型不同，其所指示的自然地理环境有何差异？ 4. 简述冰川对地理环境的影响？ 5. 海水运动对称地球环境有何贡献？ 6. 试述海平面变化的原因机制和百年来海平面变化的动态和趁势。 7. 分析大陆-海洋-大气三者之间物质和能量的传输相互作用过程及其对气候的影响？ 第24讲：（第六章第一节）地貌：地貌的成因与类型 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握地貌的成因类型； 2 要求学生掌握地貌的地理环境意义。 重点、难点：地貌发育与岩石、大气、水等地理要素的作用关系 方法手段：课堂讲解 教学内容： 地貌是固体地壳的表面形态，如突起的山地和高原，平坦的平原，凹陷的盆地和海盆等等。地貌与组成它的岩石有着密切的依存关系，两者共同构成了岩石地貌体。地貌是大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互作用的产物，它反过来又影响着各个圈层的发展变化。地貌学即是研究固体地球表面高低起伏的物质组成、形态特征、空间结构及其发生发展规律的一门学科。 地貌学研究的核心问题是在某种力的作用下，地表物质的运动及其变化。 一 地貌的形成因素 地貌是在营力、构造、岩石和时间等作用下形成的。 1、营力因素 营力是地貌形成的动力，它又分为内营力(内力)和外营力(外力)二种。内营力是由地球内部放射能和重力能所引起，它使地壳发生垂直运动、水平运动、褶皱运动、裂断运动、岩浆活动、地震活动以及重力作用等。内营力力量十分巨大，对地貌的影响也最为深刻，世界上的巨型和大型地貌主要是由它所造成的，但它的作用过程除火山和地震之外都非常缓慢。 外营力主要是由地外太阳能所引起，它产生岩石风化作用、流水作用、风力作用、冰川作用、海洋作用、生物作用等。这些作用表现得十分明显和迅速，产生的地貌则以中小型为多，而且都叠加在巨、大型地貌之上。由于外力明显地受气候带(区)影响，所以地貌也就具有气候的地带性，如湿润热带地貌带，它是以化学风化作用、流水作用、喀斯特作用及热带海岸生物作用等为显著。 此外，在地貌形成过程中，人类作用是不可忽视的，随着科学的发展，这种作用将显得越来越为重要。例如劈山开路，建造机场，围海造陆，开凿运河，修筑堤坝等等。为了经济建设和军事需要，建造新地貌，改造原地貌已非困难之事。 按地貌的营力不同，可把地貌分为构造地貌(即内力地貌)和外力地貌二大类。后者又可细分为重力地貌、流水地貌、喀斯特地貌、风成地貌、冰川地貌和海岸地貌等。 2、岩石因素 岩石是形成地貌的物质基础，不同的岩石，其矿物成分、结构和构造等物理性与化学性质不同，它们都会影响到岩石的软、硬和抗蚀强度，从而进一步影响到地貌形态。如坚硬结晶质的花岗岩，重结晶的石英岩，矿物硬度高的石英砂岩等，抗蚀力都很强，多造成高山峻岭；软弱的岩石如页岩、泥岩、泥灰岩等，抗蚀力差，只能形成低矮的丘陵。此外，具有可溶性的碳酸盐类岩石(如石灰岩)、硫酸盐类岩石(如石膏岩)、卤盐类岩石(如盐岩)等则造成特殊的喀斯特地貌。 3、构造因素 地质构造是反映地壳运动和岩石构造的地质体。它的规模有大小之分，性质上有活动与稳定之别。不同的构造对地貌发育影响甚大。例如板块构造的边界，是活动的构造带，地貌上多出现庞大的褶皱山地(汇聚型)或大裂谷(分离型)。而板块的内部，构造较稳定，地貌上多为平原、台地或低山丘陵。又如岩层紧密褶皱的地区，地貌上多成为高山深谷，而岩层平缓的地区，多属构造台地。 4、时间因素 地貌是时间的产物，它随时间变化而不同，即“随时而变”。如原来的高原或高山，随时间的推移，会侵蚀成低山或丘陵。因此地貌有早期、中期和晚期之分。一般由外力作用为主所形成的地貌，所需时间较短，如一条沟谷只需数年或数十年即可生成；但由内力形成的地貌大多数需要很长的时间，少则百万年，多则超过千万年，如喜马拉雅山的生成，至少也有3000多万年的历史。 由上可见，地貌是营力、岩石、构造和时间的综合产物。由于这些因素在世界各地分布不同，所以就造成了千姿百态的地貌。 