燕山大学—山东堡风化作用、沙质海岸地质作用观察路线

路线：基地—燕山大学—山东堡海滨—基地

任务：

1）观察风化作用及其产物。

2）观察海积阶地及沉积物特征。

3）观察沙质海岸区的海水运动特点及滨海沉积物。

预习内容：

1）风化作用，重点是风化壳。

2）海水运动特征及沙质海岸的改造过程。

No.8

位置：燕山大学北东外环路公路边。

意义：新太古代黑云母花岗岩风化壳剖面观察点。

观察内容：

1）风化壳剖面的垂直分层及各层的特征（颜色、成分、结构）。

2）风化壳的研究意义。

教学内容：

1）风化作用是指在地表或近地表环境下，由于气温变化、大气和水溶液的作用以及生物活动等因素的影响，使岩石在原地遭受分解和破坏的过程。根据不同的影响因素，风化作用可分为物理风化、化学风化和生物风化作用。风化壳是指由风化产物组成的分布于陆地表面、厚度不均匀的不连续薄壳。在不同气候区，由于控制风化作用的因素不同，可形成不同类型的风化壳，如在高寒地区为岩屑型风化壳（以物理风化作用为主），温带湿润区为硅铝－粘土型风化壳（物理、化学、生物风化共同作用的结果），湿热气候区为砖红土型风化壳（以化学、生物风化作用为主）等。

2）风化壳剖面从上到下具有分层现象。点处为花岗岩风化壳，从上到下可分为4层（图4-6，图版Ⅰ－4），层与层之间的界线不明显，呈渐变过渡关系，而且界线起伏不平。

①土壤层：位于风化壳顶部，颜色为灰黄、灰黑色，成分为粘土、亚砂土，含大量的植物根系和腐殖质，厚约20cm。该层是物理风化、化学风化和生物风化共同作用的结果。

②残积层：基岩受到强烈的风化作用，呈黄褐、红褐色，结构、构造均已消失，矿物已风化成粘土、亚粘土，含少量的石英，结构疏松。基岩中的长石已风化成高岭石，黑云母风化成蛭石。由于受节理的影响，该层的厚度变化较大，约50～150cm。

图4-6 燕山大学北东外环路公路边风化壳剖面素描图

1—土壤层；2—残积层；3—半风化层；4—伟晶岩；5—黑云母花岗岩

③半风化层：褐**，基本保留了基岩的结构、构造特点，但较松散，敲击时易碎，长石部分风化成高岭石，黑云母部分风化成蛭石，所以在物质组成上与基岩稍有不同。

④基岩：在附近可见到未风化的新太古代黑云母花岗岩。

要求学生画“风化壳剖面素描图”，在画素描图的同时了解素描图的画法与要求。

重点与难点：

1）风化壳剖面的分层依据。

2）风化壳的研究意义。

时间：60分钟。

思考题：

1）不同岩性的风化壳在剖面上的结构一样吗？

2）研究风化壳有什么意义？

No.9

位置：实习基地北陡壁处。

意义：海积阶地及其物质组成观察点。

观察内容：

1）Ⅰ、Ⅱ级海积阶地的形态特征与物质组成。

2）Ⅰ、Ⅱ级海积阶地相互接触关系。

3）画海积阶地关系剖面示意图。

教学内容：

从地貌上观察实习基地和苹果园所处平台的特征。观察高平台表层的松散物质及下伏基岩的岩性，根据物质成分的特点，讨论覆盖在高平台上的砂层成因。然后，再看低平台上的物质组成及成因，理解阶地的概念，认识阶地。在这里可以划分出两级阶地。

