地质勘查基础讲义之自然地理学第6部分圈层间的相互作用.ppt

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1、第六部分第六部分 圈层间的相互作用圈层间的相互作用第第 八八 章章 大气圈与岩石圈的相互作用大气圈与岩石圈的相互作用第第 九九 章章 水圈与岩石圈的相互作用水圈与岩石圈的相互作用第第 十十 章章 水圈与大气圈的相互作用水圈与大气圈的相互作用第十一章第十一章 水圈、大气圈、岩石圈的相互作用水圈、大气圈、岩石圈的相互作用 第十二章第十二章 生物圈与水圈、大气圈、岩石圈的相互作用生物圈与水圈、大气圈、岩石圈的相互作用第十三章第十三章 四大圈层相互作用与地球表层系统四大圈层相互作用与地球表层系统大气圈与岩石圈的相互作用大气圈与岩石圈的相互作用1、气候与岩石风化岩石风化的类型与强度，在很大程度上受到气岩

2、石风化的类型与强度，在很大程度上受到气候的影响与控制。候的影响与控制。在干旱地区，？在寒冷的地区，？在温暖湿润的地区，？有哪些基本规律？有哪些基本规律？1、气候与岩石风化在干旱地区，缺乏水的参与，风化作用比较弱；在寒冷地区，温度低、生物稀疏，化学风化与生物风化都较弱，但在冰缘地区由于温度经常变化于冰冻点附近，冻结与融化交替频繁，物理风化作用较强烈；在温暖湿润的地区，温度高、降水多、生物茂盛，物理风化、化学风化和生物风化都较强。大气圈对岩石圈，基本规律大气圈对岩石圈，基本规律2、不同不同气候气候-植被带植被带风化强度的变化风化强度的变化大气圈对岩石圈，基本规律大气圈对岩石圈，基本规律3、海陆分布

3、变化对气候的影响海陆分布的变化海陆分布的变化 纬度的变化洋流的变化大气活动中心位置的变化全球与区域气候的变化全球与区域气候的变化岩石圈的变动岩石圈的变动岩石圈对大气圈，基本规律岩石圈对大气圈，基本规律4、地形起伏变化对气候的影响气温随高度的变化。气温随高度的变化。对局部地区气候的影响。对局部地区气候的影响。对区域和全球气候的影响。对区域和全球气候的影响。岩石圈对大气圈，基本规律岩石圈对大气圈，基本规律高原隆起导致的气候变冷（Ruddiman)气候模拟结果表明，高原的隆升，气候模拟结果表明，高原的隆升，1 1月，中月，中纬地区纬地区对流层上部对流层上部行星风的波动加强，使得行星风的波动加强，使得

4、高纬地区的冷空气不断地输向中纬度地区，高纬地区的冷空气不断地输向中纬度地区，导致中纬度地区温度的降低导致中纬度地区温度的降低。高原隆升，地面高原隆升，地面积雪积雪越来越多，反射率增高，越来越多，反射率增高，使地面接受到的太阳辐射减少，从而使地面接受到的太阳辐射减少，从而导致地导致地面温度的降低面温度的降低。青藏高原隆升对季风环流的影响青藏高原隆升对季风环流的影响（Ruddiman)Ruddiman)高原隆起导致的气候变冷（Ruddiman)高原的隆升，地面的侵蚀作用加强。地面风高原的隆升，地面的侵蚀作用加强。地面风化产物不断地被侵蚀搬运，使暴露于大气中化产物不断地被侵蚀搬运，使暴露于大气中参与

5、风化的物质增多，参与风化的物质增多，参与风化作用的二氧参与风化作用的二氧化碳增多，从而使得大气中二氧化碳的浓度化碳增多，从而使得大气中二氧化碳的浓度降低降低，使世界气候变冷（降低温室效应），使世界气候变冷（降低温室效应）.P：岩石风化作用的碳过程？：岩石风化作用的碳过程？碳酸盐岩风化短时间尺度(百年级）：1 mol的大气CO2产生1 mol碳酸,1mol碳酸溶解碳酸盐岩产生2 mol重碳酸根离子(其中有1 mol碳来自于碳酸盐岩).中长时间尺度：重碳酸根离子流入海洋后,其中1 mol被海洋生物转变为碳酸盐并最终成为海底沉积岩,另外1 mol被转化为CO2,最终回到大气。硅酸盐岩风化将来自大气或