二 地貌的类型 1 山地 （1）山地的要素：山顶、山坡、山麓 （2）山地地貌 极高山 >5000m 高山 3500~5000m 依高度分 中山 1000~3500m 低山 <1000m 2 平原 海拔 低平原：地势低而平缓，地割程度和地割密度小 高度 高平原：地势较高，地割相对强烈 平坦平原 形 倾斜平原 态 凹形平原 起伏平原 处 熔岩平原 地 喀斯特平原 类 冲积平原 型 海成平原 三 地貌在地理环境中的作用 1 导致地表热量重新分配，使温度分布状况复杂化 地貌温度分异： · 山地阳坡与阴坡温度不同 · 高原与平原温度不同，表现出偏向极地的特点 · 迎风与背风坡温度差异 · 山地与高原形成“冷岛”，山谷、盆地形成“热岛” 2． 改变降水分布格局 山地迎风坡湿润气候上升凝结使降水集中于迎风坡，背风坡则成为雨影响区。 山地总降水量在一定范围内高于附近平原，导致山地成为湿润多雨中心和半干旱的“湿岛”而盆地则成为“干岛”。如喜马拉雅山、天山与祁连山则是干旱区内湿岛的典型，吐鲁番盆地可代表河谷的“干岛”。 地貌对热量和降水的影响，导致自然景观的重大变化。 3． 地貌影响生物的分布和分带 4． 地貌引起自然地域的分异 5． 地貌引起土壤类型的分化 第25讲：（第六章第二节）风化作用与岩石地貌 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握风化作用的类型及其与地貌发育的关系； 2 要求学生掌握岩石地貌的特征及其地理意义。 重点、难点：风化作用与地貌发育的关系 方法手段：课堂讲解 教学内容： 一 风化作用 The phenomenon of weathering includes all the physical and chemical processes wherely minerals and rocks alter so that they are more nearly in equilibrium with a new set of environmental conditions. 1 物理风化 · 冰冻：岩石裂隙中，水浸入或渗进后，降温，水体积扩大（9%），从而对岩石产生很大的作用力，反复作用导致岩石破裂、解体； · 应力（压力释放）：负荷及应力变化，裂隙、节理扩大； · 昼夜温度变化莫测：岩石热胀冷缩，不同矿物的胀缩不均匀； · 岩石裂隙中盐类结晶 · 植物根系挤压、穿透、机械破碎。 2 化学风化 发生各种化学反应导致岩石化学性质的根本其物理性质也发生改变。常见的反应有： · 氧化还原反应（改变矿物元素的迁移能力、存在形式溶解度） 4FeS2+15O2+10H2O＝4FeO(OH)+8H2SO4 · 水解反应: 2KAlSi3O8+CO2+H2O＝Al2SiO5(OH)4+4SiO2+K2CO3 · 水合反应:Fe2(SO4)3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2SO4 CaSO4+2H2O＝CaSO4·2H2O 2Fe2O3+3H2O+2Fe2O3+3H2O · 溶解反应：Ca2++2F-＝CaF2(电离反应) · 离子交换反应：M-2Na++CaSO4＝Na2SO4+M-Ca2+ 这种阳离交换的结果使粘土岩由典型的海相含Na型转变为陆相含Ca型。 3 生物风化 生物释放的CO2、微生物、生物残体分解过程中形成的可溶性化合物均促进岩石风化。 4 风化壳（weathering mantle） 风 风化残积物：化学性质稳定未经负化的物质：自然元素、氧化物、硅酸盐等构成 化 次生矿物：粘土矿物及Fe-Al含水氧化物、高岭土、蒙脱石、水云母 产 可溶性物质 物 风化壳是风化产物残留原地覆盖于母岩表面的残积体或堆积体。 1）特征： 1 空间分布不连续，厚度差异很大； 2 组成物以粘土、碎屑为主，可能包括少量残留液体； 3 结构疏松，无层理； 4 完整的风化壳可进行风化带划分。 2）类型： · 按形成时代 1 古风化壳：地质历史时期形成 2 现代风化壳：第四纪以来形成的风化壳 · 按性质 1 富铝型：主要分布于热带、Al？？高，Fe-Al分离强 2 富硅铝铁型：分布于热带、亚热带，Fe-Al分离差，发育高岭土类矿物 3 残积？屑型：高寒区和极旱荒漠区 · 按母岩 1 花岗岩风化壳 2 玄武岩风化壳 3 碳酸盐风化壳 二 岩石地貌 岩石是构成地貌的物质。岩石的组成、结构构造、产状等对岩石风化作用、地貌形态特征及其发展变化、地貌结构、地貌的类型有重要影响。但以往地貌分类中没有岩石地貌的提法。从地貌发育是组成地貌形体的物质运动出发，地貌形态特征本身就是其物质组成特征的显示。故岩石地貌被一些学者（R.S.Chorley,M.J. Selby等）所重视。 