1）Ⅱ级阶地：大致是苹果园至燕山大学所处的平台，略微起伏不平，大部分地方已种庄稼或建房屋。平台表面为褐红色的粘土（风化壳的土壤层和残积层）所覆盖，只有局部地方在褐红色粘土层上面覆盖着一层灰**的粉砂、细砂层（注意：砂层下面的红色粘土层与种庄稼的褐红色粘土层的形成时间不完全同时），这在公路桥东侧的陡壁顶上可见。砂层分选性很好，砂粒磨圆好，成分以长石、石英、白云母为主，含少量的贝壳碎片，具有斜层理，砂层与褐红色粘土的接触面凹凸不平。根据上述砂层的特点，可判断是海成砂，然而现在却远远高出海平面，因此，该平台为海积阶地。砂层以下的基岩是黑云母花岗岩，主要成分为长石、石英、黑云母。Ⅱ级阶地面与低平台高差约5m。

2）Ⅰ级阶地：阶地面基本上为实习基地至山东堡所处的平面，前缘与海边的沿岸沙堤相接，后缘至基岩（黑云母花岗岩）陡壁处。阶地面较平整，现已长满植物。沉积物为灰**细砂、粉砂，含有生物碎片和少量的砾石。砂层松散，局部地方经风的地质作用，在其表面形成一些小的风成沙丘。砂层下面的基岩为黑云母花岗岩（建桥施工时见到）。Ⅰ级阶地面高出海平面约3～4m。

3）Ⅰ级阶地后缘直接与基岩接触（在陡壁处可见），未见与Ⅱ级阶地砂层接触，而且两级阶地面高度相差约5m，所以认为I级阶地切割了Ⅱ级阶地，由此可知Ⅱ级阶地的形成时代早于Ⅰ级阶地。

4）根据该点发现的两级阶地及黑云母花岗岩的风化壳，该地区的地壳运动初步可分为4个阶段：①地壳稳定阶段，该地区露出海平面（Ⅱ级阶地砂层之下褐红色粘土层的形成时期）；②地壳下降至稳定阶段（形成Ⅱ级阶地沉积物）；③地壳上升至稳定阶段（Ⅱ级阶地沉积物露出海平面，形成Ⅰ级阶地沉积物）；④地壳上升至稳定阶段（Ⅰ级阶地沉积物露出海平面，形成现代滨海沉积物及现代风化壳）。在观察该地点的阶地时，要与鸽子窝的古波切台（海蚀阶地）相联系。实际上，鸽子窝的古波切台与这里的Ⅱ级阶地属于同一级阶地。

5）画—幅从燕山大学至海滨的剖面示意图（图4-7）。

图4-7 燕山大学—实习基地阶地剖面示意图

重点与难点：

1）确定阶地的依据。

2）阶地的形成过程与地壳运动的关系。

时间：40分钟。

思考题：

1）根据阶地的发育情况是否可以推断地壳升降运动的过程？

2）海成阶地与河流阶地有何异同？

No.10

位置：山东堡海滨

意义：

1）沙质海岸区海水运动观察点。

2）波浪运动对沙质海岸改造过程观察点。

观察内容：

1）海水的颜色（近岸和远岸）、透明度、水温（与气温比较）、含盐度（成分）等。

2）波浪要素（波峰、波谷、波长、波高）从远处（深海方向）到岸边的变化（规则波浪→破浪→拍岸浪）、波脊线的变化。

3）波浪和破浪水质点的运动特征、沿岸流及回（底）流的特征。

4）沙质海岸区滨海带沉积物的特点。

教学内容：

1）在近岸浅水区海水为绿**，向深海方向的较深水域逐渐变为浅绿**，离岸较远的广大海域为蓝色。颜色变化是因海水中泥沙含量的不同而引起的。在近岸浅水区（H1/2 L），由于波浪运动影响不到海底，搅不起海底的泥沙；另外，在深水域由于海水从岸边搬运来的泥沙少，因此该区域的海水不含或只含很少量的泥沙，海水呈蓝色。但是，当风浪较大时，波浪运动加强，影响的深度增大，从而使浅绿**海水带加宽；反之，则变窄。