6、土壤中的CO2转变为重碳酸根离子,最后在海底沉积成为碳酸盐岩.因为矿物分子中不含碳元素,沉积的碳酸盐岩都来自CO2.硅酸盐岩风化的最终结果是:1 mol大气或土壤中的CO2在硅酸盐岩的风化中转变为1 mol碳酸盐岩,在这一过程中,大气或土壤中有1 mol CO2的净损失.这意味着硅酸盐岩的风化过程在各种时间尺度上都是一个碳汇过程.5、岩石圈与大气圈的相互作用风化作用、侵风化作用、侵蚀、搬运、蚀、搬运、堆积作用堆积作用大气圈的变化大气圈的变化岩石圈的变化岩石圈的变化海陆分布海陆分布地形起伏地形起伏大气环流中心大气环流中心6、地貌与气候大陆与大洋是最大的地貌单元。由于大陆与大洋之间的热力大陆与大洋

7、是最大的地貌单元。由于大陆与大洋之间的热力差，产生了季风环流。差，产生了季风环流。从从高高原原、盆盆地地、山山地地、丘丘陵陵到到河河谷谷、平平原原，不不同同的的地地貌貌单单元元对应于不同的区域或局地气候环境。对应于不同的区域或局地气候环境。山山区区，由由于于山山坡坡与与山山谷谷对对温温度度日日变变化化的的响响应应速速度度不不同同，产产生生了山谷风。了山谷风。地貌对气候地貌对气候6、地貌与气候气候对地貌气候对地貌气候区气候区主要地貌过程主要地貌过程主要地貌特征主要地貌特征冰川气候区冰川、雪蚀作用刃脊、角峰、冰碛冰缘气候区冻融、流水作用多边形地面、泥流阶地干旱气候区风力作用沙丘、风蚀垄槽湿润气候区

8、流水、风化作用浑圆山坡湿热气候区化学风化、流水深厚土壤、生物礁干旱气候区地形演化干旱气候区地形演化 T T：干旱区特征？：干旱区特征？大量的碎屑风化产物，在重力作用下沿坡向下移动，聚集山脚。一旦暴雨发生，便由洪水将之运走，堆积在山麓带外围，形成扇状堆积体-洪积扇。山坡重新出露，再次遭受风化剥蚀。在风化作用、重力作用和洪水作用下，山坡不断地平行后退。干旱气候区地形演化图示干旱气候区地形演化图示7、气候与地貌风沙地貌主要分布在干旱气候区(日照强、昼夜温差大、降雨少而集中，植被稀疏矮小，疏松的沙质地表裸露)。风沙作用并不局限于干旱区，在半干旱区、植被稀少的沙质海岸、湖岸和河岸，也有风沙作用，也可形成

9、风沙地貌。沙尘暴沙尘暴是风暴作用于沙尘暴是风暴作用于大量干燥而松散的细粒物大量干燥而松散的细粒物质质组成的岩石圈表面而形成的，是大气圈与组成的岩石圈表面而形成的，是大气圈与岩石圈相互作用的结果。岩石圈相互作用的结果。人类活动对于沙尘暴的发生有一定的作用。比人类活动对于沙尘暴的发生有一定的作用。比如，人类不合理的开垦和过度的放牧，导致如，人类不合理的开垦和过度的放牧，导致了一些地区（尤其是干旱、半干旱地区）的了一些地区（尤其是干旱、半干旱地区）的沙化，沙化，为沙尘暴的发生提供了物质条件为沙尘暴的发生提供了物质条件。沙尘暴给人类带来了哪些影响？沙尘暴给人类带来了哪些影响？1、能见度大幅度降低，交通