1 砂质岩石地貌 砂质岩是出露较广的一种沉积岩。常见的砂质岩石有石英砂岩、长石砂岩或长石石英砂岩、杂砂岩等。其中石英砂岩是石英含量>90%的砂岩；长石砂岩/长石石英砂岩是石英<75%长石>25%的砂岩；杂砂岩是石英<75%，长石<10%，多为基底胶结。 砂质岩的矿物组成、胶结成分、层理构造、破裂构造的发育程度等是决定地貌塑形的主要因素。 1 硅质胶结的砂岩，抗风化能力强，节理稀疏，常构成悬崖、单石山山脊、高耸的山丘等。如原来的紫金山，湖南的张家界 2 铁质胶结的砂岩渗透率腐败现象孙女育。厚层的铁质胶结砂岩区常发育陡峭的悬崖和深邃的谷地。如张家界砂质峰林 3 钙质胶结的红色砂岩和砂砾分布区，遭受强烈的侵蚀和溶蚀作用后，形成由方山、岩峰、龙脊、赤壁、岩洞、巨石、峡谷等组成的独特山水景观。如广东丹霞山区的丹霞地貌，湘西南的莨山丹霞地貌等。 2 火成岩地貌 火成岩地貌特征取决于火成岩的岩性、产状等。最突出的火成岩地貌是火山锥、火山口、熔岩台地，熔岩丘陵、熔岩高原盆地、熔岩岛礁、熔岩礁链等。 侵入岩因上覆岩层被长期剥蚀而出露南面 ，一般情况下，脉岩在地表构成岩脊石岭 ，花岗岩构成柱状山丘、象形奇峰、深邃谷地、飞瀑跌水及巨块堆砌等。如黄山、天柱山、衡山等。 3 可溶性岩石地貌（喀斯特地貌，见后述） 4 生物岩石地貌 生物岩种类多，但直接构成可购的地貌类型的生物岩类并不多见，常驻机构见的是珊瑚礁。珊瑚是一种生物，生长于浅水、暖水（18~36℃），正常盐度（27~40‰）、光照的浅海环境。大量的珊瑚聚集成群体，并在生长时分泌CaCO3，将自己与下面的死珊瑚残体胶结在一起，有的造礁珊瑚与红藻连结成坚固的骨架，从而形成块状的珊瑚礁体。 第26讲： 流水地貌与喀斯特地貌等 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握流水作用与地貌发育的关系； 2 要求学生认识流水地貌、喀斯特地貌的基本特征； 3 要求学生理解不同地貌类型与地理环境之间的关系。 重点、难点：地貌类型与地理环境的关系 方法手段：课堂讲解 教学内容： 三 流水地貌 1 河谷地貌 河谷作用导致坡面流水与沟谷流水参与下形成的狭长凹地，即河谷地貌。 山地河流的谷底胎记有河床、平原盆地河流谷底发育河床与河漫滩。形成不同的地貌特征。 V形谷或峡谷：河流发育初期，或河流上游地区，河流以下蚀作用为主，而形成V形谷或峡谷； 河弯与交错山嘴：侧蚀作用，凹岸冲刷与凸岸堆积形成连续的河弯与交错山嘴； 河流下洲，河弯扩展，山嘴坦平，谷地堆积形成河漫滩。 2 河床与河漫滩 河床是蛱水期河水淹没的河槽，河漫滩则是汛水期淹没而平水期露出水面的河床两侧的谷底。 深槽与浅滩 深槽是河流刻蚀作用形成的位于河道弯曲地段。 浅滩是河床的堆积物形成。 边滩与河漫滩 弯曲河床水流在慢离心力作用下趋向凹岸，形成表流向凹岸而底流向凸岸的横向环流。产生环流，导致凹侵蚀，侵蚀物又被带到凸岸而堆积，从而形成边滩。 边滩促进环流，并随河谷拓宽而扩大，进而发展成河漫滩。 3 心滩与江心洲 当河床横剖面形态不规则时，水流被分为两股或多股主流线，从而形成复式环流。泥沙在河底受两股相向底流作用的地段堆积而形成心滩。心滩淤积高度超过中水位即形成江心洲。 4 三角洲 1 河口三角洲 河入流海口，河流与海洋共同作用下，由河流携带的泥沙在河口地陆上和水下快速堆积形成的、平原形态近似三角形的堆积体。 无论是平面还是剖面上，三角洲都可分为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲带； 依形态，三角洲可分为四类：鸟足状、尖头状、扇形状、多岛型。 2 洪积扇 干旱、半干旱地区季节性或突发性洪流在出口比降突减，水流分散，水量减少而形成扇形堆积地貌。 常年径流形成的类似扇形地貌为冲积扇。其实二者并无明显区别。 5 河流阶地 谷底因河流下切而抬升到水位以上，并呈阶梯状分布于河谷两侧，即形成河流阶地。可分为：侵蚀阶地、堆积阶地和基座阶地三类。 新构造运动，气候变化，海平面变化等都可导致阶地形成。 6 河谷类型与河流劫夺 河谷类型（自学） 一条河流溯源侵蚀而导致分水岭外移，即河流劫夺（袭夺）。 四 喀斯特地貌 喀斯特(又称岩溶)地貌是由喀斯特作用而成的一种奇文现象总称为喀斯特。喀斯特(Karst)原是南斯拉夫西北部的一个石灰岩高原名称，那里发育着各种石灰岩喀斯特地貌。