白龙江流域第三纪古喀斯特地貌的发现及其意义

笔者在白龙江流域的地貌考察中,首次发现了位于海拔2,000m以上的地区发育有古喀斯特地貌,并可分为三层,分别位于海拔2,200m、2,600m和3,000m的高度,可与区内广泛存在的三级夷平面对比。本文为近年来有关青藏高原古喀斯特发育问题争论提供了一个新的证据。     

石林县域洼地特征与资源环境效应

地貌类型的结构多样性和生态系统各要素耦合的复杂性,使得喀斯特人地关系地域系统中出现水土流失、石漠化、贫困等各种特殊的生态环境和社会问题。洼地是喀斯特地形分化的元地形,对其研究有助于从地貌动力学视角深化对喀斯特地区资源环境要素的认识。本文将基于ASTER-GDEM地形数据的GIS、RS空间分析与野外地质地貌调查成果相融合,研究石林县域洼地形态特征与空间格局,揭示洼地发育的资源环境效应。结果表明:(1)石林县域洼地8597个,总面积269.45 km~2,占县域面积的15.16%,洼地平均面积3.13±6.83 hm~2,深度15.8±11.2 m,坡度7.42±2.68°,长轴长度237±227 m,圆度指数1.26±0.28,频率分布呈左偏特征,洼地点蚀指数为6.14,显示区域地貌发育处于不成熟的初始分化状态。(2)石林县域洼地为显著聚集分布模式,按密度范围可分为高密度(6个/km~2)、中密度(5～6个/km~2)和低密度(5个/km~2)三个区域。(3)洼地高低密度的差异性空间分布与泉眼、暗河、地下水系统流向等具有高度空间相关性,表现为地下水往往从高密度区向低密度区流动,暗河的源头区分布于高密度区,泉眼等地下水排泄通道位于低密度区;植被覆盖度和石漠化强度等资源环境指标的分布在不同密度洼地区具有显著差异性,表现为随着洼地密度的增加,区域内低植被覆盖度和高等级石漠化强度的面积逐渐增加。洼地作为降雨汇聚成地表径流转入地下暗河的有利地形,其空间格局是区域水土资源流失/漏失的关键性空间格局,高密度洼地区是水土保持与石漠化治理的重要区域,这种认识为喀斯特地区资源环境规划及管理提供了地貌学理论与技术基础。     

南方喀斯特石漠化分区的名称商榷与环境特点

阐明了锥、塔峰等热带喀斯特地貌发育的适宜的气候和地质地貌条件,论述了我国南方喀斯特地区喀斯特地貌空间分布与气候和地质地貌条件的关系。针对现行《石漠化分区》命名存在的科学系统性问题,对石漠化分区的命名系统提出了修改意见:将我国南方喀斯特地区分为锥、塔峰喀斯特地貌区和非锥、塔峰喀斯特地貌区2个区。锥、塔峰喀斯特地貌区,根据喀斯特地貌类型分为浅碟型峰丛洼地,漏斗型峰丛洼地和峰林平原等3个亚区,分别对应原《石漠化分区》的岩溶高原区,峰丛洼地区和峰林平原区。非锥、塔峰喀斯特地貌区,根据区域地貌类型分为高原盆谷,高原峡谷,高原和中低山槽谷,中高山和中低山等5个亚区,分别对应原石漠化分区的岩溶断陷盆地区,岩溶峡谷区,岩溶槽谷区,中高山区和溶丘洼地(槽谷)区。鉴于热带喀斯特地貌区裸露性喀斯特坡地分布广,石漠化严重,特别是漏斗型峰丛洼地亚区裸露性喀斯特坡地面积比例高,是南方喀斯特地区石漠化最为严重的地区,也是集中连片的国家级贫困区,建议南方石漠化治理向黔桂滇接壤的漏斗型峰丛洼地亚区倾斜。     

