[科普中國]-地貌學(xué)

發(fā)展歷史

地貌學(xué)是從地理學(xué)和地質(zhì)學(xué)中逐漸分化出來的，其發(fā)展歷史可分為3個階段：

萌芽階段在中國西周的《詩經(jīng)·大雅·篤公劉》中，就有“崗”（丘陵）、“塬”（平原）和“隰”（低濕地）的描述。在成書于11世紀(jì)末（北宋時期）的《夢溪筆談》中，沈括對流水的侵獨(dú)、搬運(yùn)與堆積作用三者的關(guān)系有清晰的概念，并提出華北平原是河流堆積作用的結(jié)果。清初孫蘭的《柳庭輿地偶說》中提出，地貌作用“因時而變，因變而變，因人而變”，已涉及地貌的演變，并注意到人的活動對地貌的影響。英國的J.赫頓在《地球的學(xué)說》(1788年)中已將地形的變化看作是地球地質(zhì)發(fā)展的組成部分。1

形成階段19世紀(jì)末至20世紀(jì)中葉地貌學(xué)開始成為一門獨(dú)立學(xué)科。美國W.M.戴維斯和德國W.彭克對此起了重要作用。戴維斯在1899年提出地理（地貌）循環(huán)學(xué)說，認(rèn)為地貌是構(gòu)造、營力和時間（侵蝕階段）的函數(shù)。構(gòu)造運(yùn)動造成的上升山地在外力作用下，主要是流水侵蝕下，經(jīng)歷了幼年期、壯年期和老年期3個階段。在老年期，地面被夷平為“準(zhǔn)平原”。彭克的《地貌分析》(1924年)提出地貌是內(nèi)外力同時相互作用下的產(chǎn)物，注意到剝蝕過程與地殼垂直運(yùn)動的關(guān)系，認(rèn)為山坡形態(tài)（凸形坡、凹形坡、直線坡）取決于構(gòu)造（上升）運(yùn)動與剝蝕作用之間的數(shù)量對比關(guān)系。以上觀點(diǎn)曾長期作為地貌學(xué)的理論基礎(chǔ)。

發(fā)展階段20世紀(jì)中葉以來，板塊構(gòu)造理論的興起，推動了全球地貌、包括海洋地貌的研究。河流動力學(xué)、海洋動力學(xué)、冰川動力學(xué)的引用，加強(qiáng)了對地貌作用的定量研究。物理探測和遙感技術(shù)為地貌研究提供了縱深的宏觀資料。各類地貌觀測站的建立，有助于認(rèn)識現(xiàn)代地貌作用的動力和趨勢。地貌學(xué)理論也有新的進(jìn)展。前蘇聯(lián)的К。К.馬爾科夫(1948年)提出地貌水準(zhǔn)面的概念。法國的J.-L.-F.特里卡爾提出冰緣區(qū)的融凍交替作用及高夷平作用。在這一階段構(gòu)造地貌學(xué)、動力地貌學(xué)、氣候地貌學(xué)、應(yīng)用地貌學(xué)等分支學(xué)科相繼形成。

中國在1949年以后，地貌學(xué)得到較快發(fā)展。系統(tǒng)研究了長江、黃河的河流地貌和青藏高原地貌，為水利和道路建設(shè)提供了科學(xué)資料，還對中國獨(dú)具特色的西北黃土和西南喀斯特進(jìn)行了深入研究，提出了有關(guān)的成因理論。

