地形地貌的野外调查方法

地形地貌的野外调查方法_水文与水资源工程

一、地形地貌的野外调查方法

（一）基本要求

①确定调查区内的地貌类型及其特征、分布、面积和界线。

②确定地貌的成因，尤其是地质构造、新构造运动以及气候、水文、植被、土壤等对地貌发育的影响。

③确定地貌发育过程与演变。

④测定地貌发育年龄，主要是自第三纪以来的相对年龄与绝对年龄。

⑤提出对不同的地貌类型的利用评价和改造意见。

（二）地貌调查内容

地貌调查的内容随任务不同而有所区别，但一般着重于地貌形态、地貌的组成物质、地貌成因、地貌过程、地貌类型之间的关系及地貌年龄等方面内容。

1．地貌形态的观测

地貌形态的观测主要是形态特征和形态计量两方面。

（1）形态特征的描述

形态特征的描述即定性分析，按地貌等级的不同，分3个层次描述。首先是大型地貌，如山地、高原、丘陵、台地、盆地和平原等的描述；然后是次级地貌，如谷地、阶地、洪积扇、河漫滩等描述；再次是地貌要素的分析，所谓地貌要素，即组成某种地貌的最基本单元（棱、角、面），如阶地由阶地面及斜坡组成，山由山顶（棱）、山坡（面）和山麓三者组成。

（2）形态计量的描述

形态计量的描述即定量分析，如果要对形态特征作深入描述时，必须要作计量描述，如说“山高坡陡”，山高究竟是1 000m抑或8 000m，坡陡究竟是40°抑或90°都要作量的表示。因此有关地貌的面积、长度、高度、宽度、坡度、深度、密度等，都要用数据说明。这些数据可用仪器测量或在地形图、航片等量测后获得。

2．地貌组成物质的分析

地貌组成物质对于解释地貌的成因有着重大意义，如阶地因组成物质的不同而划分出侵蚀、堆积和基座3种阶地。分析组成物质时，首先区别开是岩石抑或是第四纪松散沉积物。若是岩石，则应判断属哪种岩类，它的软硬程度、组成矿物、岩石的结构和构造等对地貌的影响。若是松散沉积物，则应确定它的成因类型，只有这样才能分析沉积地貌的成因。

3．地貌的成因分析

地貌的生成，除了组成物质影响外，还有构造、营力（内、外力）和时间（时间长短）等影响。构造和内力对地貌的影响主要是在中生代之后，特别是新构造运动影响最为重要，它主要表现为地壳升降、断裂、火山和地震活动等。外力作用主要是对等级较低的地貌。由于地貌形成的因素是多方面的，因此要善于运用综合观点与主导因素观点进行分析。如华南的冲沟和崩岗地貌的发育与风化壳的性质及其厚度，降雨量及降雨强度，植被覆盖度，人为作用及新构造上升活动等多方面有关，其中又以植被、风化壳、降雨及人为因素影响最大。

4．研究地貌之间的相互关系

地貌是在一定自然条件下形成的，但随着时间的推移而发生变化，因此地貌既有新生性，也有继承性，它们之间有一定的成因关系。如现代雪线以上出现的冰斗，往往与构造上升或气候变冷有关；山地中出现多级夷平面又与地壳多次上升有关。

5．现代地貌过程的观察

某些地貌在历史时期内发生迅速的变化，如崩塌、滑坡、沙丘移动、海岸侵蚀、泥石流、地陷、风化壳侵蚀（水土流失）等，它们作用时间短，都可能造成地貌灾害，在地貌调查中都应详细观察，并进行仪器测量，其资料对于生产建设和防治工作均有重要意义。

6．地貌年龄的确定

地貌年龄包括绝对年龄和相对年龄2种，前者是指地貌形成的距今具体年龄，后者是指地貌形成的先后顺序，即属早或晚、老或新的相对关系。

（1）相对年龄的确定方法

1）相关沉积法

要确定调查区内侵蚀地貌的年龄，可利用相邻的沉积地貌内沉积物年龄去确定侵蚀地貌的年龄。这是因高地的侵蚀与低地的堆积有着对应的关系，而且时间一致，因此如果知道了沉积物的年龄，那么侵蚀地貌的年龄也可确定。

2）年界法

要得知侵蚀面的年龄，首先要了解侵蚀面上堆积物的年龄，因为侵蚀面的年龄是在该面的岩层生成之后与覆盖在该面之上的堆积物年龄之间。

3）位相法

按地貌的发生规律，位置越高的地貌年龄越老，如河流第三级阶地比第二级老，第一级阶地又比第二级新。

4）地貌对比法

它与地层对比法类似，相近的两种高度相同的地貌，生成时代可以相同，如石灰岩区的水平溶洞与邻近河流阶地对比。

5）岩相过渡法

同一成因的堆积物类型，其岩相可能有差别，但时代应该相同，如同一时期的洪积物，由扇顶至扇缘，由粗变细，逐渐过渡，如果知道当中一段的年龄，则它段年龄亦可断定，整个洪积扇的年龄也因而得知。