10、事故增加、能见度大幅度降低，交通事故增加2、毁坏房屋，掩埋公路、铁路、农田和池塘，、毁坏房屋，掩埋公路、铁路、农田和池塘，使水库寿命缩短使水库寿命缩短3、使空气质量变差，影响人体健康，甚至伤、使空气质量变差，影响人体健康，甚至伤及生命及生命4、对精密机械、仪器等具有破坏性的影响、对精密机械、仪器等具有破坏性的影响2009年年3月月10日，沙尘暴席卷沙特阿拉伯首都利雅得日，沙尘暴席卷沙特阿拉伯首都利雅得 一扇窗户外的景象二、水圈与岩石圈相互作用二、水圈与岩石圈相互作用二、二、水圈与岩石圈水圈与岩石圈岩石的形成与水有关岩石的形成与水有关岩石的风化、剥蚀有水的参与岩石的风化、剥蚀有水的参与岩石的性质

11、决定了水的下渗、流动与循环岩石的性质决定了水的下渗、流动与循环水对岩石的侵蚀改变了岩石圈表面的形态水对岩石的侵蚀改变了岩石圈表面的形态1、岩石与水基本规律基本规律岩石圈的结构与水系发育岩石圈的结构，决定水系的形状，流域岩石圈的结构，决定水系的形状，流域的大小、形状和性质。的大小、形状和性质。水沿水系运移，塑造出各种地貌景观。水沿水系运移，塑造出各种地貌景观。基本规律基本规律2、岩石圈与水圈的相互作用岩石圈与水圈的相互作用岩石圈形变岩石圈形变水圈结构的改变水圈结构的改变（水的分布的改变）（水的分布的改变）负荷均衡作用负荷均衡作用地球表层环境的变化地球表层环境的变化岩石圈形变，改变水圈的结构（如水

12、的分布或厚度）岩石圈形变，改变水圈的结构（如水的分布或厚度）3、侵蚀循环理论幼年期：水系尚未充分发育，河谷间分水地带宽广而平坦。幼年期：水系尚未充分发育，河谷间分水地带宽广而平坦。壮年期：地面起伏最大，地面最为破碎、崎岖。壮年期：地面起伏最大，地面最为破碎、崎岖。老年期：地面由原来的高峰深谷变为低丘宽谷。老年期：地面由原来的高峰深谷变为低丘宽谷。戴维斯于戴维斯于19世纪末提出的地貌循环（侵蚀循环）理论，描述世纪末提出的地貌循环（侵蚀循环）理论，描述了地面发育的阶段性。了地面发育的阶段性。岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系岩石圈变动与剥蚀作用反馈关系岩岩石石圈圈的的变变动动（陆块上升）（陆块上升）地面

13、高程增大地面高程增大 剥蚀（或侵蚀）剥蚀（或侵蚀）作用增强作用增强均衡补偿均衡补偿 4、流水作用流水作用坡面流水作用影响坡面流水侵蚀强度的因素：降水性质、坡度大小、坡面物质、植被等。沟谷流水作用河流作用沟谷作用与流水地貌（洪洪 积积 扇）扇）间歇性的洪流把冲刷下来的物质带到沟口堆积，形成间歇性的洪流把冲刷下来的物质带到沟口堆积，形成半圆锥状或者扇形堆积体，称为冲出锥或洪积扇。半圆锥状或者扇形堆积体，称为冲出锥或洪积扇。冲出锥的规模不大，一般只有几百冲出锥的规模不大，一般只有几百m2，顶部与沟口相连的地段，顶部与沟口相连的地段坡度较大，向外坡度变缓。洪积扇一般坡度较缓，面积较大。坡度较大，向外坡

14、度变缓。洪积扇一般坡度较缓，面积较大。河床的类型游荡型河床弯曲河流顺直微弯型河床顺直微弯型河床：平水期深槽、浅滩交替出现，边滩犬牙交错；洪水期河水顺直奔流。弯曲河床弯曲河床：无论是平水期还是洪水期，行水河道均是弯曲的。分汊河床分汊河床：由江心洲将河床分为两个或两个以上的汊道。游荡型河床游荡型河床：河床宽浅，沙滩众多，洪水时汪洋一片，枯水时河汊密布、水流散乱，有时难以分辨主流所在，主流摆动不定，心滩变化莫测。河流阶地的形成过程河流阶地的形成过程河口三角洲河口三角洲三角洲三角洲丰富的丰富的泥沙来源泥沙来源较弱的较弱的海洋动力海洋动力浅平的浅平的口外海滨区口外海滨区 海蚀地貌海蚀地貌海蚀柱：海蚀崖后

