地貌學(xué)研究進展簡述

地貌學(xué)以地表過程與形態(tài)塑造為主要研究內(nèi)容，集中地反映了大氣圈、巖石圈、水圈交界面上的物質(zhì)遷移與能量轉(zhuǎn)化、耗散過程，是以地球表層為研究對象的現(xiàn)代自然地理科學(xué)中重要的分支學(xué)科。就我國的地貌學(xué)而言，通常人們認(rèn)為公元前5至公元前3世紀(jì)的《禹貢》用文字最早記載了我國的地表形態(tài)。《禹貢》以自然實體(如山脈、河流)為標(biāo)志，把我國分為9個區(qū)(“州”)，并對每個區(qū)的河流、山脈、植被、土壤、物產(chǎn)、人口等給予了簡要的描述。這應(yīng)該也是全球范圍內(nèi)最早有關(guān)地貌的記載。作為一門現(xiàn)代科學(xué)，地貌學(xué)的誕生則比《禹貢》中的記載要晚兩千多年。100多年前的地貌學(xué)家們就已經(jīng)將地表過程和地球歷史作為地貌學(xué)的研究內(nèi)容了，在歐洲，學(xué)者們常把中國黃土風(fēng)成說的最早提出者德國人F.李希霍芬譽為“地貌學(xué)之父”。美國地貌學(xué)家W.M.Davis提出的侵蝕循環(huán)(地貌循環(huán))學(xué)說，即坡面發(fā)育的均勻剝蝕理論，開創(chuàng)了地貌發(fā)育理論研究。德國地貌學(xué)家W.Penck對于地貌演化也進行過系統(tǒng)的研究，提出了山前梯地學(xué)說，并提出山坡演化遵循平行后退的理論。這兩種學(xué)說成為早期理論地貌學(xué)的兩大科學(xué)遺產(chǎn)。稍后，前蘇聯(lián)地貌學(xué)家K.K馬爾科夫在肯定戴維斯和彭克理論的同時，提出了他自己的四級地貌水準(zhǔn)面學(xué)說。萊斯特·金(L.King)根據(jù)對南非的龐大懸崖的研究，提出了坡面的平行后退發(fā)育模式。景才瑞等提出用地貌波的概念來研究地貌的發(fā)育，他認(rèn)為地貌波是指地球表面隆起的高地和凹陷的低地相間排列，總體上構(gòu)成波狀起伏的地貌形態(tài)。而地貌形成與發(fā)展的動力就是地球的內(nèi)力作用與外力作用，也即地貌是地球的內(nèi)力作用與外力作用相互矛盾斗爭統(tǒng)一的產(chǎn)物。這兩種作用力貫徹始終，只是在不同的地貌發(fā)展階段占據(jù)不同的地位。地貌過程就是在這兩種作用力下的一個螺旋式上升、前進的循環(huán)過程。這些地貌演化理論的建立，為地貌演化的研究工作提供了理論框架。

隨著各國地貌學(xué)研究的不斷深入，地貌學(xué)成為活躍于當(dāng)今國際學(xué)術(shù)舞臺的一門新型學(xué)科。近30年來，地貌學(xué)的理念和研究在一定程度上是與國際地貌學(xué)家協(xié)會(IAG)的引領(lǐng)分不開的，國際地貌學(xué)家協(xié)會(IAG)對地貌學(xué)也給出了自己的定義：“地貌學(xué)是對地形、景觀及對塑造和改變地形、景觀的地表過程開展多學(xué)科、系統(tǒng)研究的科學(xué)”。當(dāng)前地貌學(xué)各部門分支深入發(fā)展，取得了大量成果，筆者僅就其中幾點加以簡述。