两种相邻的沉积地貌，如泻湖与拦湾坝，虽沉积相和地貌形态不同，但沉积时代应大致相同，因两种地貌沉积物的接触关系是犬牙交错的。

（2）绝对年龄的测定法

绝对年龄则需在野外采集有关沉积物的样品，再通过实验室分析才能得出，常用的测定方法有¹⁴C法、钾－氩法、铀系法、裂变径迹法和热释光法等。

（三）地貌调查方法

1．调查路线和点的选择

①地貌调查路线的选择关系到调查质量的好坏，好的路线既节省人力、财力和时间，又能提高效率，取得好的效果。调查路线的多寡视调查面积大小及要求详简而定。调查路线的选择原则一般有两个：路线应穿越调查区的各种地貌类型，以便对每种类型获得详细的了解；路线能揭露地貌发育与地质相关的问题，为此调查路线有两条。

路线垂直于山地走向：山地走向一般与地质构造或岩层走向一致，垂直于地质走向就能在短距离内测察到各种构造形态或岩性的变化，以及它们对地貌的影响。这种路线最为重要，它通常沿顺向谷，再顺向谷或逆向谷进行。

路线平行于山地走向：这种路线是横穿顺向谷或逆向谷等进行，它对于了解山前地区的地貌如河谷、沟谷、洪积扇的发育及新构造运动对地貌的影响等具有较大的作用。

②观测点是设立在调查路线上，它是地貌调查的最基本点，完成了各个点的观测也就达到了路线调查的目的。观测点的选择原则是：

a．具有代表性及典型性的地貌类型点：通过类型点的分析也就得知调查区内同类地貌的状况。对于侵蚀地貌点，要注意选择岩性和构造明显的地点，对于堆积地貌点，要注意选择第四纪堆积物清晰，颗粒结构和构造明显，化石多和厚度大的地点。

b．地貌类型之间的转折点：它对解释相邻两种地貌的差别具有重要意义，为此要注意转折点的地质构造、岩性、堆积物或侵蚀作用的变化。

c．地貌特殊点：该类地貌有异于相邻的地貌，它是调查中的一种补充。

人类活动影响明显的地貌点，某些地貌的发育受人类活动影响甚大，如滑坡、崩塌、塌陷、水土流失等灾害性地貌点，尤其要详加了解。

2．主要调查方法

（1）地质学分析方法

地貌的发育受地质影响很大，因此利用地质学的理论和方法去分析地貌，无疑会对调查起着重大作用。

1）地质构造分析

老地质构造对地貌的影响主要在早期，以后随着时间延长，构造遭受严重破坏而对地貌的影响逐渐减弱甚至消失。现代地貌主要受新构造影响。新构造类型主要有断块构造和拱拗构造。

断块构造在地貌上有断块山、断陷盆地及谷地。断块山的特征主要表现在山前活动断裂带上，它常因断块急剧隆起而地形反差加大，山势挺拔而峻峭，在硬岩组成的活动断裂带上，常发育出一系列断层崖和断层三角面，在断层面上常有错动的证据，如擦痕、硅化岩等。在软岩的断裂带上，虽然断层崖不发育，但断层破碎带上的断层角砾、糜棱岩等明显。断块山前常发育有多级洪积扇、断陷谷、断陷盆地等负地貌。

断陷盆地有大有小，要分析断陷盆地的活动强度可从沉积岩相的类型、厚度和韵律等方面入手。沉积相有5种。

①快速下陷与快速沉积，沉积物中富含不稳定矿物，颗粒分选性差。

②快速下陷和缓慢沉积，即下陷速度大于沉积速度，从而造成深水沉积。

③缓慢下陷与缓慢沉积，沉积物长期处于水动力的作用下，反复移动，造成不稳定矿物和有机质减少，交错层理发育，多沉积小间断，颗粒分选良好。

④下陷小于沉积，沉积物高出水面并遭受侵蚀，形成地层不整合或假整合接触。

⑤孤立构造盆地的沉积，蒸发量大于集水量，形成盐类沉积物，如石膏、岩盐等。从沉积相可推断断陷活动的强度。

沉积物厚度可作为分析断陷幅度的指标，其方法是进行沉积厚度对比，即找出不同地点的沉积层厚度，并作出等厚度图，这样就可了解盆地内各部分的活动程度。如果把各地点相同时代的沉积厚度作比较，则更能了解同一时代盆地内各部分的活动状况。

