资源描述：
《地貌演化与地质灾害》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、地貌演化与地质灾害姜本鸿(水利部长江水利委员会勘m.J总队)摘要本文根据地貌演化的自稳自组、能量传递与耗散、地貌演化不可逆等特征,用二元体系温,“”度均匀时热力学扩散作用对地貌演化过程进行模拟建立了地貌演化过程中力与物质流之间的,;“”唯象方程认为决定地貌演化的有三种力源同时用能量传递与耗散过程建立了力与能量流之间的唯象方程。二者特征相似,互为补充,联合反映了地貌演化动力学的基本特征。根据地貌演化的力源特征,,,及唯象方程解的特性将地貌分为三大类五个亚类在此基础上分析探讨了与之相关的区域地壳稳定性分类和区域地质灾害发育的基本特征。人类生活的地
2、球表面大至大陆、洋盆、山岳、平原,小至小的溶洞、洪积扇、冲沟等形态、、,大小不等千姿百态成因复杂的地貌是地球内外动力地质作用下长期作用的结果它们各自,,处于地貌演化的各个不同阶段按不同的规律处在不同的空间地段使地貌呈现出一幅时“”。空叠错的镶嵌图案,:、、人们研究地貌时往往偏重于以下几个方面的研究(1)地貌的几何学研究(形态高程;;(3)与地貌演化相关的切割等)(2)地貌与构造关系研究特别是与新构造运动之间的关系第。而对地貌演化及演化动力学研究不够深入。本文通过热力学模三纪至第四纪地层研究、,,拟能量传递与耗散过程的理论推导目的就是建立地貌演
3、化动力学模型为人们研究地壳形变、区域地壳稳定、地质灾害(地震、崩塌、滑坡、泥石流等)提供一定的理论依据。一、地貌演化过程是地球内外动力地质作用下地貌系统自稳自、组能量传递与耗散的不可逆过程早在1899年,美国地貌学家w.M.戴维斯提出“地理循环说”[lj阁,戴维斯认为,地貌受:、。三种变量相互作用的影响构造运动外力作用和时间他假定构造运动(上升之后)和气候,:“条件不变的情况下地貌发展演化沿着下列阶段进行将会有一个短暂而起伏迅速增加的青,、,年期一个起伏最强烈地形变化最大的壮年期和一个起伏微弱而无限长的老年期这时的,,,地形进一步发展是非常缓
4、慢的每一部分都消失在后继部分之中然而每一部分都具有与”。1,“”别的时期找不到的形态为其主要特征如图所示戴维斯的地理循环说充分地反映了,。地貌演化的总趋势反映了地貌演化过程为一不可逆过程,..。,M“”其实w戴维斯的地理循环说是一个理想化的地貌演化模式我们知道地壳无,论是过去还是现在都无时无刻地不经受着各种各样的构造变动和各种外动力地质作用每一;次构造运动所造就的地貌一概都遭受到后继构造运动的影响同时也无时无刻不受地球的外部动力、人类活动等作用的影响,对各种地貌单元无一例外地进行着风化作用、剥蚀作用、,,搬运和沉积作用在此过程中存在着地貌演化
5、的变异现象因而地貌演化过程是一个不断地与地球内外环境进行着物质和能量交换的开放系统。·103·每次构造运动都要造,就一定的地貌单元假定在没有后继构造运动影响的情,况下地貌演化就沿着戴维斯演化方向进行。我们知道,在地貌演化过,程中地貌单元体不断地通过自身特点进行调整,如地壳的均衡调整作用、老年期地壳表层次各种重力作用、以、、J高及在水冰川风等物质上升老年期(为壮年期青年期若干倍)度{静潮壮年期时间载体的作用进行的外动力,一凹形谷坡凸形,地质作用。人们知道,地壳形成河漫滩、__淮半原的均衡调整作用是地球内一一,一非常普遍的地质作用均时间衡异常梯度
6、带往往是地震地质灾害发生的重要场所;图1w.M.戴维斯地貌发展阶段模式..A模式;B地壳表层次重力作用形成立体图模式解析图,,(据戴维斯1989年)了如篙山重力滑动构造,山前地带形成的重力扩展构造以及底辟构造等;当外界条件变化到一定的范围内特别是在地震、气候、人类活动等诱发因素的影响下,崩塌、滑坡、泥石流等地质作用是地质灾害的主要类型。以上各种地质作用充分地反映了地貌演化过程中自稳自组现象闭。地震、滑坡、崩塌、泥石流等地质现象就是耗散结构[4]理论中的涨落和突变,耗散结构创始人比利时学者普:“,,利高津教授认为一个远离平衡的开放系统通过不断地
7、与外界进行物质交换和能量交换,,,,克服混乱维持稳定当外界条件变化到一定的阀值时系统就会通过涨落而发生突变从、空间和功能上有序的耗散结构。”而形成了一种无序状态转变为一种时间,,、因此地貌的演化过程是地貌在内外动力地质作用下通过地壳的均衡调整作用地壳,表层的各种重力作用等自稳自组的过程是在与外界进行着物质和能量交换过程中物质与能,、、、。量的传递与耗散的不可逆过程地震崩塌滑坡泥石流等是地貌演化过程中的产物二、地貌演化动力学热力学扩散模型(一)基本假定在对地貌演化过程进行模拟之前,有必要对地貌演化过程进行简化和必要的假定。,如图2是对地貌演化过
8、程的简化很明显该简化过程的始态与终态与热力学扩散作用的,,始态和终态相似只是中间过程不同据此我们用热力学扩散作用对地貌演化过程进行模,:拟因此我们作如下假定;(1)