19世纪末，南斯拉夫学者司威直（J.Cvijic）就借用该地名来形容石灰岩的地貌、水文现象，并为后来世界各国所通用的专门术语。我国在1966年第一届喀斯特学术会议上，曾提出将喀斯特改称为岩溶，作为Karst的同义语。1988年由全国自然科学名词审定委员会公布的《地理名词》，仍定名为喀斯特。岩溶作为又称。 我国对喀斯特地貌的认识历史悠久，早在800多年前的宋代《梦溪笔谈》(沈括)、《桂海虞衡志》(范成大)和《岭外代答》(周去非)中已有记载。但最著名的是明代徐霞客(1586-1641)的《徐霞客游记》，它详尽地记载了我国西南的云、黔、桂及湘西等地喀斯特区的地质地貌及水文状况，成为我国早期著名的喀斯特地貌学著作，比欧洲最早的喀斯特地貌学研究还早250多年。 可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的10.2％。在我国裸露的可溶性岩(碳酸盐类)面积为90.7万／km2，占全国面积的9.4％，主要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路南石林皆著名于世。 1喀斯特作用的化学过程 喀斯特作用主要是水对可溶性岩石的化学溶解和沉淀作用，其次是机械的崩塌、侵蚀及堆积。这些作用有的在地表，有的在地下。 水的化学作用过程，可以石灰岩(CaCO3)为例，当水中含有CO2时，它与水化合成为碳酸，电解出H+离子，而H+离子与CaCO3(石灰岩)化合后产生HCO3— 离子，同时分解出Ca2+离子。化学反应式如下： CO2+H2O→H2CO3→H++ HCO3— H++CaCO3→H CO3—+Ca2+ 综合反应式是：H2CO3+CaCO3→Ca2++2HCO3— 石灰岩溶解后产生的离子在水中成为溶解质，随水带走。但上述反应是可逆的，当水中游离的CO2减少时，化合的CO2就要向相反方向转化，使水中碳酸含量减少，溶液达到饱和状态，从而引起CaCO3的重新沉淀. 2喀斯特作用的因素 (1)气候因素 包括降水量、气温和气压等方面 (2)生物因素 产生溶解岩石的酸类，有来自矿物的分解、火山的喷发、有机物的燃烧及分解、动植物的呼吸及微生物的作用等方面。其中的有机成因产生的CO2及其所造成的溶蚀强度约占生的CO2及其所造成的溶蚀强度约占总溶蚀强度的49％以上(据L．Jakucs)。以云南省西双版纳土壤中CO2含量为例，它比一般大气中CO2的含量(0．03％)高20—200倍不等(表6．11)。这都与生物作用有密切关系 (3)岩石因素 包括岩石的可溶性及岩石的构造等二方面的影响。 3 地貌类型 a) 石芽与溶沟：石芽是溶蚀沟间的凸起部分，是蚀余产物。高大的石芽形成石林。溶沟是岩石溶蚀后在岩石表面下留下的沟槽。 b) 岩溶漏斗 c) 落水洞 d) 溶蚀洼地 e) 溶蚀盆地与平原 f) 峰丛、峰林、孤峰 g) 溶洞与地下河 h) 暗湖 4 发育过程 地壳上升→地表溶蚀地貌→独立的洞穴系统→统一的系统→准平原化 5地域特征 热带湿润气候：CO2有机酸含量高，岩溶作用强烈，溶蚀洼地，岩溶盆地，岩溶平原，峰林地貌发育； 亚热带季风气候：喀斯特丘陵、溶蚀洼地发育； 温带季风气候：干旱区地下水蓄SO42-，岩溶作用发育，形成洼地、溶沟和浅洼地。 第27讲：其它地貌类型（冰川地貌、黄土地貌、海岸与海底地貌部分为自学内容） 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生认识冰川地貌、黄土地貌、海岸与海底地貌的基本特征； 2 要求学生理解不同地貌类型与地理环境之间的关系。 重点、难点：不同地貌类型与地理环境的关系 方法手段：课堂讲解 教学内容： 五 其它地貌类型 1 风化地貌 （1）准平原 准平原是湿润气候条件下，地表经长期风化和流水作用形成接近平原的地貌形态。 发育过程：（P205~206） （2）山麓 干旱、半干旱的气候条件下，坡面洪流不断搬运风化碎屑而使山坡保持原有坡度平行后退，山体逐渐收缩时在山麓形成大片基岩夷平面，即山麓面。 2 活动构造地貌 （1）新构造运动及其作用 近现代沿处于明显构造活动状态的构造现象，有人理解为第四纪以来发育的构造现象；有人理解为第三纪以来的构造现象；还有人理解为近万年来仍有活动变化的构造现象。 活动构造主要包括活动背斜、活动向斜和活动断层。