分類根據(jù)形成地表起伏形態(tài)的主導(dǎo)營力，地貌學(xué)可以劃分為氣候地貌學(xué)、構(gòu)造地貌學(xué)兩大分支。

氣候地貌學(xué)主要包括冰川地貌學(xué)、冰緣地貌學(xué)、風(fēng)沙地貌學(xué)等分支學(xué)科，這些地貌類型的分布規(guī)律受氣候條件的影響具有明顯的緯度地帶性，并有伴隨緯度地帶性分異規(guī)律的垂直地帶性。構(gòu)造地貌學(xué)包括靜態(tài)構(gòu)造地貌和活動構(gòu)造地貌兩大類，其中靜態(tài)構(gòu)造地貌包括褶曲構(gòu)造地貌、斷裂構(gòu)造地貌、熔巖構(gòu)造地貌等，活動構(gòu)造地貌包括褶曲活動、斷裂活動產(chǎn)生的各種次生地貌形態(tài)。根據(jù)地貌形態(tài)、物質(zhì)成分和地貌過程的差異，還可以劃分巖溶地貌、黃土地貌、花崗巖地貌等。

根據(jù)研究對象及其應(yīng)用范圍，有下列兩個分支，即動力地貌學(xué)和應(yīng)用地貌學(xué)。

研究簡史綜觀地貌學(xué)的發(fā)展，大致分為以下3個階段。

初期階段地貌學(xué)在中國萌芽很早。戰(zhàn)國時期成書的《管子·地員》已區(qū)分出瀆田（平原）、墳延(坡地)、丘陵、山林和川澤，在丘陵中又按地勢高低等條件，細(xì)分為14種類型。北魏酈道元在《水經(jīng)注》中敘述了黃河、長江、西江等的河岸地形。北宋沈括在《夢溪筆談》中明確指出河流的侵蝕、搬運(yùn)與堆積作用，并認(rèn)為華北平原是河流堆積作用形成的。明代徐霞客對中國西南喀斯特地貌的分類、分布與成因，都有精辟的論述。

在歐、美等國家，地貌學(xué)最初從屬于地質(zhì)學(xué)。英國J.赫頓在18世紀(jì)80年代發(fā)表的《地球的學(xué)說》一書中，論述了海底沉積巖上升形成山地，然后又被流水侵蝕變?yōu)榈偷氐倪^程。英國C.賴爾在《地質(zhì)學(xué)原理》中，說明了巖石在地表崩解，產(chǎn)生的巖屑被流水沖刷搬運(yùn)、堆積在低地的過程。法國A.蘇雷爾研究了阿爾卑斯山的河流縱剖面，于1841年指出河流不論大小，其縱剖面都趨向均衡剖面，剖面坡度自上游向下游變緩。同時，美國G.K.吉爾伯特在《邦納維爾湖》論文中也提出了地貌發(fā)育中的平衡概念。

形成階段19世紀(jì)末至20世紀(jì)中葉是地貌學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科的時期。這時期主要代表人物是美國W.M.戴維斯和德國W.彭克，他們對地貌長時間的演變作了有價值的理論探討。戴維斯有一句名言，即“地貌是構(gòu)造、過程與階段的函數(shù)”，也就是說一個地區(qū)的地貌現(xiàn)狀如何，取決于那個地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造（包括巖層的物理、化學(xué)性質(zhì)和巖層的產(chǎn)狀與結(jié)構(gòu)）、那個地區(qū)所遭受的地貌塑造作用（如流水、冰川、波浪等的侵蝕作用和堆積作用和地貌發(fā)育所達(dá)到的階段。他提出侵蝕輪回學(xué)說，認(rèn)為由地球內(nèi)力引起的構(gòu)造運(yùn)動所造成的高地，在外力的侵蝕、剝蝕作用下終將被夷平而成為準(zhǔn)平原；構(gòu)造運(yùn)動是痙攣式的（即一次突發(fā)，繼以長期穩(wěn)定），上升的山地在長期流水侵蝕作用下要經(jīng)歷幼年期、壯年期和老年期3個發(fā)育階段。

彭克是與戴維斯同時代的地貌學(xué)奠基者，著有《地貌分析》(1924)等。他認(rèn)為干旱區(qū)的坡地受剝蝕而平行后退，不是戴維斯說的自上而下的剝蝕削低，在山麓出現(xiàn)愈益擴(kuò)大的剝蝕平原。他稱這種過程為山麓夷平過程，形成的夷平地形為山麓夷平面以代替準(zhǔn)平原。（見山坡平行后退理論、山麓階梯）

