2 第二章自然地理學環境的組成和結構

2022-02-27 08:02:58 字數 4624 閱讀 4893

本書緒論曾扼要地討論了自然地理環境的概念及其包含的基本內容。這裡,我們將進一步討論自然地理環境的組成和結構,以圖建立關於這個研究物件的立體的和動態的觀念,並以此作為以後深入闡述其各種基本規律的出發點。

第一節自然地理環境的範圍和邊界

地球構造的乙個顯著特點是它的分層性。整個地球是由一系列具有不同物理和化學性質的物質圈層所構成。這些地球圈層稱為地圈(圖地球的外部籠罩著大氣圈,其中還可再分為散逸層、電離層、中間層、平流層和對流層;大氣圈的下墊面是海洋和陸地水構成的水圈;地球固體部分的外層是岩石圈(包括地殼和地幔的剛體部分),岩石圈的表層分布著很薄的一層沉積岩石圈及地表風化殼和土被層;岩石圈以下的地球內部是地幔的大部和地核;此外,在海陸表面還存在生命物質,它們組成生物圈。

所有這些地圈的組合形式具有兩種型別:在高空和地球深部的地圈,其層內理化性質較為一致,圈層之間的關係較為簡單,表現為上下成層的組合形式。而在海陸表面附近的大氣圈(下部)、水圈、岩石圈(上部)和生物圈則表現為相互交織的組合形式。

這後一種組合形式的四個地圈不僅是緊密地接觸,而且是多方面地相互作用,從而構成乙個新的、比較地球其他圈層具有獨特地理意義的物質體系,這就是自然地理環境。

由此可見,自然地理環境是地球的乙個復合圈層,即地理圈。它鑲嵌於地球的表層,以自己的表面朝向宇宙空間,正像乙個包圍著(固體)地球的「殼」。因此,人們也把自然地理環境稱作「地理殼」。

這個名稱突出了自然地理環境的外形和空間位置。

然而,要確定自然地理環境的空間位置,即確定它的範圍和邊界,卻是乙個棘手的科學課題。我們知道,客觀物體的邊界有兩種不同的型別:第一類是突變的鮮明邊界。

這類邊界在空間上呈乙個面(沒有厚度),介面兩側物質(體系)的性質有明顯區別。例如海陸交界。第二類是漸變的模糊邊界。

這類邊界在空間上呈現乙個過渡區間,其內不同屬性的相鄰兩物質(體系)並存,且一方屬性逐漸消失而另一方屬性逐漸顯著。自然地理環境的邊界正是一種具有一定過渡區間的漸變界限。它的兩個邊緣圈層——大氣圈和岩石圈——的厚度很大,而兩者的物質組成和結構特性隨高度或深度的不同又具有漸變的性質,所以,要在這兩個地圈中確定自然地理環境的邊界就不是容易的事情了。

長期以來,不少地理學家就自然地理環境的邊界問題進行了深入的探索。直至近今,仍不斷有新的觀點提出。所有不同的觀點,概括起來包括三類。

有一類觀點趨向於把自然地理環境的界限劃定在乙個巨大的空間範圍。這類觀點主要為原蘇聯地理學者所提出。

其中一部分原蘇聯學者側重在自然地理環境的「外部聯絡顯著減弱之處」尋找邊界和確定範圍。а.а.

格里哥里耶夫(гpигopьeв)在1933 年提出,地理殼的下限在地球固體表面以下大約100—200 公里的深度,那裡是構造力停止作用的地方。後來又認為地理殼包括地殼、對流層、平流層(至臭氧層)、水圈、土壤、植被和動物界。即認為地理殼的上限為臭氧層底部。

卡列斯尼克1947 年的觀點是:地理殼的上限為臭氧層的高度,約在海平面以上25—30 公里高度,因為臭氧層調節了到達地表的紫外線,使波長小於0.29 微公尺的紫外線不能到達地表;下限則應為普通震源所在的深度,即在海平面以下15 或20 公里到40 或50 公里的地方,因為普通震源是引起地表變化的地球內能**的深度。

另一部分原蘇聯學者著眼於自然地理環境的「內在聯絡顯著減弱之處」。и.м.

