地貌发育的外动力

二、地貌发育的外动力

外动力作用概指以太阳辐射能、重力能、日月引力能等为能源，通过大气、水、生物等在固体地球表面所产生的作用。地貌发育中的外动力作用是指它使地表已经形成的地貌形体的组成物质发生位移运动。外动力作用按动力特征可以分为风的作用、冰雪的作用、水的作用……甚至进一步分为河流水的作用、海洋水的作用等。

外动力作用下的固体地球表面的物质运动，可以分为溶解于流体的运动、分散的颗粒运动、集块运动以及整体的位移运动等。组成地貌形体的物质的位移运动导致已有地貌形体从形体到物质组构不同程度地发生变化，并产生新的地貌形体，构成新的外动力地貌发育系统以及不同地貌类型体系的时空组合。

(一)风化作用

风化是指接近地表的或暴露于地面的岩石，处于新的地球表面环境所发生的种种物理变化和化学变化。所述的物理变化包括岩石与矿物的体积增大、机械破裂与疏松崩解，也称物理风化。所述的化学变化包括一系列的化学反应，某些物质成分的丢失与新物质成分的产生，也称化学风化。生物风化包括生物物理风化与生物化学风化。外力作用下的地貌发育原本始于暴露地面的岩石的风化，即岩石在原地的破坏过程。

在自然状况下，裸露岩石的物理风化、化学风化甚至生物风化几乎是同时进行的、密不可分的。理论上，由于物理风化使岩石破碎，从而增大了可与空气和水等接触的表面积，并增强了化学风化。图5-2显示了与岩屑覆盖层厚度有关的物理风化与化学风化相对强度的变化。在两种不同的风化环境条件下观测风化速度，其一是该地的表层物质被剥离的过程快于表层物质的风化过程，地表很少或几乎没有遗存风化物质，地貌形体主要受岩性和地质构造控制；其二是该地表层物质风化过程快于表面物质被剥离过程，发育碎屑物质覆盖层和土壤，地貌形体主要取决于碎屑体物质移动。

显然，有许多因素影响着裸露岩石的风化速度。首先是水-热环境条件，即一般所说的气候条件；其次是岩石本身的成分和结构构造特点。这些因素既影响风化速度，也影响风化产物的性质类型以及该地的风化剥蚀的速率与岩块、碎屑、溶解物质的供给数量，等等。

图5-2　化学风化与物理风化相结合的相对风化速度(据F.Ahnert，1976)

近地面基岩(或堆积物)经受风化残存于原地的产物称风化壳。风化壳与下伏新鲜基岩之间的接触关系，可以分为四种类型，即过渡、突变、规则与不规则。过渡关系通常与化学风化有关，风化-未风化基岩在破裂程度方面分不开。突变关系为上、下之间有清晰分界，即使在风化层中也有基岩块。规则关系是指基岩风化破碎的程度向下减弱而向上增强。不规则关系是指上述三种接触关系不规则地交互。

风化壳的厚度取决于均衡风化剖面深度与剥离速度之间的平衡量，其中均衡风化剖面深度又取决于岩石抗蚀强度、节理发育程度、渗透率以及气候条件，等等。剥离速度又取决于坡度角大小、地面径流强度、蠕动速度、滑坡速度、干湿交替频率和冻胀作用，等等。一般来说，只有在地形起伏和缓或坡斜平缓、植被覆盖良好、地表径流作用较弱、地下水埋藏较深而水、气往下层渗透以及表层基岩又较容易风化的地段，才发育较厚或很厚的风化壳。从北极区很薄的土层到温带地区1～3m厚、湿润热带有时可产生大于100m厚的风化壳。不过有些温带地区可能有残存的深厚的第三纪时期形成的风化壳。

(二)剥蚀作用

剥蚀或剥蚀作用泛指地表岩石矿物碎屑物质受外动力作用而移离原地。被剥蚀的多是地表岩石风化的产物，地表岩石风化产物被剥蚀之后，原来处于其下的岩石又遭风化……风化—剥蚀—风化的连续过程概称风化剥蚀。剥蚀作用的实质是外动力对地表物质的作用，即促使这些物质移离原地以及由此而产生的结果。按外动力的性质特征分为：风的剥蚀作用称风蚀；流水的剥蚀作用称侵蚀，或者冲蚀、掏蚀；波浪的侵蚀作用称浪蚀；冰川的侵蚀作用称冰蚀，或者刨蚀、刮蚀等。此外，还有发生在地面以下的潜蚀、使可溶物质溶解的溶蚀以及海蚀、湖蚀、雪蚀，等等，形成了剥蚀面、剥蚀台地等地貌形体。

人类如果要使某部分地表物质移离原地，一是增大外动力剥蚀力度即剥蚀作用强度，其次是增大该部分物质的可动性。如果想阻止某部分地表物质移离原地，除了设法削弱外动力剥蚀力度之外，还需设法削弱该部分物质的可动性。干旱半干旱地区甚至半湿润地区的一些草地，由于过度放牧或开辟为农田，导致细粒物质被风吹蚀、土壤颗粒增粗“沙化”和生产力下降，这在本质上就是人为诱发了该地地表细颗粒物质的可动性。

某地区短时间内的平均剥蚀速率，多数是据该流域单位时间内输出的泥沙与溶解物质总量来估算的，有的定义为侵蚀模数、侵蚀率、侵蚀厚度或剥蚀厚度等，常用单位为t/(km²·a)(每年每平方千米输出多少吨泥沙物质)。剥蚀速率通常换算为该范围平均单位时间内，由剥蚀作用所产生的物质厚度损失量(mm/1000 a)，一般以平均每千年或者每年剥蚀损失多少毫米厚的风化(土)层测度。

流域平均剥蚀速率与该地区的气候条件、水文特征、地势起伏、植被覆盖、风化强度等许多因素有关(见表5-1)。

表5-1　剥蚀速率受坡地坡度影响的估计(A.Goudie，1995)

(三)沉积作用

剥蚀物质在各种动力——输移介质(如水、重力、风力、动物等)中发生位移，当输移动力受到各种因素的影响减弱时，输移物质与介质分离发生重聚集而停在底质上，建造出新的地貌形体或改变原地貌形体。据沉积地区的不同，有海洋沉积和陆地沉积。前者又可分为滨海、浅海和深海沉积，后者又可分为山麓(坡麓)沉积、盆地(洼地)沉积、谷地沉积、湖泊(水库)沉积。从沉积的方式，可分为机械沉积、化学沉积和生物沉积。机械沉积的碎屑物质，具有明显分选性和规律性，即粗大的先沉积而细小的后沉积，但冰川堆积沉积物例外，没有分选性和规律性，大小泥砾混杂。巨厚沉积物固结成为沉积岩。化学沉积是指介质运移的可溶物质和胶体物质在低洼的水盆地中浓度达到过饱和状态时的沉积析出。生物沉积是指海洋尤其浅海和陆地上生物大量死亡后，它们的骨骼及贝壳、肢体直接堆积下来，形成生物沉积，经过复杂的物理和化学作用，可形成石油、天然气和煤。

外力作用进行地表物质的剥蚀和沉积形成雕刻(侵蚀)地貌形体及沉积地貌形体。在一个地方被剥蚀的物质将在另一个地方沉积下来，物质的剥蚀和堆积在时间和空间上经常相互交替，陆地上的剥蚀地貌形体比堆积地貌形体有更广泛的发育和分布。