2）海水的透明度与海水的颜色密切相关。近岸浅水区海水含较多的泥沙，透明度低，在岸边一般只能见到水下约40cm 左右的物体；而蓝色海水的透明度则高一些，在渤海湾中心水下能见度可达5m。

3）海水温度的变化比气温小，一般是“冬暖夏凉”，尤其在海洋的中心部分及深处更是如此。这是因为海洋是一个巨大的水体，水的热容量高，要使水温升高或降低1℃，海水就要吸收或释放大量的热量，从而缓解了水温的剧烈变化。因此，在白天太阳辐射时，海水能吸收大量的热能；在夜间海水能释放大量的热能，但水温变化不大。不过在近岸区或表层的海水受气候影响较大，水温变化也最大。由于水温变化受海水深度的影响，故海水等温线大致平行海岸分布。该地点海水表面的平均温度在8月份为21℃，2月份为0℃。

4）海水是咸的，并具苦味（每个同学尝一下），说明海水不但含有钠盐，还含有镁盐，故海水能起到消毒的作用。渤海的平均含盐度为22‰，一般是5～6月高，8～9月低。

5）风刮过海面时，顺风向产生拖曳力，使海水发生运动，形成波浪。在深水区（H >1/2 L），由于水质点的运动未受到海底摩擦力的影响，其运动轨迹近似于圆周形，故波形规则，为对称波浪（图4-8），波峰和波谷规则地相间出现，波长、波高基本不变，波脊线不连续，也不会形成破浪 若在此水域放一小木块或拖鞋，它基本上是随着波浪起伏而摆动，仅仅以很缓慢的速度向波浪前进的方向或岸边移动，反映水质点大致是做圆周运动的。

随着波浪向岸边浅水域运动，波浪要素会逐渐发生变化。波浪的前坡（顺波浪运动方向）变陡，波长缩短，波高逐渐增大，成为不对称波浪，波脊线逐渐变得连续，且逐渐平行于海岸线，越接近海岸这种变化越明显。在波浪前进的过程中，前坡向前倾斜，波峰逐渐前倾，当前坡倾斜度较大时，波峰的顶端发生向前弯曲，并卷入空气，受气流和重力的影响，波浪发生破碎形成破浪。在此带的小木块除上下摆动外，还以较快的速度向岸边移动，并在水面上翻滚。这种波浪形态变化的原因是由于海水变浅，海底对波浪的水质点运动产生影响，并形成与水质点运动方向相反的拖曳力（摩擦力），从而使原来作近似于圆周运动的水质点，转为作椭圆或直线运动，而且表层水质点的运动速度比下部快，从而波浪发生变形，以至出现破浪。

图4-8 波浪运动水质点的运动轨迹与波浪形态

当波浪以急浪形式冲到岸上时，水质点不是做圆周运动或椭圆运动，而是以紊流状态作直线或曲线运动，特点同地面流水。当急浪运动方向与海岸线斜交时，冲到岸上的海水受地形、惯性力及重力的影响，分成两个方向的水流，即沿海岸线方向的沿岸流和垂直于海岸线的回流；还有一部分水渗入到沙层中，把沙层中的一部分气体排出，在沙层表面产生很多气泡，即气泡沙。沿岸流将沙粒沿海岸线方向搬运，而回流则垂直于海岸线把沙粒带回海中。

6）急浪所产生的回流和沿岸流不断地改造疏松的沙质海岸。沿岸流把沙粒沿海岸线方向搬运，而进流和回流则使沙粒垂直海岸线方向运动。在不同方向水流的共同作用下，沙粒沿海岸线作弧形运动。因此，在岸边观察到的沙粒或砾石，每次的运动轨迹都是不重合的。由于海底不平坦，海岸各处产生的拍岸浪的强度也不一样，从而在沙质海岸区常可形成与海岸线斜交或垂直的沙埂。