陕北洛河流域地貌演化阶段的定量分析

根据洛河流域地貌南北纵向区域分布规律,并参考张宗祜先生(1986)编制的"中国黄土高原地貌类型图",将洛河流域由南至北依次划分为洛川黄土塬区、甘泉一志丹黄土梁状(为主)丘陵沟壑区及吴起黄土峁状(为主)丘陵沟壑区3个地貌区。借助于GIS的空间分析功能,对洛河流域3种不同地貌绘制了Strahler曲线,采用高程积分法、信息熵法、侵蚀积分值法进行计算。结果表明:3种地貌区均属于壮年期地貌发育数量特征值范围,说明洛河流域总体的发育状态已经开始进入壮年期,但不同地貌分区的发育阶段不尽相同;洛河流域不同地貌的面积-高程积分曲线的S值大小排列顺序为:吴起黄土峁状(为主)丘陵沟壑区< 洛川黄土塬区< 甘泉一志丹黄土梁状(为主)丘陵沟壑区,与理论情况不相符。分析认为,这可能是由于近年来洛川黄土塬区侵蚀强度增加对洛川黄土塬区的地貌发育产生了一定的影响。     

青藏高原东北缘马衔山夷平面特征指标的提取与分析

夷平面研究在地貌演化和新构造运动,特别是青藏高原隆升过程研究中占有极其重要的地位,准确界定夷平面分布范围是开展夷平面定量--半定量研究的重要基础.截至目前,前人已利用计算机图像处理技术和目视解译等方法开展了相关工作,并取得重要研究进展.然而,以往利用坡度高程指标提取夷平面时存在一定的随意性和主观性.青藏高原内部及其周边地区发育系列夷平面,其中高原东北缘马衔山地区较好的保存了两级夷平面.被夷平的地层为前寒武系马衔山群混合岩,山顶面上发育冰缘地貌,主夷平面波状起伏,上有岛山和晚新生代沉积,局部覆盖有40 m左右红粘土和30 m以上更新世黄土,并在局地残留3 m以上风化壳,是开展夷平面研究的理想地区.为探讨如何确定提取夷平面的最佳坡度高程指标,本文基于夷平面的特殊地貌几何形态,利用均值变点分析法和最小误差法确定了提取夷平面的最佳高程和坡度指标,并据此对马衔山地区的两级夷平面的分布范围进行提取和统计分析.最后结合剖面线,坡向分布图和区域地质资料探讨了夷平面的构造变形特征.研究发现马衔山地区两级夷平面最佳坡度指标均为12°,山顶面和主夷平面高程主要分布在3470~3640 m和2670~2870 m;统计分析表明山顶面面积约为6.4 km²,平均高程为3559 m,主夷平面面积约为15.5 km²,平均高程为2771 m;而夷平面的变形特征主要受控于区域断层.     

中国花岗岩地貌的类型特征与演化

在中国南方亚热带季风气候条件下, 自中、上新世以来的夷平面及其深厚的花岗岩风化壳在后期不同程度构造抬升-下切过程中, 造成许多中国特有的花岗岩地貌类型, 如黄山和三清山等处的花岗岩峰林、石林、造型石、风动石等。本文讨论了中国花岗岩风化壳和地貌的时空演化规律, 提出地貌发育年代与中、上新世广布的夷平面的密切关系, 以及在不同抬升背景下, 花岗岩地貌与风化壳的关系。并可据此推算不同山地的抬升幅度, 沿海仅抬升约200m, 向内地逐渐增大, 到南岭或大别山、伏牛山则达到约1600~2000 m。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

川西北高原的地貌垂直地带性与寒冻夷平面

川西北高原地貌垂直地带性明显：流水地貌带,＜3 800 m；冰缘地貌带,3800～4200 m；冰川地貌带,＞4200 m；相应的主导地貌过程分别是流水侵蚀,冻融侵蚀和冰川侵蚀。本文提出了高原面形成的寒冻夷平机制,并认为川西北高原是大面积构造隆升背景下形成的寒冻夷平地貌。花岗岩和石灰岩等结晶岩抗寒冻风化能力强,形成了冰川发育的高山；三叠系砂板岩,抗寒冻风化能力差,形成了融冻土流发育的丘状起伏的高原面。此外,还延伸联想到青藏高原夷平面和高原隆升的一些科学问题,如冻融侵蚀在高原地貌形成和演化中的作用,地面隆升幅度与地壳构造上升幅度,高原面高度的区域差异和大冰盖问题等。     