風(fēng)蝕地貌

風(fēng)蝕地貌是指主要由風(fēng)和風(fēng)沙流的吹蝕和磨蝕作用塑造的地表形態(tài)，廣泛分布在干旱半干旱地區(qū)，有時也出現(xiàn)在海岸和冰緣地帶。隨著全球變暖和氣候干旱化，其發(fā)育過程逐漸成為正在擴大的干旱半干旱地區(qū)主要的地表過程之一，導(dǎo)致固定沙丘和沙質(zhì)草地活化并轉(zhuǎn)變?yōu)樯车鼐坝^。近年來草地退化為灌叢沙地在世界很多地區(qū)都非常嚴(yán)重并且受到了高度重視。而風(fēng)蝕地貌形態(tài)就是這一過程最直觀的表現(xiàn)形式，全面認(rèn)識其形態(tài)與過程有助于理解和控制全球變化背景下的荒漠化過程。最近研究表明風(fēng)棱石在重建古環(huán)境方面有重要作用，雅丹是以風(fēng)蝕為主并在其它地貌過程參與下形成的。新月形沙丘沿垂直于丘脊的方向運動時常表現(xiàn)為動態(tài)均衡，運用合成風(fēng)向假說能較好地闡明線形沙丘的動力過程和沉積構(gòu)造，而復(fù)雜風(fēng)信假說在解釋星狀沙丘的成因、動態(tài)和構(gòu)造方面更具有說服力。目前對風(fēng)蝕地貌形態(tài)和過程的研究已經(jīng)取得一些重要進展，但相對它的重要性來說，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要是對風(fēng)沙流搬運和再堆積過程的認(rèn)識還不夠清晰，尤其是對形態(tài)和近地表氣流場的反饋研究，即二次流的形成與發(fā)育規(guī)律及其在風(fēng)沙地貌形成與演變中的作用研究程度不夠。另外，相對于對風(fēng)蝕地貌形態(tài)和過程的研究來說，較大時空尺度的研究更少。需要強化利用遙感影像等手段從景觀尺度對風(fēng)沙地貌進行的綜合分析。

冰緣風(fēng)沙地貌

冰緣風(fēng)沙地貌與沉積的概念，可以初步定義為：是在寒冷干旱氣候環(huán)境中，伴有冰川I或凍融作用影響下，主要由風(fēng)沙作用形成的冰緣地帶荒漠地貌。現(xiàn)代冰緣荒漠地貌主要分布于南、北半球的高緯度地區(qū)以及中低緯度地區(qū)的高海拔地區(qū)，形成時代主要是晚更新世以來。部分溫帶沙漠見有古冰緣荒漠沉積分布，形成時代主要屬于晚更新世。

與通常的亞熱帶、溫帶荒漠不同，冰緣沙丘的規(guī)模一般較小，沙丘沉積富含有機質(zhì)及冰粒等。且其化學(xué)及物理成熟度較低，并兼具凍融、砂質(zhì)、腐殖質(zhì)或積雪層理構(gòu)造等，古冰緣荒漠沉積記錄類型主要包括古風(fēng)成砂、古沙丘、黏附波紋層理、凍裂砂楔(或土楔)和風(fēng)蝕壺穴沉積等等。

冰緣風(fēng)沙沉積盡管在全球風(fēng)成沉積中占有較小的比例，但由于往往與鄰近的黃土、冰川、湖泊、海洋甚至火山碎屑等沉積相伴生，因而可以較好地參與區(qū)域氣候、環(huán)境的恢復(fù)與重建，尤其是在區(qū)域古環(huán)流恢復(fù)中具有重要作用，也可為研究現(xiàn)在溫帶荒漠在冰期時的演化提供參考依據(jù)。

黃土高原地貌

黃土高原強烈的現(xiàn)代地貌過程所導(dǎo)致的水土流失是我國生態(tài)環(huán)境的突出問題，研究黃土高原歷史地貌與土壤侵蝕演變是認(rèn)識黃土高原歷史時期生態(tài)環(huán)境變遷的重要內(nèi)容，電是黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)的基礎(chǔ)性課題。經(jīng)過數(shù)十年的研究積累，黃土高原歷史地貌與土壤侵蝕演變在很多方面取得了重要的研究進展。黃土塬區(qū)典型地段歷史地貌復(fù)原，勾繪出歷史時期黃土塬區(qū)受溝壑分割、侵蝕的地貌演變過程，從實證的角度論證了黃土塬一黃土梁一黃土峁的地貌演變特征和規(guī)律；渭河谷地歷史時期河谷地貌演變研究，弄清了歷史時期渭河下游河道的演變過程，河道的側(cè)移量和側(cè)移速度及由此而引起的河道侵蝕；歷史時期黃河中游河道變遷研究，弄清了歷史時期黃河小北干流的河道演變和潼關(guān)河床高程變化，以及壺口瀑布的溯源侵蝕問題；黃土高原侵蝕與華北平原堆積的耦合研究，不僅揭示了歷史時期黃土高原土壤侵蝕歷史、侵蝕速率變化，而且揭示了歷史時期人為加速侵蝕的影響及強度；黃土高原侵蝕期的研究為認(rèn)識黃土高原歷史地貌與土壤侵蝕演變的階段性，為預(yù)測地貌與土壤侵蝕演變的趨勢提供了依據(jù)。針對我國黃土高原獨具的地貌環(huán)境特點，對高含沙水流產(chǎn)流、匯流特性及其與侵蝕產(chǎn)沙的關(guān)系以及多營力作用下的侵蝕搬運沉積復(fù)雜行為等問題做了創(chuàng)新性研究。