15、退过程中，一些岩石残海蚀柱：海蚀崖后退过程中，一些岩石残留并突兀于海蚀平台之上，像一个岩柱，留并突兀于海蚀平台之上，像一个岩柱，故称为海蚀柱；故称为海蚀柱；海蚀拱桥：波浪从两侧侵蚀岬角，在两侧海蚀拱桥：波浪从两侧侵蚀岬角，在两侧都形成海蚀穴或海蚀洞，海蚀穴或海蚀洞都形成海蚀穴或海蚀洞，海蚀穴或海蚀洞贯通，便形成海蚀拱桥。贯通，便形成海蚀拱桥。海蚀拱桥海蚀拱桥海蚀柱海蚀柱水圈与岩石圈相互作用的实例水圈与岩石圈相互作用的实例海啸：岩石圈运动（地震）海啸：岩石圈运动（地震）水圈的变动（海面波水圈的变动（海面波动）动）改造岩石圈（海岸与近岸海底侵蚀与堆积）改造岩石圈（海岸与近岸海底侵蚀与堆积）泥石流：

16、洪流泥石流：洪流+破碎的地面（丰富的碎屑物）破碎的地面（丰富的碎屑物）+比降较比降较大的沟谷，是泥石流发生的基本条件大的沟谷，是泥石流发生的基本条件崩岸：水流侵蚀软弱岸坡崩岸：水流侵蚀软弱岸坡滑坡：通常来说，软弱面滑坡：通常来说，软弱面+水的润滑产生滑坡水的润滑产生滑坡可以说，海啸、泥石流、崩岸、滑坡都是在一定条件下可以说，海啸、泥石流、崩岸、滑坡都是在一定条件下水圈与岩石圈相互作用的产物。水圈与岩石圈相互作用的产物。印度洋海啸海啸发生时间:2004年12月26日 百年来死亡人数过千的七次大海啸1、1908年12月28日意大利墨西拿地震引发海啸。死难82000人。2、1933年3月2日日本三陆

17、近海地震引发海啸，浪高29米，死亡人数3000人。3、1959年10月30日墨西哥海啸引发山体滑坡，死亡人数5000人。4、1960年5月21号到27号，智利沿海地区发生震群型地震（最大震级8.4级），引起的海啸最大波高为25米。使智利一座城市成为瓦砾，造成10000人丧生。此外，海浪还以每小时600700公里的速度扫过太平洋，使日本沿海1千多所住宅被冲走，15万人无家可归。5、1976年8月16日，菲律宾莫罗湾海啸8000人死亡。6、1998年7月17号，非洲巴布亚新几内亚海底地震引发的49米巨浪海啸，2200人死亡。7、2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊岛发生地震引发大规模海啸，造成

18、近30万人死亡。滑 坡斜坡上大量土体或岩体沿一定的滑动面做整体下滑的斜坡上大量土体或岩体沿一定的滑动面做整体下滑的现象。现象。地面水或地下水对岩体的浸泡、对软弱面的润滑是滑坡的诱发因素之一。2007年湖北巴东发生特大滑坡 清江水布垭库区，2007年6月17日凌晨，滑坡体总方量超过500万m3，8人失踪，15栋房屋滑入清江。三、水圈与大气圈1、水汽与天气、水汽与天气T1T1：为什么赤道地区天气常常是日有几变，为什么赤道地区天气常常是日有几变，而内陆沙漠地区却几乎是常年万里无云而内陆沙漠地区却几乎是常年万里无云？T2T2：为什么在地面大雨滂沱之时，而平流：为什么在地面大雨滂沱之时，而平流层却是晴空