這個時期作出重要貢獻(xiàn)的還有：德國F.von李?；舴矣?9世紀(jì)末在中國作了大量野外考察，提出了黃土風(fēng)成說；法國E.M.P.M.J. de馬爾熱里和de la諾埃分析了巖層產(chǎn)狀和造成這些不同產(chǎn)狀的構(gòu)造應(yīng)力對地貌演變的影響，開創(chuàng)了構(gòu)造地貌的研究方向。

發(fā)展階段20世紀(jì)中葉以來，地貌學(xué)廣泛吸收相鄰學(xué)科的理論和方法，并著重地貌現(xiàn)代過程的觀測與分析，得到長足發(fā)展，形成構(gòu)造地貌學(xué)、氣候地貌學(xué)、動力地貌學(xué)和應(yīng)用地貌學(xué)等分支學(xué)科，以及河流地貌、喀斯特地貌、冰川地貌、冰緣地貌、海岸地貌、荒漠地貌等研究領(lǐng)域。

在理論研究方面也有許多新的進(jìn)展。如關(guān)于剝蝕夷平面的成因，德國J.K.比德爾認(rèn)為構(gòu)造穩(wěn)定的化學(xué)風(fēng)化盛行的濕熱氣候區(qū)可以形成廣大的夷平面。其形成過程是：巨厚的風(fēng)化殼隨著表層被沖刷，向深處發(fā)展，從而使地形夷平，這種夷平面稱為刻蝕平原。法國J.-L.-F.特里卡爾認(rèn)為冰緣環(huán)境的融-凍交替作用，及其坡地上的融-凍泥流也可以夷平地形。這種夷平面可以在山頂形成，其作用稱為高夷平作用。因此，高山和高原頂部的夷平面不一定先成于低處、而后由構(gòu)造運(yùn)動抬升到頂部。

研究內(nèi)容研究內(nèi)容包括地球表面的形態(tài)特征及其形成的動力，地球表面形態(tài)的發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律和分布，以及組成堆積地貌的沉積物研究等。主要的分支學(xué)科有構(gòu)造地貌學(xué)、動力地貌學(xué)、氣候地貌學(xué)和應(yīng)用地貌學(xué)等。

構(gòu)造地貌研究構(gòu)造運(yùn)動、地質(zhì)構(gòu)造與地貌形態(tài)之間關(guān)系的學(xué)科。狹義構(gòu)造地貌是指已經(jīng)形成的地質(zhì)構(gòu)造（如背斜、向斜、單斜），在外力侵蝕作用下形成的各種地貌，又稱地質(zhì)構(gòu)造地貌；廣義構(gòu)造地貌還包括新構(gòu)造運(yùn)動所直接造成的、未受外力侵蝕作用顯著改造的地貌，如新近隆升的山地和高原、新近沉降的平原和盆地、新拱曲的背斜和拗陷的向斜等，又稱活動構(gòu)造地貌。對地質(zhì)構(gòu)造地貌，主要研究在外力作用下，各種地質(zhì)構(gòu)造總體地貌的具體表現(xiàn)，以及不同巖石組成的各種地層在地貌上的具體表現(xiàn)。對活動構(gòu)造地貌主要研究地球內(nèi)力引起的地貌變形，并借助大地構(gòu)造學(xué)和地球動力學(xué)的知識去分析變形的力源。