它可以通过重复的变形测量来提示活动性。地震活动岩浆活动常与活动构造活动相伴随。 · 活动构造对全球地貌轮廓起着决定性作用 北美西部沿海一系列隆起和盆地的形成； 西太平洋一系列岛弧与大陆之间的海沟分布； 山地、高原、平原地貌的显著区别是长期构造运动强度作用所造成。 全球范围内的高山深水是新第三纪以来不断增大的。 · 新构造对全球地理环境演化与区域地理环境特征的孕成有极深刻的影响 北半球南亚与西美高原隆起导致了低层大气的季风环流； 青藏高原导致了东亚季风环流； 山西高原、秦岭和青藏高原的崛起导致了中国北方大片厚层黄土堆积。 （2） 构造地貌 构造地貌指与岩层和构造运动十分相契的地貌类型和地貌系统。 （3） 构造地貌的类型 板块构造地貌 · 洋中脊的扩张、增生，形成有序排列的洋中脊、深海盆地、深海沟、岛链及海底高地； · 活动大陆边缘出现深海沟、陡峻的大陆坡、陆地边缘弧形山系组合，沟—岛弧—盆地组合； · 大陆板块内部发育大陆裂谷、断块隆起（山地、高原）、断陷盆地、褶皱山地等。 活动褶曲地貌 陆上活动褶曲山系，弧形展布，弧形山顶突出方向表示推挤作用方向； 活动拗陷地貌形成盆地、内海、海峡等，如洞庭湖等。 活动断层地貌 断层崖、断层谷、断层山、断陷盆地。 火山、地震地貌 3 黄土地貌 黄土是灰黄色质地均一的土状堆各，分布于大陆中纬度地带。在我国，黄土集中分布在北纬34°~45°的地带，在黄河中下游组成有名的黄土高原（海拔800~2000m）。 （1）黄土的特征 1 含有较多的易溶盐类如CaCO3，3~10%以上）；矿物成分混杂，矿物种类多达数十种，并多较不稳定易风化；矿物白粉病 径集中在0.05mm~0.005mm之间。 2 黄土结构松散，发育孔隙和垂直节理； 3 黄土多分布在干旱沙漠区的外围。 (2)黄土的生成时代和成因 黄土的成因，有残积说、水成说和风成说等多种学说，但以风成说为主。以我国西北黄土为例，证据 ①黄土颗粒由西北向东南变细，厚度逐渐减薄 ②黄土的矿物成分具有高度的一致性，与当地的下伏基岩成分无 ③黄土披覆在高度不一的各种地貌之上 ④黄土中含陆生草原动物和植物化石，并埋藏着古土壤层，表示非水成产物。 （3）地貌特征 黄土侵蚀后，形成黄土区特有的地貌类型，借用当地名称叫“塬”、“土梁”、“ 峁”、“坪”，黄土的沟谷发育也很特殊。 (1)沟谷地貌 (2)沟间地貌 1)黄土塬 2)黄土梁 3)黄土峁 (3)潜蚀地貌 1)黄土碟 2)黄土陷穴 3)黄土桥 4)黄土柱 黄土塬：是大面积的黄土平台，单个塬面积可达2000~3000km2，塬面即为黄土高原地面，倾斜一般不到1°，边缘部分可外倾达5°，四周为短小支沟切入而呈花瓣状。 黄土土梁：是长条形黄土高地。有的是平顶土梁，宽几百米，长数千米；有的土梁倾斜，沿土梁脊有较大的倾斜和起伏，两侧倾斜可达5°~10°，土梁坡倾斜15°~35°。 黄土峁：孤立贺穹状的小山丘，若干黄土峁排列为和缓起伏的土梁峁，即黄土丘陵。 坪：是黄土地区沟谷底部黄土覆盖的阶地和平台 黄土较易被流水侵蚀而发育沟谷，形成千沟万壑。 黄土谷坡地貌发育为崩塌/滑坡和泻溜。 4 冰川地貌 冰川具有改造地球表面形态的巨大力量，其塑造地貌的过程主要是通过冰川运动实现的。 冰川作用： 1）冰蚀作用 2）搬运作用 3）堆积作用 常见的冰川地貌有： （1）冰蚀地貌 有冰斗、槽谷、峡湾、刃脊、角峰、羊背石、卷毛石，冰川磨光石、悬谷、冰川三角面。 （2）冰碛地貌 冰川遗留的各种堆积物总称为冰碛。主要的冰碛地貌有：冰碛丘陵、侧碛堤、终碛堤、鼓丘等。 （3）冰水堆积地貌 有冰水扇、冰水河谷沉积平原、季候泥、冰砾阜与冰砾阜阶地，锅穴、蛇形丘等。 （4）冰石地貌 有冰瀑、冰裂隙、冰川弧拱、冰石河、冰石湖、冰蘑菇、冰塔林等。 （5）冰缘地貌（冻土地貌） 1 石海与石河 2 构造土 3 冰胀丘和冰椎 4 热融地貌 冰川地貌对人类活影响： 1）冰蚀地貌的影响 大陆冰川作用的中心区，冰蚀强烈，地面岩石裸露或半裸露，现代风化层很薄，加上寒冷的气候，对动植物生长与繁殖极为不利。但冰蚀湖盆区，却有利于水上航运的发展，如北美洲的五大湖区是沿岸许多城市的交通枢纽。又如北欧的冰蚀湖，往往有水道相通，或开凿运河后使湖泊相连，成了水道网的一部分。不少湖盆内还堆积了厚层的泥炭层，可作为工业燃料开采。 2）冰碛地貌的影响 更新世的大陆冰川的冰碛地貌面积大，分布广，如今欧洲的英、荷、德、波、俄等国广大地区都是冰碛地貌地区，其中欧洲大平原实质上就是由各种冰碛丘陵及冰水平原组成。