19、万里？层却是晴空万里？1、水汽与天气、水汽与天气因为：没有水汽就没有因为：没有水汽就没有“天气天气”；大气中；大气中水汽含量丰富的地方天气多变；水汽含量丰富的地方天气多变；p大气中水汽含量的空间分布规律：海洋上大气中水汽含量的空间分布规律：海洋上高于陆地上，低纬高于高纬，低空高于高高于陆地上，低纬高于高纬，低空高于高空，上升气流区高于下沉气流区，湿润地空，上升气流区高于下沉气流区，湿润地区高于干燥地区。区高于干燥地区。2、水与气候水与气候1）离海洋的远近：大陆性气候与海洋性气候）离海洋的远近：大陆性气候与海洋性气候2）海陆热力差异，季风气候的形成）海陆热力差异，季风气候的形成3）洋流对气候的影

20、响：暖洋流的增温增湿作用和冷洋）洋流对气候的影响：暖洋流的增温增湿作用和冷洋流的降温减湿作用。流的降温减湿作用。4）湖泊、水库、沼泽对温度、湿度与降水的调节作用）湖泊、水库、沼泽对温度、湿度与降水的调节作用水对于气候形成与变化具有重要的影响，同时气候的水对于气候形成与变化具有重要的影响，同时气候的变化改变了水的时空分布。两者是相互作用、相互影变化改变了水的时空分布。两者是相互作用、相互影响的。响的。湖泊效应湖泊效应湖泊效应：水-气-生相互作用大型湖泊或水库周围降水增加、大气湿度增大植被繁茂下渗增加、蒸腾加强湖陆风、晨雾增加、无霜期延长3 3、大气环流与水的循环、大气环流与水的循环T T：水循环

21、的哪些环节与大气环流的关系密切？水循环的哪些环节与大气环流的关系密切？蒸发蒸发水分输送水分输送降水降水全球水分循环示意图全球水分循环示意图4 4、大气环流与水体运动大气环流与水体运动在大气运动不断地向水体（尤其水体表层）输送在大气运动不断地向水体（尤其水体表层）输送动量，使水体产生运动。动量，使水体产生运动。例如：例如：在风的作用下水面起伏产生了波浪，海洋中在风的作用下水面起伏产生了波浪，海洋中又称又称“风浪风浪”。风海流：风力作用下形成的洋流。风海流：风力作用下形成的洋流。5、气候变化与海平面升降四、生物圈、岩石圈、水圈、大气圈四、生物圈、岩石圈、水圈、大气圈生物风化生物风化岩石分解岩石分解

22、岩石岩石土壤土壤生物生物大气大气水水生物生物1、岩、岩-土土-生生滑坡体上的马刀树滑坡体上的马刀树土壤是生物与岩石相互作用的纽带土壤是生物与岩石相互作用的纽带 土壤是生物与岩石相土壤是生物与岩石相互作用的产物，还是两者互作用的产物，还是两者相互作用的纽带。相互作用的纽带。植物一般很难直接吸植物一般很难直接吸收岩石中的矿物质，经过收岩石中的矿物质，经过土壤转换成离子形式后才土壤转换成离子形式后才能被植物吸收。能被植物吸收。当生物有机质在土壤当生物有机质在土壤中转变成有机酸时，生物中转变成有机酸时，生物对岩石的化学风化作用才对岩石的化学风化作用才能发生。能发生。植物植物-土壤土壤-岩石的关系岩石的

23、关系2 2、植物净化空气的作用、植物净化空气的作用 植物分泌一些挥发性杀菌物质，如丁香酚、桉油、植物分泌一些挥发性杀菌物质，如丁香酚、桉油、松脂等，具有杀菌功能。每松脂等，具有杀菌功能。每hmhm2 2松林，一昼夜可分泌松林，一昼夜可分泌303060 kg60 kg的杀菌素，足以清除一个中等城市空气中的各种细的杀菌素，足以清除一个中等城市空气中的各种细菌。调查表明，林内每菌。调查表明，林内每m2空气中的含菌量空气中的含菌量300300400400个，个，是林边空地的是林边空地的1%1%，城市百货商店的十万分之一。，城市百货商店的十万分之一。不同地点空气中的细菌数量比例示意图不同地点空气中的细菌