氣候地貌研究受氣候控制的地表形態(tài)特征及其發(fā)生、發(fā)育的規(guī)律。不同氣候帶有不同的主導(dǎo)外動力，以及外動力強(qiáng)度和組合的差異，會形成不同的氣候地貌類型。如冰川地貌和冰緣地貌的分布界限是受氣候條件控制的，然而同在冰川或凍-融交替作用區(qū)還會因降水、氣溫條件的差異塑造出各不相同的冰川地貌和冰緣地貌；風(fēng)和流水的地貌作用在陸地上是普遍存在的，但在不同氣候區(qū)所塑造的地貌有很大差異；同為石灰?guī)r受水溶蝕形成的喀斯蓉地貌，在各個氣候區(qū)不同的水、熱條件下就會有不同表現(xiàn)。氣候地貌學(xué)不只注重研究侵蝕地貌形態(tài)，同時注意研究與侵蝕相關(guān)的沉積，在相關(guān)沉積中保留了許多氣候條件的信息。

動力地貌研究各種外動力在地貌形成中的作用及其形成的地貌形態(tài)特征。外動力包括流水、冰川、波浪、風(fēng)、溶解、熱力凍融等作用。它運(yùn)用物理學(xué)（主要是力學(xué)）和化學(xué)的方法研究地貌過程，以揭示地貌發(fā)生發(fā)展過程中的內(nèi)在機(jī)制，并進(jìn)而建立它的物理或數(shù)學(xué)模型。動力地貌學(xué)已成為現(xiàn)代地貌學(xué)的重要發(fā)展方向。動力地貌學(xué)的一個重要理論基礎(chǔ)是動力作用均衡的思想。各種外營力與地表之間，在經(jīng)過長期相互作用之后，可以調(diào)整到一種相對均衡的狀態(tài)，這時能量消耗、物質(zhì)分配處于最合理的狀態(tài)，即達(dá)到最大的“熵”值，地貌形態(tài)就相對穩(wěn)定。山地斜坡均衡剖面、河流均衡剖面、海岸均衡剖面和冰雪積累與消融平衡等都是這一思想的體現(xiàn)。自然界存在趨于均衡的傾向，也可以達(dá)到短暫的均衡狀態(tài)。然而，早期的地貌學(xué)過于強(qiáng)調(diào)了均衡的作用，把地貌發(fā)生發(fā)展過程看作是一個封閉系統(tǒng)，能量（各種營力）和物質(zhì)（破壞和搬運(yùn)物）只能在本系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動，因此認(rèn)為全系統(tǒng)達(dá)到均衡時，地貌的發(fā)展就停止了或以后又開始新的循環(huán)?，F(xiàn)代動力地貌學(xué)改變了這一觀點(diǎn)，認(rèn)為地貌過程是開放系統(tǒng)，能量和物質(zhì)皆可自由出入于系統(tǒng)，均衡狀態(tài)可以在某一時段或某一空間先行達(dá)到，并非一定要全系統(tǒng)的均衡。事實(shí)上，自然界的能量流和物質(zhì)流處于隨機(jī)狀態(tài)，是千變?nèi)f化的。因此，既有均衡的趨向，又處于隨時被打破的狀態(tài)。另一方面還有一個尺度問題，從長時間和大范圍來看可能已達(dá)到均衡，但從較短時間或某一局部范圍來看則未必達(dá)于均衡。如一條河流，從多年平均的時間尺度來觀察，其縱剖面平均高程、平均輸沙量等特征值無大變化，則可認(rèn)為已取得均衡。但從不同的水文年、年內(nèi)不同的季節(jié)看，存在沖淤的變化，有時甚至還相當(dāng)大，處于不均衡狀態(tài)。按照這種思想來研究地貌的發(fā)生和發(fā)展，使地貌學(xué)研究更加接近于自然界的實(shí)際情況。