土地的组成物质较粗，以沙砾为主，透水性强，丘陵只适宜于林业、果园或牧地，丘间平地或冰水平原，才是农业所在地。在丘陵中，终碛垄和蛇形丘又常常成为公路或铁路的天然路基。例如由圣彼得堡到赫尔辛基的铁路就是建立在终碛垄之上的。又如在中欧，串通威悉河、易北河、奥得河、维斯瓦河的东西走向的运河，也是以终碛垄之间的低地作为修筑运河的地形基础的。 5 风沙地貌 （1）风蚀地貌 1 风棱石和石窝 2 风蚀柱和风蚀蘑菇 3 风蚀洼地和风蚀盆地 4 风蚀残丘和雅丹地貌（魔鬼城） （2）风积地貌 沙丘 思考题： 1． 名词解释：剥蚀作用、内力作用与外力作用、活动构造、断层崖、断层三角面、岩石地貌、喀斯特、溶洞、珊瑚礁、三角洲、地貌系统、河床与河谷、准平原面、洪积扇、冲积平原、冰斗、雅丹地貌、丹霞地貌、河漫滩、泥石流、大陆架与大陆坡、弧？盆地 2． 地貌发育的本质是什么？ 3． 举例说明什么是活动构造地貌，什么是岩石地貌？ 4． 分析建设大坝（如三峡大坝）将使河流地貌地貌发育哪些主要变化？ 5． 以实例说明，地貌在地理环境中的作用有哪些？ 6． 简述海底地貌的类型和特征/ 地貌的类型有哪些，及其对地球环境的影响？ 7． 论述风化作用在岩石地貌、河流地貌、风蚀地貌、海岸地貌等地貌类型发育过程的作用。 8． 简述内动力地质作用与地貌形成的关系？ 9． 论述地壳活动—大气环流—大洋环流对地貌形成的作用机理？ 10 冰川对地球环境的影响。 第28讲：（第六章第一节）土壤：土壤的物质组成及特征 课时：2课时 课型：理论教学 目的要求： 1 要求学生掌握土壤的物质组成特征； 2 要求学生认识土壤物质组成之间的相互作用； 3 要求学生了解土壤与地理环境之间的关系。 重点、难点：土壤物质组成之间的相互作用 方法手段：课堂讲解 教学内容： 土壤总览 土壤是自然环境中各种因素相互作用的产物，是地理环境派生的自然体。同时，它也是自然地理环境的一个组成要素。是结合无机界和有机界的纽带，是联系其他要素的关键环节；或者说土壤在整个自然环境中起着重要的作用；或者说土壤是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物；或者说土壤是自然环境中物质循环和能量转换的主要环节和活跃的场所。为什么？ （1） 为陆生植物：营养物质、立地条件； （2）为河水、海水：盐份等物质； （3）形成沉积物、沉积矿床； （4）与大气圈进行热量和物质交换。 所以说土壤在自然地理环境中起着重要作用. 一 土壤的物质组成与特征 土壤是由固相、液相、气相等三相物质组成的。它们之间四相互联系、相互转化和相互作用的有机整体。其中，固相组成包括矿物质有机质及一些微生物。液相物质主要是水分和一些有机和无机。气相成分则主要是O2、N2和CO2及气相H2O 和其它成分。 1 物质组成 固体物质是土壤最基本的成分，可以说是整个土体的骨骼和躯体。1、土壤矿物质和有机质：其中占绝大多数的通常是矿物质颗粒，有机质也有一定的比例；2、土壤水分与空气：在土壤的固体颗粒之间，有大量空隙的存在。充填于空隙中的是空气和水分（确切地说是溶液）。空隙中气、 液两者的比例并非是固定不变的，经常随外界天气和其他因素的改变而彼此消长。 A 土壤矿物质 土壤矿物质——土壤中的无机物质，源于岩石的风化作用，它在大小和组成上都是多变的。从起源来说，土壤矿物质包括：岩石碎屑（detritus）、原生矿物（primary mineral）、次生矿物（secondary mineral）三个部分。 ⑴ 原生矿物： 土壤中的砂粒和粉砂粒几乎都是原生矿物。岩屑进一步分解破坏、矿物集合体分散后的产物；在形态上它们是单独的矿物晶体，但在成分上和结构上与原始母岩中的矿物一致，没有产生性质的变化。 原生矿物多是一些抗风化能力较强的矿物，如石英和某些长石类矿物。原生矿物的晶体相对较大，在土壤中多以砂粒和粉砂的形式出现。 ⑵ 次生矿物： 原生矿物化学风化或蚀变后的新型矿物，是在疏松母质发育和土壤形成作用进行时，由不稳定的原生矿物风化形成的，多属粘粒一级，如铝硅酸盐粘粒（高岭石、蒙脱石、伊利石等）和铁、铝的氧化物等。 （3）土壤中的化学元素： 地壳中已知的的90多种元素及其同位素在土壤中都存在。