基于DEM数据的达日断裂构造地貌研究

本文基于90 m分辨率DEM,利用Arc GIS10.1软件对达日断裂地形起伏度、条带剖面、水系等方面进行提取分析,对其构造地貌特征进行研究。从最大高差-面积比法得到最佳分析窗口为43×43,其最大高差稳定的区域范围为14.98 km2。地形起伏度在15~870 m,地形起伏度大于270 m的区域占83.89%,其中起伏度大于575 m的区域占48.50%,其地形以山地地形为主。研究区的坡度在0°~50°,并且起伏度大的区域往往坡度也比较大,其受区域构造活动性影响比较大。研究区域内山体上部有多级夷平面发育,主要夷平面是4 400 m和4550 m左右,最高海拔约为4 720 m,最低海拔约为4 100 m。研究区内水系比较发育,研究区水系密度在0~0.81 km/km2,水系流向和水系密度大致NW向,与断裂走向大致相当,故研究区的水系受断裂活动构造的影响非常大。研究区的地貌特征受活动构造影响所控制,其造成地形起伏度较大,在达日断裂的影响下,断裂上下盘的地貌特征表现出明显的差异。     

基于ALOS DEM的乌蒙山国家级自然保护区地貌特征研究

以乌蒙山国家级自然保护区为对象,融合野外地质地貌调查和ALOS DEM数字地形分析,定量与定性相结合阐述区内地形分异、地貌格局与发育演化等特征。结果表明：1）保护区基本地貌类型以大起伏中山（57.45%）为主,其次为大起伏亚高山（30.66%）和中起伏中山（11.17%）,海拔、起伏度、坡度、面积-高程积分值等定量地形指标的平均值从三江口片区至朝天马、海子坪片区逐渐降低,夷平剥蚀面级数逐渐减少;2）保护区及附近地区共发育7级夷平剥蚀面,其中Ⅰ～Ⅲ级为山顶面和残余夷平面,Ⅶ级为金沙江侵蚀阶地面,Ⅳ～Ⅵ级为剥蚀面,与区域3次构造旋回相对应;3）保护区面积-高程积分值在0.197～0.815之间,平均为0.503,超过80%的区域处于地貌演化的壮年阶段,表明区域地表侵蚀动力较强,在人类活动增强背景下存在较大的生态风险,未来的保护规划应考虑各个基本地貌类型区的地表动力差异。综合而言,独特、丰富的地貌结构使得保护区生物多样性及其所依附的生态环境要素得以保存,加强地貌多样性研究有助于从整体性和系统性的角度实现保护区资源环境管理与可持续利用。     

巴江流域演变与路南石林发育耦合分析

本文分析了巴江喀斯特流域的水系、地貌结构特征,通过多次野外调研,探讨了石林的形态及其在巴江流域内的空间分布特征。研究表明石林主要发育在二叠系的栖霞组、茅口组灰岩上,岩性和地层的差异对石林的形状有较大影响;石林的分布在地貌部位上并无明显的选择性,在洼地、斜坡及山顶均可发育,但石林的形态和高度在三种地貌部位间有明显的变化规律;以路南群为中心,往北、东方向距路南群越远,石林的高度有逐渐减小的趋势,同时石柱间的距离也越来越大,由簇状石林向分离程度很好的单个石柱变化;天生桥为一地貌裂点,石林的形态和分布特征在其上、下也表现出明显的差异。同时,根据石林发育的“三元剥蚀”机制,结合路南地区的水文、地质、地貌演化史,作者进一步分析了路南石林发育和巴江流域演变之间的内在联系,并把路南石林的发育划分为三个时期,即路南古湖期、石林遍生期和流域回春期。作者认为,石林的出现和大范围分布并非偶然,而是巴江流域演变到一定阶段的产物。     

"三元剥蚀"与路南石林发育

石林是一种稀有的喀斯特地貌景观,其发育演化有其独特的过程。本文提出了石林发育的"三元剥蚀"机制,通过对土下溶蚀速率、表土剥蚀速率与(石)柱顶剥蚀速率三者不同组合的分析,讨论了石林发育的方向与趋势,并对当前路南石林发育的阶段和方向进行了具体研究。研究表明,作为石林增长拔高源动力的土下溶蚀强度的影响范围是有限的,其下限约在土下10m处,而真正能促使石林快速发育的深度是在土下2m以内。在现代自然条件下,路南石林顶部的剥蚀降低速度为10.4mm/ka,土下的溶蚀加深速度为26.17 mm/ka,石林的实际高度仍以15.77mm/ka的速度在拔高;表土剥蚀速度为650mm/ka,石林的可见高度现正以639.6mm/ka的速度增加,土壤正以623.83mm/ka的速度快速变薄,表明虽然目前石林的可见高度仍在增加,但其发育的最佳时期已经过去。     

