各種地貌類型均是在內(nèi)、外營力的綜合作用下發(fā)育形成的,共同遵循特定的地貌演化規(guī)律。人類對地表形態(tài)演化規(guī)律的探討,形成了多種地貌發(fā)育理論,其中影響最大的是戴維斯(W.M.Davis)地貌循環(huán)理論和彭克(W.Penck)坡面理論。 1.戴維斯地貌演化循環(huán)模型 美國地理學(xué)家戴維斯于1899年創(chuàng)立了地貌侵蝕循環(huán)模型。在這個模型中,他第一次把流水侵蝕地貌的演化過程概括成簡練的模式。圖4以橫坐標(biāo)表示時間,縱坐標(biāo)表示地面高度,上面的曲線表示流域分水嶺的高度,下面的曲線表示河流谷底的高度。地面在一個階段的一次性快速抬升之后,在侵蝕作用下,地面高度被蝕低的過程大致可以分為四個階段。 圖4 戴維斯侵蝕循環(huán)模型 最初,流域地面被構(gòu)造運(yùn)動迅速抬升,河谷下蝕速度也在逐漸增強(qiáng),但是河流下蝕速度跟不上地面抬升速度,分水嶺和谷底的高度都在增加,兩者之間的相對高差不斷增大,但高差值較小,地面起伏不大。 地面上升運(yùn)動結(jié)束時,分水嶺和谷底的高度達(dá)到最大值。進(jìn)入1~2階段,地面抬升運(yùn)動停止不久,河流下切仍很強(qiáng)烈,而分水嶺受侵蝕的速度較小,致使嶺谷高差達(dá)到最大,地面起伏劇烈。 在2~3和3~4階段,河流侵蝕逐漸減弱直至停止,谷底高度降低也停止。但是,由于流域面上水系發(fā)展,支流增多,加速了地面侵蝕,分水嶺高度降低速度超過谷底下降速度,地面高差減小,起伏趨緩。 達(dá)到4~5階段以后,殘余分水嶺的侵蝕和河谷的下蝕都非常緩慢,地勢起伏極小,形成一個波狀起伏的侵蝕平原,稱為準(zhǔn)平原。 戴維斯根據(jù)流水侵蝕地貌發(fā)育過程中的地表形態(tài)特征,提出了地貌發(fā)育階段的概念,將上述過程分別命名為幼年期(0~2階段)、壯年期(2~4階段)和老年期(4~5階段)。如果地面再次抬升,流域地表形態(tài)將重復(fù)以上各階段的演化過程,所以他把流水侵蝕地貌的演化稱為侵蝕循環(huán)或侵蝕旋回。一個新的侵蝕循環(huán)周期幼年期的到來,戴維斯稱之為流域回春。戴維斯侵蝕循環(huán)模型的提出是基于侵蝕流域的,因此該模型首先在流域地貌發(fā)育過程中得到了應(yīng)用。 戴維斯地貌循環(huán)模型在喀斯特地貌演化研究中也得到了應(yīng)用。若一地區(qū)在地殼上升形成寬平的石灰?guī)r高地后,在地質(zhì)條件和氣候條件不變的情況下,喀斯特地貌發(fā)育大致可以分為以下四個階段:幼年期、青年期、中年期和老年期。 2.彭克斜坡發(fā)育模型 德國地理學(xué)家彭克1924年認(rèn)為,地貌是內(nèi)力運(yùn)動速度與侵蝕強(qiáng)度對比率的產(chǎn)物,坡面的基本形態(tài)與地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動有關(guān)。如果地塊隆起的速度突然加快,它的邊緣可以出現(xiàn)凸坡;速度突然減慢,可以出現(xiàn)凹坡;速度保持均勻,可以出現(xiàn)直坡。在分析河流侵蝕強(qiáng)度和邊坡發(fā)育的關(guān)系時,他認(rèn)為河流的下切侵蝕可在無數(shù)無窮小的地質(zhì)時段進(jìn)行,在每個時段,產(chǎn)生出具有特定坡度(這個坡度取決于下切量和發(fā)育坡面的剝蝕量)的斜坡單元。在切入均勻物質(zhì)的坡面時,風(fēng)化量和剝蝕量在每個小時的地質(zhì)時段內(nèi)應(yīng)是恒定的。因此,由迅速下切產(chǎn)生的斜坡單元應(yīng)比緩慢下切所形成的斜坡單元陡些。斜坡單元一旦形成,以后的剝蝕就被假定為在坡度角不改變的情況下引起的斜坡單元的后退。在侵蝕強(qiáng)度逐漸增加的時期,凸坡發(fā)育;侵蝕強(qiáng)度逐漸減小的時期,凹坡發(fā)育;恒定侵蝕強(qiáng)度下切時期,直形坡發(fā)育(均勻發(fā)育)。 圖5 彭克斜坡發(fā)育模型 彭克用一簡化例證即懸崖闡述了他的模型。懸崖頂部為一平坦的地面,懸崖的坡腳有一河流。河流只能移去它所接納的全部碎屑物質(zhì),而不對懸崖基部產(chǎn)生侵蝕作用。他還假定直坡的坡面風(fēng)化作用進(jìn)行的速度各部分相同。巖屑受地心引力的作用,全部落到坡下,這就導(dǎo)致懸崖面以不變坡度的方式后退(見圖2-5)。只有坡面最下部B點(diǎn)的巖屑不能下落,仍在原地點(diǎn)停留,因?yàn)檫@里已接觸地面,侵蝕非常微弱。坡面AB是原始坡。通過風(fēng)化剝蝕作用,坡面由AB面逐漸移到CD面和EF面。通過若干段時間之后,坡面將由EF面逐漸移到XY面。這時,地面上出現(xiàn)一個由B到Y作階狀升高的新坡。這個坡叫做底坡。底坡傾斜和緩。底坡繼續(xù)演變,可以出現(xiàn)更多的小坡。這一過程反復(fù)進(jìn)行的結(jié)果就發(fā)展為一個均一而平緩的坡面。如果地殼再次抬升形成懸崖,那么斜坡的發(fā)育將重復(fù)上述過程。 |
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