喀斯特地貌

我國裸露喀斯特分布面積120×10⁴km²，喀斯特地貌類型眾多，特別是代表熱帶喀斯特的峰林和峰叢景觀，成因復(fù)雜，景觀千姿壯觀，尤以廣西、貴州、滇東為最。然而這些壯觀多姿的喀斯特景觀之間是否存在演化序，我國學(xué)者進行了較長時間的研究和探索。

目前的喀斯特地貌形態(tài)，是喀斯特地貌發(fā)育、演化過程中某一階段地表形態(tài)的呈現(xiàn)，是動態(tài)演化過程中某一瞬間形態(tài)，喀斯特形態(tài)的形成與演化不是靜止孤立的，是隨著時間和空間的運動而變化。喀斯特形態(tài)演化的動力是富含CO₂和其它酸性物質(zhì)的運動水，演化的方向和空間分布受地質(zhì)構(gòu)造和構(gòu)造運動性質(zhì)所支配。根據(jù)Davis和Ground喀斯特地區(qū)地理循環(huán)理論，根據(jù)我國喀斯特研究的實踐，我國學(xué)者提出了一套喀斯特發(fā)育理論。

任美鍔等指出喀斯特發(fā)育受溶蝕一侵蝕和溶蝕兩個基準(zhǔn)面的控制，喀斯特地貌的發(fā)育有一定的演變順序，即從一個原始的規(guī)則的構(gòu)造面或一個上升的微起伏剝蝕面開始發(fā)育，到青年期的漏斗、落水洞、洼地發(fā)育，地表水幾乎全部轉(zhuǎn)化為地下水，但主河仍可存在；中年期，由于地下河頂板的塌落，地下河向地表河轉(zhuǎn)化，大量溶蝕洼地和谷地發(fā)育。由于不透水層廣泛出露，或地面高度接近侵蝕基準(zhǔn)面，喀斯特發(fā)育到了老年期，地表演化成泛濫平原，平原上分布了孤峰、殘丘，喀斯特現(xiàn)象逐漸消失。廣西桂林、陽朔一帶為中年期喀斯特地貌，而貴縣、黎塘一帶則為老年期喀斯特地貌。喀斯特地貌的發(fā)育序為：峰叢－峰林－孤峰－殘丘。受地質(zhì)構(gòu)造運動的影響，喀斯特演化是多旋回的，不同旋回階段的喀斯特地貌可以迭加在一起，出現(xiàn)幼年期、青年期和中年期喀斯特地貌同時并存的現(xiàn)象。

喀斯特環(huán)境屬于一種動態(tài)的脆弱系統(tǒng)，碳酸鹽巖的成土速度極為緩慢，2000～8000年左右才能形成1厘米厚的土層。利用喀斯特土地有諸多不利因素，環(huán)境容量小，土地承載力低，抗干擾能力弱，保水能力差、易干旱缺水等等，一旦破壞就難以恢復(fù)。在脆弱的喀斯特環(huán)境背景上，疊加人類不合理的經(jīng)濟活動，如人口增長過快，森林亂砍盜伐，陡坡地開荒等會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境日趨惡化。我國西部大開發(fā)，給西南部喀斯特地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善提供了新的機遇。在西部大開發(fā)的同時，必須把生態(tài)環(huán)境的保護和恢復(fù)，發(fā)展生態(tài)型產(chǎn)業(yè)放在首位。在缺水少土，巖石裸露，山高坡陡的喀斯特地區(qū)生態(tài)恢復(fù)速度較慢，因此，在采取傳統(tǒng)技術(shù)恢復(fù)生態(tài)的同時，要大力開展生物基因研究，培植出一批能抗旱、耐堿喜鈣的高價值的生態(tài)經(jīng)濟作物，使已惡化了的生態(tài)環(huán)境在短期內(nèi)得到有效改善、農(nóng)村經(jīng)濟得到高效發(fā)展。