查別林(за6елин)在1952 年提出,地理殼的下限應位於地殼中有生命和液態水分布的極限,這一深度在大陸深約5 公里,在海洋深約11—12 公里;而上限則為對流層頂。

1953 年,а.г.伊薩欽科發表了自己的意見。

他認為地理殼的上限在對流層頂,下限在沉積岩石圈的底界(約在地面以下5—6 公里)。因為對流層和水圈參與著太陽所能引起的地理殼的積極的物質迴圈,沉積岩則是由所有三個無機圈和有機體的相互作用的產物,而從對流層到沉積岩石圈的範圍也是生命有機體可能生存的區間,而在這一區間之外,自然地理環境的內部聯絡就顯著減弱了。

1962 年,д.л.阿爾曼德(apманл)這樣認為:

地理殼的上限為對流層頂;而下限與整個地殼的界限一致,包括了玄武岩層。其理由是深成巖也參與地理殼的物質迴圈,而深處的能量轉化又決定著構造作用和普通的**。

原蘇聯學者中較新近的意見是科里瓦魯茨基在1977 年提出的。他認為在大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互聯絡中,大氣迴圈是根本的。因此他把對流層的上限作為地理殼的上限,而把區域性潛水的不透水層頂部作為下限。

另一種觀點把自然地理環境的界限劃定在較小的空間範圍。這一觀點以我國地理學者牛文元為代表。他認為原蘇聯地理學家劃定的界限和範圍偏大而流於空泛。

他根據所研究問題的特點以及討論時的方便,把自然地理環境限於乙個較薄的空間內,視之為乙個開放性的系統,取名「自然地理面」。自然地理面的上限放在地表向上約50—100 公尺的近地面邊界層,而下限放在太陽能量影響地表的終止線(其深度在陸地下面約20—30 公尺,在海洋可達100 公尺的深處)。理由是,在近地面層空氣運動以亂流處於主導地位,支配著這裡與其上的大氣層的物質和能量交換;在陸地上以太陽作用為外力作用的代表,自然地理面的下限不應超過外力對地球的作用深度。

還有一種觀點也是我國地理學者提出的。陳傳康認為地理學所研究的範圍界限不應作硬性規定,硬性規定乙個厚度未必都符合客觀實際,而應視研究問題的性質有相應的變化。通常隨研究範圍的不同,牽涉的厚度也不同。

研究小範圍的問題,所涉及的厚度就應薄;研究大範圍的問題,厚度就應大;全球性的問題,才可能涉及到所謂地理殼的厚度。

總而言之,關於自然地理環境的範圍和邊界至今仍是乙個值得**的科學問題。但就全球尺度的自然地理環境而言,目前大多數自然地理工作者基本接受了а.г.

伊薩欽科的劃法。而在具體的研究中,陳傳康的觀點是值得重視的。

第二節自然地理環境的組成

一、自然地理環境的物質組成、能量組成和要素組成

自然地理環境是乙個龐大的物質系統。其組成包括:自然地理環境的各種物質、各種能量以及在能量支配下物質運動所構成的各種動態體系,即自然地理要素。

自然地理環境的物質組成,可能包括著地球所有的化學元素種類。然而本節的討論將不過細地涉及各種地球元素,而僅以巨集觀的角度著眼於那些具有地域結構意義的物質成分及其構成的物質系統。

從上述觀念出發,可以把自然地理環境的物質成分概括為四大類,即固態的岩石、液態的水、氣態的空氣和活質有機體。它們是自然地理環境最基本的組成成分。這四類物質成分相互聯絡、相互滲透,普遍存在於自然地理環境中,並各以自己為主體構成了下列自然地理環境的四個基本地圈。

(l)對流圈。大氣圈底部對流運動最顯著的大氣圈層,主要由氣態物質組成。這裡集中了整個大氣質量的3/4 和幾乎全部水汽。

它的下界是海陸表面,上界隨緯度、季節及其他條件不同而不同。根據觀測,對流層的平均厚度在低緯度為17—18 公里,在中緯度為10—12 公里,在高緯度為8—9 公里。一般夏季厚而冬季薄。

(2)水圈。地球表層水體的總稱,包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川和地下水。其中海洋面積最為寬廣,佔地球表面積的70.