應(yīng)用地貌研究如何應(yīng)用地貌學(xué)原理和方法解決生產(chǎn)實(shí)踐的學(xué)科。如研究地貌形態(tài)與沉積物的分布規(guī)律，進(jìn)行地貌區(qū)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃；應(yīng)用沉積相的理論和方法，了解石油、地下水和一些砂礦的富集和貯存規(guī)律；根據(jù)地貌的變形揭示新構(gòu)造運(yùn)動，找出地震危險區(qū)，作地震長期預(yù)報，衡量大型建筑的地基穩(wěn)定性；研究某些災(zāi)變性地貌過程，如山崩、滑坡、泥石流等，進(jìn)行預(yù)測，提出防護(hù)措施；研究河流和波浪的侵蝕、搬運(yùn)、堆積作用，對水土保持、航道整治、海港選址、護(hù)岸護(hù)坡等工程建設(shè)提出依據(jù)；研究風(fēng)沙運(yùn)動規(guī)律，采取防風(fēng)固沙措施，保護(hù)農(nóng)田、草場和道路；許多以自然風(fēng)光為特色的旅游點(diǎn)、區(qū)的選擇和建設(shè)，也需要地貌學(xué)知識。

研究方法自20世紀(jì)50年代以來，地貌學(xué)的研究方法和手段有了較大進(jìn)展。

①地貌學(xué)研究和應(yīng)用只憑定性描述方法是不夠的，必須用定量方法研究地貌過程，說明地貌與其形成因素之間的關(guān)系。17、18世紀(jì)河流地貌研究中曾應(yīng)用定量方法，但較廣泛的運(yùn)用是在1945年R.E.霍頓提出了河流長度、數(shù)目與級別之間的定量關(guān)系之后。較多的是用于地貌形態(tài)要素的量計，如河流長度、流域面積、地形高度與坡度等，利用這些參數(shù)，以數(shù)理統(tǒng)計方法開展河流地貌特征、坡地特征的研究等。由于許多地貌過程非常緩慢，一些突發(fā)的因素又難以監(jiān)測，加上影響的因素過于復(fù)雜，難以定量地一一表達(dá)，因此計量方法在地貌學(xué)研究中的運(yùn)用還很不夠。

②對某些外力地貌過程，如河床演變、風(fēng)沙運(yùn)動、河口變遷開始用水槽、風(fēng)洞等作模擬實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用應(yīng)用函數(shù)、概率論、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)理邏輯、控制論、流體力學(xué)等數(shù)學(xué)、物理學(xué)方法進(jìn)行分析研究。

③對某些地貌過程采用遙測遙感技術(shù)，包括地面定位遙測(運(yùn)用航空、衛(wèi)星遙感影像等對地貌過程的動態(tài)監(jiān)測。

④對許多地貌事件的形成時代運(yùn)用放射性同位素、熱釋光、古地磁等方法測定，可以從時間上、影響因素上更準(zhǔn)確地重構(gòu)地貌的發(fā)展歷史，并進(jìn)而預(yù)測其宏觀的發(fā)展趨勢。

⑤地貌制圖技術(shù)有很大進(jìn)展，地貌圖向定量化、規(guī)范化和圖例標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。

分支學(xué)科自然地理學(xué)、地貌學(xué)、動力地貌學(xué)、構(gòu)造地貌學(xué)、氣候地貌學(xué)、應(yīng)用地貌學(xué)、植物地理學(xué)、動物地理學(xué)、冰川學(xué)、凍土學(xué)、古地理學(xué)、水文地理學(xué)、土壤地理學(xué)、化學(xué)地理學(xué)、綜合自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、農(nóng)業(yè)地理學(xué)、工業(yè)地理學(xué)、商業(yè)地理學(xué)、交通運(yùn)輸?shù)乩韺W(xué)、旅游地理學(xué)、人口地理學(xué)、人種地理學(xué)、聚落地理學(xué)、鄉(xiāng)村地理學(xué)、城市地理學(xué)、社會地理學(xué)、文化地理學(xué)、醫(yī)學(xué)地理學(xué)、政治地理學(xué)、軍事地理學(xué)、地圖學(xué)、地名學(xué)、理論地理學(xué)、歷史地理學(xué)、區(qū)域地理學(xué)、應(yīng)用地理學(xué)