但其含量较多的包括O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Ti、K、P、S 及Mn、Zn、 B、Mo等一些微量元素。其中O、Si、Al、Fe含量最高，若它们依次分别以 的形式存在，则三者之和占土壤矿物部分的75%。 一般地，土壤颗粒物质越粗，其含量越高，而则较少。颗粒越细，则相反。 B 有机质（organic matter） （1）组成： 土壤有机质是土壤中动植物残体微生物及其分解合成的物质。其含量随少，但对土壤理化性质和肥力影响较大，它是植物微生物活动所需养分和能量的源泉。 土壤有机物包括：非特殊性有机物：为动植物残体及其分解的中间产物，占10~15%。 土壤腐殖质：为特殊类有机质，占85~90%。 其化学组成包括：碳水化合物，含氧化合物，木质素，含P-S 化合物。 （2）形成过程： 土壤有机质的形成包括两个过程： 矿质化过程：动植物残体——简单氧化物CO2、H2O、NO2、N2、NH3 及其它矿质。 腐殖化过程：动植物残体的分解或中间产物，进一步在微生物的作用下，缩合聚合成一系列黑褐色高分子有机化合物，重要产物有：黄色富里酸（溶液）棕色胡敏酸（沉淀） （3）对土壤肥力的作用： 土壤有机质对土壤肥力的作用有： ① 含营养元素和多种微量元素，可供植物吸收利用； ② 具较强的代换能力，能吸收植物养分，以免淋路滤流失； ③ 有机酸氨基酸是络合剂，与Ca 、Mg 、Fe、 Al形成稳定性络合物，从而提高无机盐的溶解性； ④ 羧酸与金属离子形成络合物的能力强，有活化土壤微量元素的作用； ⑤ 有机质是胶体或胶团，具有缓冲土壤酸碱化的能力； ⑥ 腐殖质是胶结剂，可改良土壤结构性能，改进土壤的耕性； ⑦ 有机质色暗，吸收并导热性，有保温作用。 C 土壤水分 土壤水分是土壤组分和肥力的重要因素。土壤水分存在与土壤空隙中。 （1）来源： 来源于大气降水，地下水灌溉用水。水汽的凝结也会增加土壤中少量水分。土壤水分有又通过蒸发植物吸收和蒸腾渗漏径流而部分或充分消耗。 （2）水分平衡： 土壤水分的收入和消耗使土壤水量相应变化的情况，即水分平衡。 △水=水收入—水支出 （3）类型： a) 吸湿水：土壤颗粒表面张力所吸附的水汽分子。植物不能吸收。 最大吸湿水：当土壤空气相对湿度达到饱和，土壤吸湿水达到最大值，即最大吸湿水。 b) 毛管水：为毛管空隙中毛管力吸附保存的水分。毛管水为自由液态水，是土壤中植物利用的有效水分。 有两种：毛管上升水：为地下水沿毛管上升而存在与土壤毛管空隙中的水分。 毛管悬着水：由降水和灌溉保存在土壤上层毛管中的水分。与地下水无联系。 毛管水的运动有：毛管力小处向毛管力大处运动； 从粗毛管向细毛管运动； 从溶质浓度低处向浓度高处运移 c) 重力水：沿土壤非毛管空隙向下移动的多余水分。是土壤水分含量超过田间持水量（当毛孔悬着水达到最大值时的土壤含水量）时形成的。 D 土壤空气 土壤空气是指土壤空隙中存在的各种气体混合物。土壤空气来自大气。其组成与大气基本相似，以O2、 N2 、CO2 、H2O（g）为主要成分。但在质和量上与大气有所不同。如下表所式： 表6-1 土壤空气组成 土壤空气 大气 CO2 0.15~0.65% 0.33% O2 10.36~20.73% 20.96% N2 78~86% 78.1% H2O（g） >70% <4% 二 土壤的形态结构 土壤结构（soil structure）——土壤中的颗粒大都通过某种胶结物质相互联接组合在一起，形成较大型的团聚体。这种由基本颗粒聚合形成的团聚体就称为土壤结构。进行土壤的粒组分析时首先要用物理和化学的方法破坏土壤结构。 土壤的形态结构是土壤及其剖面的外部形态特征，如土壤剖面构造、土壤颜色、质地结构、结持性、空隙度等。 1 土壤剖面： （1）自然土壤剖面： 土壤剖面即是地表垂直向下的土壤纵剖面，即完整的垂直土层序列，是由性质 和形态都有明显差别的土层重叠在一起构成的。 土壤剖面的土层呈水平状，是成土过程中物质发生淋溶淀积迁移和转化形成的。 即形成土层或称土壤发生层。 国际土壤学会（1967）提出把土壤剖面划分为：有机层（O）腐殖质层淋溶层淀积层 母质层和母岩层等六个主要发生层，而一般兼有两种主要发生层特性的土层称为过渡层，如AB层BC层BA层CB层等。 （2）耕种土壤剖面 土壤耕种剖面构造与自然剖面不同，主要有以下层次： 耕作层（表土层）：属人为表层类，包括灌淤表层，堆垫表层和肥熟表层。