8%,平均深度3.8公里。水圈總體積約13.

7 億立方公里(其中陸地水僅佔2.8%)。

(3)沉積岩石圈。亦稱成層岩石圈,地殼(及岩石圈)的上層,主要由沉積岩構成,包括火成岩和變質岩等岩類。沉積岩石圈的厚度是不均勻的,平均約有5 公里。

它的最上面往往覆蓋著一層風化殼及土壤(達幾十公尺),後兩者是前者的派生自然體。一般地說,沉積岩石圈位於氣圈和水圈之下,露出在水圈之上的部分即構成陸地。

(4)生物圈。地表生命有機體及其生活領域的總稱,包括植物、動物和微生物三大類。地球生物的活動和影響範圍雖然包括了對流層、水圈和沉積岩石圈,但主要集中在這三個無機圈層很薄的接觸帶中。

組成生物圈的有機體的總質量約有1013 噸,其中又以植物為主,它佔了有機體總質量的99%。自然地理環境的能量組成,主要包括太陽輻射、地球內能以及潮汐能等等。其中以太陽輻射和地球內能(地熱能及重力能)為最重要,它們共同支配著自然地理環境內部的物質運動。

上述各種能量均來自自然地理環境外部,構成為影響自然地理環境的外部因素。對此,我們將在本書第三章再展開論述。

自然地理環境的要素組成,包括地貌、氣候、水文、土壤和生物。它們是自然地理環境四種基本組成成分在能量的支配下相互聯絡、相互作用,而產生的各種自然地理動態的物質體系。它們既是物質的,又是動態的。

如果說自然地理環境的物質組成強調物質實體的一面,則自然地理環境的要素組成更強調物質的運動方面。

地貌是固體地殼的表面形態。作為形態,地貌與組成它的岩石有著密切的依存關係,兩者共同構成為岩石地貌複合體。地貌是大氣圈、水圈、生物圈(它們蘊含著外力)和岩石圈(蘊含著內力)相互作用的結果。

但是,地貌要素反過來又影響著其他各個要素的發展。因為地貌是大氣、水和生物作用的場所,地表形態的差異必然引起各種自然地理過程和現象的變化。因此,岩石地貌複合體是自然地理環境要素組成的基本部分。

氣候是長期的大氣狀態和大氣現象的綜合。它是最活躍的自然地理要素之一。大氣蘊含著最終來自太陽的熱能,它的物理過程首先支配著地表的熱量平衡,同時支配著海陸間的水分迴圈,從而影響了生物分布和陸地水文網的分布,以及它們的動態。

風化殼和土壤覆蓋層的形成,受著大氣過程各種作用的影響。大氣過程還是各種地貌的外營力。

水文也是最活躍的自然地理要素之一。水體所起的一種重要的環境作用,在於其潛熱特性。巨大的水體(如海洋)貯藏著大量的熱能。

水與大氣相互聯絡,決定著自然地理環境中水熱的配置。地球重力賦予水一定的功能,使之起著某種對地表形態的塑造作用。水還滋養著整個地球的生物界,沒有水就沒有生命。

因此,各種水文過程實質成為自然地理環境內部相互聯絡的紐帶。

土壤既是自然地理環境派生的自然體,也是它的乙個組成要素。土壤以不完全連續的狀態存在於地球表層(可稱為土壤圈或土被)。它的空間位置正處在四個基本地圈緊密交接的地帶。

在整個自然地理環境中,土壤是結合無機界和有機界的樞紐,是聯絡各自然地理要素的關鍵環節。

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