则岔石林地质公园喀斯特地貌类型及形成机制

则岔石林地质公园位于甘肃省碌曲县,该处地貌完整地保存了高寒喀斯特的特征,具有典型性与稀有性。为了揭示其自然科学价值,促进自然资源开发与景观保护,基于前人工作基础,通过野外地质调查,以碌曲县区域地学为背景,介绍了则岔石林地质公园的喀斯特地貌类型,即以高原石林为主,一线天为亮点,小型溶洞为辅。继而从地质构造、岩性、水文气候、生物因素四方面分析了园内喀斯特地貌的形成机制。对完善我国高海拔地区岩溶系列地质遗迹的科学研究具有一定意义。同时,高寒喀斯特的生态化对南方喀斯特沙漠化的治理具有良好的示范作用。     

云南石林洞穴发育特征初析

石林位于滇东喀斯特高原南部，喀斯特极其发育，以发育了典型的石林地形面闻名退途，倍受国内外喀斯特学者的关注。研究区内喀斯特洞穴极为发育，洞穴在发育分布上受到区域碳酸盐岩地层分布的控制，表现出洞穴分布的相对集中性、洞穴发育对地层的选择性和洞穴发育的成层性等特征。洞穴发育规模绝大多数为中小型洞穴；洞穴多为现代地下洞河，埋藏浅且多天窗，并且洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制，有强烈的方向性。通过对石林地区喀斯特洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制，有强烈的方向性。通过对石林地区喀林斯特洞穴发育条件、洞穴发育规模、分布特征和洞穴发育的古地理环境特征的条件，论述了石林地区洞穴的发育特征。     

祁连山北麓地貌信息熵与山体演化阶段分析

利用定量化的手段分析地貌演化的阶段和趋势,是地貌学研究领域的一个重大的理论课题。在地理信息系统软件ArcGIS和ArcView的支持下,利用数字高程模型提取祁连山北麓的河网和流域。利用Strahler积分计算了各个流域的地貌信息熵,按照主夷平面的高度将祁连山北麓的各个流域分为不同的部分,它们具有不同的地貌信息熵值。结果显示,祁连山地区正在进入戴维斯侵蚀旋回的幼年期阶段。     

湘桂黔滇藏一线覆盖型岩溶地貌特征与岩溶(双层)夷平面

根据岩溶风化壳的发育条件及研究覆盖型岩溶特征,提出岩溶（双层）夷平面概念,认为研究区覆盖型岩溶是一个统一的岩溶（双层）夷平面的组成部分。其现阶段的存在形式如石林、岩墙等为后期不同程序风化－刻蚀作用的结果;其地貌形态多为土下成因,并随剥蚀程度、裸露时间环境的差异而叠加各种后期气下改造特征。     

云南石林喀斯特小生境木本植物多样性特征

喀斯特生境与生物多样性的关系及对人为干扰的响应是喀斯特生态恢复的重要内容。以石林世界地质公园为例对此进行研究。从喀斯特溶痕与植物生长发育关系角度看,石林的小生境可分出节理溶沟、裂隙溶沟、楔状槽沟、深溶蚀坑、溶蚀石堆、浅溶蚀盘、溶蚀穿洞、溶蚀井或圆形溶槽和溶蚀廊道等9种。这些小生境的长度在31~340 cm,宽度在10~261 cm。在原生林、次生林、灌丛和灌丛草地等四个群落中调查了各个小生境的木本植物,共记录40科92种,个体数11420株,其中以溶蚀廊道的木本植物总数最多,溶蚀穿洞最少。物种和数量保持最稳定的小生境是溶蚀石堆和裂隙溶沟。各小生境群落间的物种相似性指数很低。裂隙溶沟、深溶蚀坑、楔状槽沟、溶蚀石堆等小生境在人为强烈干扰后,仍保留有部分乡土植物繁殖体,其他小生境缺乏,这些繁殖体对生态严重退化区的喀斯特植被恢复具有重要意义。喀斯特生境的尺度影响森林植被的自然恢复。保护喀斯特地质遗迹可以促进生物多样性恢复和保护,石林世界地质公园提供了例证。     