厚度＞15cm，而灌淤表层厚度多在50cm。特点：受人为活动影响，土性疏松，结构良好，有机质含量高，颜色较暗，肥力水平高。 犁底层（亚表土层）：位于耕作层之下，厚度10~20cm，呈层片状结构，紧实，腐殖质含量较上层减少。 心土层（生土层）：受耕作影响较少，定积作用明显，颜色浅。 底土层（死土层）：几乎未受耕作影响，根系少，土壤未发育，保留母质特征。 2 土壤的一般形态特征（P240~242） 1 颜色； 2 质地：指土壤组合特征； 3 结构：指土壤颗粒胶结情况，有团粒结构，块状结构，核状结构，柱状结构，枝柱状结构，片状结构等； 4 松紧度：疏松和紧实程度； 5 孔隙：颗粒之间的空间； 6 干湿度：水分含量情况； 7 新生体：指土壤发育过程中物质重新淋溶定积和聚积的产物； 8 侵入体：外界进入土壤的特殊物质。 三 土壤组成物质之间的相互作用 1 土壤质地（soil texture） 土壤是由大小不同的土粒按不同的比例混合而成的，不同粒级的土-粒混合在一起表现出的土壤粗细状况，构成土壤的机械（物理）组成，称土壤的质地。 土壤质地——土壤中不同大小的分散颗粒的组成比例。 1 质地分类（P245，表6-1，图6-4及P247，表6-4）； 一般来说，土壤的质地可以归纳为三大类型： 1）砂质土类 2）粘质土类 3）壤质土类 2 土壤质地影响土壤水分、空气和养分的分配和转化； · 质地与有效水溶量之间有密切关系； · 质地不同，毛管水传导度不同；砂土、砾土低，粘土亦低。孔隙适中的土壤毛管上升速度最大； · 质地影响土壤结构类型（P247，倒数二段）。 2 土壤胶体 土壤胶体是指土壤中粒径在1~100mum之间的高度分散的物质。土壤颗粒的分散和凝聚，离子的吸附与交换，酸碱性，缓冲性，粘结性和可塑性等都与胶体有直接的关系。 （1）种类 1 矿质胶体：包括次生硅酸盐、简单Fe、Al氧化物，SiO2等； 2 有机胶体：包括腐殖质、有机质、蛋白质及其衍生等大分子化合物； 3 复合胶体：土壤中有机胶体与无机胶体通过各种键力相互结合的胶体。 （2）性质 1 巨大的比表面积和表面能 2 带电性。大部分土壤胶体带负电荷，少部分带正电荷或多两性胶体； 3 分散和凝性：土壤胶体呈溶胶和凝胶两种形式存在，二者可相互转化，由溶胶转入凝胶，即凝聚作用；由凝胶转入溶胶，即为消散作用。 （3）离子交换 土壤胶体表面与溶液介质中电荷符号相同的离子相交换 阳离子交换：土壤中带负电荷的胶粒吸附阳离子与土壤溶液中的阳离子交换，可逆，平衡 阴离子交换：土壤中带正电荷的胶粒吸附阴离子与土壤溶液中的阴离子相交换，可逆，并很快达到平衡。 3 土壤溶液 土壤中水分及其所含溶质的总称为土壤溶液。有如下几类： （1）类型： 1 降水及其在土壤中接纳的O2、CO2、N2等溶解气体； 2 无机盐类：Ca、Mg、K、Na、NH4+等的硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和磷酸盐类； 3 有机化合物类：单糖、多糖、有机酸、蛋白质及其衍生物； 4 无机胶体类：各种粘粒矿物和Fe、Al的氧化物； 5 络合物质，如Fe、Al有机化合物。 （2）性质： 1 浓度低，一般为200~1000mg/kg，很少>1000mg/kg 2 渗透压力小于1Pa，属于植物可以吸收利用的稀薄不饱和溶液 3 是多相分散系的混合液，具有酸碱反应，氧化还原反就和缓冲性能。 ——酸碱反应： 土壤酸度有两类： 活性酸度：土壤溶液中H+浓度所致辞；PH值 潜在酸度：土壤胶体吸收H+和Al3+所致，这些酸离子被其它阳离子交换转入土壤溶液才显示其酸度。 ——氧化-还原反应 氧化剂m++n电子——还原剂m-n 土壤矿物质与有机质转化，多属于氧化还原过程。常见的有Fe、Mn、N、S、P、C的高价与低价化合物的氧化-还原过程。 在通气良好的条件下，这些矿质以高价态出现，有利于植物吸收利用；土壤渍水时，变为低价，还原态物质有效性降低，并可能产生毒害。 ——缓冲作用 指在土壤中加酸加碱时，土壤本身具有缓和酸碱度改变的的能力。土壤缓冲性主要来自土壤胶体及其吸附的阳离子和土壤所含弱酸及其盐类。 土壤胶体数量大，吸附离子多，缓冲能力强。 土壤溶液中所含的弱酸、弱酸盐有机酸等都具有缓冲能力。 土壤发育包括风化作用过程，成土物质转化和物质运动等，从而形成一些土壤所特有的新生物质成分和特定的土壤发生层。 PAGE 71