丹霞地貌

丹霞地貌的定義可表述為以赤壁丹崖為特征的紅色陸相碎屑巖地貌。從20世紀(jì)30年代陳國達(dá)提出“丹霞地形的概念以來，中國學(xué)者經(jīng)歷了初創(chuàng)、成型和發(fā)展三個階段的研究。作為地貌學(xué)一個新領(lǐng)域的丹霞地貌研究已日趨成熟。“紅色陸相碎屑巖”作為丹霞地貌的物質(zhì)基礎(chǔ)和“陡崖坡”作為形態(tài)限定為大部分學(xué)者所接受。“頂平、身陡、麓緩”的坡面組合，是丹霞地貌的基本形態(tài)特征。目前所發(fā)現(xiàn)的紅層均不早于中生代；大部分丹霞地貌發(fā)育在紅色礫巖、砂礫巖、砂巖的地層組臺上，而相對軟弱的粉砂質(zhì)和泥質(zhì)巖多發(fā)育紅層丘陵。丹霞地貌發(fā)育的構(gòu)造基礎(chǔ)表現(xiàn)在區(qū)域構(gòu)造控制沉積盆地；盆地內(nèi)部構(gòu)造控制丹霞山塊格局乃至山塊形態(tài)；巖層產(chǎn)狀對丹霞地貌形態(tài)的影響主要是對于山塊頂面和構(gòu)造坡面的控制；而地殼升降則控制地貌發(fā)育的進程。直接影響丹霞地貌發(fā)育的外動力主要有流水、風(fēng)化、和重力等作用，其中流水是塑造丹霞地貌的主動力；流水侵蝕和風(fēng)化提供了重力崩塌的條件，而丹霞陡崖坡則往往是崩塌面或經(jīng)后期改造的崩塌面。在干旱區(qū)，風(fēng)力侵蝕和鹽風(fēng)化對于丹霞地貌外表形態(tài)塑造具有不可忽視的作用；在濕潤區(qū)，生物對風(fēng)化作用有一定影響。

丹霞地貌分布區(qū)內(nèi)往往溝壑縱橫，起伏劇烈，風(fēng)化殼較薄，土壤養(yǎng)分較步，生態(tài)脆弱，一般不宜作為工、農(nóng)、交通用地。而典型的丹霞地貌則山塊離散，群峰成林；赤壁丹崖上色彩斑斕，洞穴累累；石堡、石墻、石柱、石橋造型豐富，變化萬千，其雄險可比花崗巖大山、奇秀不讓喀斯特峰林；紅層盆地中又多有河溪流過，丹山碧水相輝映。因此丹霞地貌是構(gòu)成風(fēng)景名山的重要一支地貌類型。在中國國家級風(fēng)景名勝區(qū)中，就有丹霞山、武夷山、龍虎山等20多處名山由丹霞地貌構(gòu)成。作為一種獨特的風(fēng)景地貌用于旅游開發(fā)，比較其它功能的開發(fā)更能實現(xiàn)資源價值，更有利于兼顧經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。隨著人們的旅游需求不斷增加，丹霞地貌的旅游開發(fā)價值將得到更加充分顯示。

中國陸地地貌基本形態(tài)類型定量提取

由中科院地理所牽頭組織的“中國1：100萬數(shù)字地貌圖研究及其應(yīng)用”項目面向國家自然資源、生態(tài)與環(huán)境調(diào)查等重大需求，從1978年開始，歷經(jīng)三十年，前后三代人、200多位地貌學(xué)家的持續(xù)研究和聯(lián)合攻關(guān)，突破了地貌遙感定量解析等諸多關(guān)鍵技術(shù)，率先在國際上完成國家級地貌數(shù)據(jù)庫共享系統(tǒng)和百萬比例尺地貌圖，填補了本領(lǐng)域國內(nèi)外空白。該圖集是我國目前開本最大、內(nèi)容最豐富的百萬系列地圖之一，也是唯一覆蓋了我國全部陸域和海疆國土的百萬系列專題地圖集。該成果在主要技術(shù)上有如下創(chuàng)新性突破：①系統(tǒng)地收集、整編和集成了不同時期的地貌圖件、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)和多分辨率遙感影像等，建成了全國統(tǒng)一的地貌遙感解析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；②系統(tǒng)地研究了我國地貌命名體系，建立了基于概念樹的規(guī)范化地貌學(xué)名詞系統(tǒng)；首次提出了地貌分類的原則和指標(biāo)體系，并建立了形態(tài)與成因相結(jié)合的全國陸地地貌數(shù)值分類系統(tǒng)，在數(shù)值地貌分類系統(tǒng)方面有重大的突破；③提出了地勢起伏度、地表坡度等地形特征計算的新模型；研究和建立了基于遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)、“定位、定性、定量”相統(tǒng)一的地貌單元解析模型，制定了基于ArcGIS、“統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、統(tǒng)一分類系統(tǒng)、統(tǒng)一技術(shù)方法”的全國地貌綜合解析技術(shù)規(guī)程，完成了全國22多萬個地貌單元的綜合判識，并建立了全國數(shù)字地貌數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)——《中國地貌(世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)版)》。在地貌遙感解析技術(shù)上有重大創(chuàng)新，大幅度提高了地貌單元解析的精度和速度；④設(shè)計和構(gòu)建了基于地圖代數(shù)理論的全國地貌類型符號庫、顏色庫、地名注記庫等，首次完成了海陸一體化的《中華人民共和國1：100萬地貌圖集》的編制和出版，填補了該領(lǐng)域國內(nèi)外空白，在地貌計算機制圖、大型地圖集蝴蝶裝工藝等方面有顯著創(chuàng)新。