Changes in the hypsometric curve through mountain building resulting from concurrent tectonics and denudation

The stages of geomorphic development of mountains have sometimes been explained based on Strahler's diagram of hypsometric curves. Although the Japanese mountains are young, they do not follow his diagram. Hypsometric curves, simulated using empirical laws deduced from the Japanese mountains, indicate that mountain building resulting from concurrent tectonics and denudation does not produce convex curves but concave and/or s-shaped curves. The hypsometric curve of a mountain changes from a concave curve to an s-shaped curve in accordance with the increase in mountain altitude. The succession of the hypsometric curve during concurrent tectonics and denudation is the reverse of Strahler's diagram. The hypsometric integral increases with the advance in stage which is evaluated based on the change in mountain altitude. It has a relatively good correlation with the stage. However, the sequence of change in the hypsometric integral is different according to the extent of the terrain examined, whether the terrain is restricted to the interior of a mountain or pertains to the whole mountain, and whether it includes newly emerged land. The stage should be evaluated based on the course of change in the integral characteristics for the extent of the mountain examined.     

Spatial analysis of factors controlling the presence of closed depressions and gullies under forest: Application of rare event logistic regression

Although numerous studies have reported on past geomorphic change, it is a common difficulty to identify the relative role of driving human or climatic forces. To that end, the possibilities of rare events logistic regression are explored in a 1300-hectare large, ancient forest in central Belgium. Here, 43 permanent gullies and 71 closed depressions were observed that were probably caused by an anthropogenically induced land use change in the past. This human origin was confirmed for a limited number of case-study areas by recent geomorphic research, with dating and soil profile analysis. The objective of this study is to analyze the factors controlling the position of all gullies and closed depressions in the study area and investigate their mutual relation. This will indicate whether or not the results obtained for the small case-study areas can be extrapolated to the rest of the geomorphic features found in the whole study area.The obtained logistic regression models show that both anthropogenic and physical factors are important in the spatial distribution of both geomorphic features. For the prediction of the occurrence of closed depressions, anthropogenic factors are most important however. The probability of finding a depression is larger close to reported prehistoric and Roman archaeological sites, on well-developed, undisturbed Luvisols and on northeast- to southeast-facing slopes. The local slope gradient of the soil surface is the most important factor in the multivariate model for predicting the presence of the permanent gullies. The occurrence probability of permanent gullies is also larger on northeast- to southeast-facing slopes. The anthropogenic factor expressed by the distance to the closed depressions is significant as a univariate model. This suggests that a critical slope gradient is a prerequisite for gully incision, but gully formation still needs to be triggered by a human-induced land use change. It can therefore be concluded that both the gullies and the closed depressions in the Meerdaal Forest are related to past human activity, either directly, through mining of loess or indirectly, through runoff production on cropland. This study also showed the potential of rare events logistic regression for analyzing the spatial pattern of geomorphological features in relation to environmental factors.     

喀斯特高原盆地聚落空间演变——以贵州省红枫湖水系盆地为例

贵州是我国喀斯特分布最广的地区,喀斯特高原盆地是贵州主要的人口聚集地。充分认识高原盆地聚落的空间分布及其演化态势,对区域城镇规划、社会主义新农村建设及可持续发展有重要意义。以红枫湖水系盆地为例,基于GIS技术及相关软件,主要利用景观格局指数、Moran’s I系数以及居民点数据与等高线数据的空间叠置及转换技术,从水平和垂直两个维度对案例地区聚落空间分布的变化进行研究。研究表明:喀斯特高原盆地聚落的空间分布和演变具有强烈的喀斯特地域基因,在喀斯特地貌的限制下聚落总体分布分散;近年来聚落规模不断增加,在局部有一定小规模集聚并随地形限制而表现出不同的集聚形式和集聚程度;而随着数量的增多和规模的增大,聚落形态更为复杂且景观趋于破碎,空间分布更加复杂;喀斯特地貌的垂直空间特点在决定聚落的垂直分布及演变规律的同时也加剧了聚落空间分布的复杂性。