7）由于潮汐的作用，在潮间带海水动荡最为强烈，波浪所产生的作用也很明显。在浅水域（尤其在中立点以上），海水浅，波浪作用力强，常大于重力和底流的合力，因此，可把一些沙、贝壳、砾石等物质向岸边搬运。随着波浪前进动能的逐渐减弱，被搬运的物质依次沉积下来，因此，往往在近岸处沉积一些砾石、贝壳、重矿物（如磁铁矿）等物质，而且主要沿高潮线分布，形成砾石堤、贝壳堤等。造成砾石、贝壳、重矿物集中分布于这个带的另一个原因是海水来回运动，起到一种淘洗的作用，而且海水向岸上运动的动能总是大于海水回流的动能，结果这些物质被搬运到岸边沉积之后，海水就没有能力把它们再搬回原来的位置，只能使它们在海岸线附近来回动荡，故海成砂、砾石的分选性、磨圆度都很好。可以在岸边（海平面附近）放块贝壳做试验，观察贝壳的运动情况。砾石和贝壳在潮间带运动的结果是长轴平行于海岸线，以达到稳定状态。

8）沙质海岸的沙很纯净，以中细沙、粉沙为主，矿物成分有长石、石英、白云母、磁铁矿等。若挖一个垂直于海岸线的剖面，可见到向海洋方向倾斜的层理或交错层理。

9）下海体验海水的波浪运动。当人站在海水中（能站到底的地方，最好是没有破浪的地带），波峰经过身边时，人体上部会感觉到一个顺波浪运动方向的推力，并且能感觉到上举力；当波谷到来时，人体下部（脚或腿）会感觉到一个逆波浪运动方向的推力，使人站不稳，但后一推力不如前一推力大。这就是波浪水质点的运动特征。

重点与难点：

1）波浪水质点运动的特点。

2）沙质海岸的改造过程。

时间：120分钟。

思考题：

1）沙质海岸区海水运动的特点与基岩海岸区有什么不同？

2）若原来沙质海岸的海底平直，经过一段时间后，海底形态将会如何变化？

该主题专注于我们星球的动态表面及其所维持的环境。在本课程中，学生将研究塑造自然景观的过程和空间模式，并学习重建其演化的方法。学生将了解将自然景观动态纳入环境管理和生物多样性保护的方式。

这包括对广泛的地形（包括山脉和山坡，冰川，河流，沙丘和海岸）及其形成和衰变过程的深入了解。此外，该主题还探讨了地球表面生命的地理格局和动态，并研究了某些景观支持特定类型的生态系统（例如雨林，草原，沙漠，河口和海洋社区）的方式。最后，探讨了可能导致自然景观变化的因素，以评估气候，构造和人类在不同时间尺度上所起的作用。

通过讲座，实践和多天的野外工作，学生将发展各种野外和基于实验室的分析技术的技能，以及使用GIS来调查我们的环境。该主题包括在维多利亚州进行的为期四天的实地考察，计划于学期中旬休息。

学生必须提交80％的实验室实际作业并参加实地考察，才有资格通过该课程。

学习本课程后会得到的知识：

描述地貌学关键理论的发展及其在不同地形和环境中的应用

认识到物理，生物和人类过程如何相互作用以塑造一系列范围内的自然景观和生态系统多样性

确定景观和生态系统变化的自然过程，以及人类活动如何改变这些过程

分析地貌数据以解释变化并认识到如何应用变化并将其整合到未来的计划和政策中

获得一组用于分析和分类自然景观，测量过程和变化动态以及重建长期景观演变的现实世界分析技术的技能

适用性技能：

认识到关键理论的发展并将其应用到一系列设置中

认识到各种过程如何在多个时空尺度上相互作用

获得现实世界的分析技术技能

进行独立的图书馆，实验室和现场研究

在计划和政策环境中应用知识

先决条件

完成以下其中一项：

ENVS10001自然环境

ENVS10006映射环境

ERTH10002了解行星地球

EVSC10001全球环境

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