24、数量比例示意图百货大楼百货大楼绿化公园绿化公园植物对保持和改善环境的作用植物对保持和改善环境的作用物质生产功能：木材生产、林特产品生产环境景观资源：森林景观、公园等休闲场所涵养、保护水源调节水循环，减缓洪灾保持土壤，增加肥力固定二氧化碳，制造氧气吸附尘埃、净化空气调节气候，减轻温室效应净化环境、维持生境：土壤环境、生物栖息地3、植被与水循环、植被与水循环植被的作用植被的作用1 1、减慢了水分大循环的速度、减慢了水分大循环的速度2 2、加快了局部（植被覆盖区）水分循环的速度、加快了局部（植被覆盖区）水分循环的速度3 3、调节了洪水、调节了洪水/枯水的径流量枯水的径流量4 4、调节了洪峰径流、调节

25、了洪峰径流5 5、提高了水的利用率、提高了水的利用率植被与径流植被与洪水4 4、灌溉、绿洲效应、灌溉、绿洲效应五、地表系统的主要能量来源地表系统的主要能量来源太阳的短波辐射占地表全太阳的短波辐射占地表全部能量输入的部能量输入的99.986%99.986%，是，是地球表层系统的最主要的地球表层系统的最主要的能量来源。能量来源。它是风、洋流、波浪、降它是风、洋流、波浪、降水、以及其他水循环过程水、以及其他水循环过程的驱动力，也是光合作用的驱动力，也是光合作用的能量来源的能量来源大气与地面的能量平衡（图大气与地面的能量平衡（图1 1）大气与地面的能量平衡（图大气与地面的能量平衡（图2 2）地球上的热

26、量带六、四大圈层共同作用的典型代表喀斯特地貌喀斯特地貌是在一定大气、气候、生物条件下，水对岩石溶蚀、侵蚀、沉积的结果。一定程度上反映了水、大气、生物、岩石的相互作用。（一）地表岩溶（一）地表岩溶（二）地下岩溶（二）地下岩溶（一）（一）地表岩溶地表岩溶石石 芽芽石林石林8SERIES OF PEAKS:The bottom of peaks are joined each other,and which looks like the letter“U”.Usually landforms appear such as karstic depression,doline,ponor,and so

27、on.Those landforms can seen often on Banqiao in the park.峰峰丛丛：一种底座相连的山峰，峰林发育的早期阶段。峰与峰之间形成U型马鞍地。峰丛之间常发育有溶洼、溶斗、落水洞等负地貌形态。公园内该种地貌多见于板桥乡。溶丘溶蚀洼地溶丘溶蚀洼地 Karst depression 是喀斯特地貌发育晚期的产物。黔东北的良田主要分布在溶蚀洼地中。It is in the late stage of karst development.The best plowland in northeast of Guizhou always locates in i

28、t天生桥：天生桥：溶洞顶部两端坍落，中部残留而形成的桥状地形。NATURAL BRIDGE:Both sides of the top cave fall,and the middle like a bridge.“桥”下的穿洞(high:65-70m)Bilge under the“bridge”“桥”面的公路Road on the“bridge”天沟、地缝：天沟、地缝：在碳酸盐岩地区，由于新构造运动的快速抬升，流水沿着节理和裂隙冲刷溶蚀岩体，迅速下切形成从上往下看地如缝、从下往上看天如沟，即是学术上所说的天沟、地缝，作为景观通常被称为一线天。Crevice：In carbonate roc

29、k area,as the result of quick rising of neo-tectonic,streams along cranny and joints erodes rock and then cuts quickly downwards,which caused slot from up-sight and cullis lower-sight,that is also cullis and slot in term,usually called“A Gleam of Sky”Depth：2025mBreadth：0.40.6m（二）（二）地下岩溶地下岩溶 即将成型的石柱 Unbaked Column石柱石钟乳组合Column and Stalactite苗人银佩Miaos People Jewelry桂林山水漓江兴坪段