断陷谷地绝大多数与断块山相伴生，成为两个断块间的结合带。它的特征是谷地两侧常有多级阶地及出露第四纪沉积物，在沉积物中可找到断层形迹。根据阶地高度及沉积物厚度，可推算断陷谷升降差异活动的强度。

拱坳构造包括拱隆背斜、坳陷盆地和坳陷谷地3种类型，拱隆背斜在地貌上表现为夷平面和阶地面的高度不一致。

坳陷盆地是一宽缓的向斜式构造，它常与拱隆构造相连，成为在统一应力场作用下的负向构造单元，有时也伴有断层，但非沉陷的主导因素。另外，新构造运动上升区会使河道发生改向、倒流、分叉、袭夺，河流作横向迁移，上升一侧支流数目增加，下降一侧侵蚀加强，上升区河流下切复活等。还有山前洪积扇出现上叠、侧叠和串珠状等都表示由新构造运动所致。

2）岩石和岩相分析法

岩石是组成地貌的物质基础，它的产状和岩性对地貌发育有着直接影响。其中岩性的影响主要是指岩石的软硬（即抗压强度）、粒度、化学成分、孔隙度、裂隙度、风化形式和风化速度等方面。

岩相分析主要是对第四纪松散沉积物的分析，它对于研究第四纪沉积地貌有着特别重要的意义。它不仅解决沉积物的成因类型，而且还可恢复古地理环境。反映沉积环境的沉积相有海相、陆相、河流相、湖泊相等。由于沉积物受外力控制，在不同的外力条件下，搬运介质（如河流、暴流、湖泊、冰川、风力、海洋、地下水等）不同，沉积方式和结果也不一样，表现在颗粒大小、颗粒形态、沉积构造等都有所不同，根据这些特征，就可识别它们的搬运介质、沉积方式和环境。具体方法是通过剖面对沉积物的厚度、颜色、颗粒、层理等作分析。通过沉积物的分析，即可确定成因类型及其沉积环境。

（2）生物环境分析法

生物的生长、发育及其分布范围是与地理环境密切关联的，一定的生物类型生活在一定的地理条件下，特别是温度、湿度等气候条件更有决定性意义。如果发现古生物化石今日所处位置与其所反映的地理环境不协调，那么，就应查明为什么产生这种不协调？一般来说，主要是受气候变化的影响。然而，造成气候变化的原因有两种：其一，世界性的气候变冷（如冰期）或变暖（如间冰期）；其二，构造运动改变了生物化石产地的垂直高度（一般每升高100m，温度降低0．5～0．55℃），即化石形成后，化石产地发生了上升或下降的垂直运动，因而生物位置的气温就不同于原来化石形成时那个位置的气温了。我们利用这个气温变化值，按气温垂直变化率就可得到地壳运动升降的高度值。在研究高山或高原地区的垂直地壳运动时，这一方法具有重要的意义。

土壤是气候地带性的产物，某种类型的土壤或风化壳反映了一定的自然环境，如灰钙土代表温带森林植被的土壤，黑土代表温带草原植被的土壤，褐色土代表半干旱气候的土壤，红壤代表湿润气候的土壤等。因此，根据古土壤的类型可以恢复古气候和古自然环境。

（3）外力分析法

外力作用是地貌形成的重要力量之一，特别是对中、小型地貌影响更为明显。因此，在地貌成因分析中，要充分运用外力因素。

（4）历史考古及古文献分析法

这是借助考古文物及古文献资料说明历史时期地貌的内外力作用、地貌的堆积（地层）年代及地貌的演变等。考古文物以人类活动及文化活动遗址为主（如古石器、铜铁器、陶瓷器、贝丘、建筑物等）。古文献有全国性的，但更多的是地方志书。

（5）地貌填图和查访

地貌填图是地貌调查中的一项重要工作，随着调查工作的进行，应将地貌类型的范围、界线、特征等逐一填绘在调查底图上，以便日后地貌分析。人类活动影响明显的地貌点，特别是某些灾害性地貌点，发生时间近者仅在数百年甚至数十年内，人们对它的了解仍很清楚，为此应进行当地查访，这对研究历史时期地貌的发育会有较大的帮助。

（6）图片判读和仪器测量

首先是航片和卫片的解译，它可加快地貌调查的进度和提高调查质量，地形图判读更是地貌调查中不可缺少的方法。对重要的地貌点，还必须进行仪器测量，如关于地貌升降和水平位移的测量，滑坡、泥石流的测量，冲沟的侵蚀和形变测量，海岸带冲淤测量，沙丘移动的测量和重要地貌剖面的测量等，以便取得精确数据来进行地貌分析。

（7）其他方法

其他方法包括照相、素描和样品采集等。照相和素描是地貌调查的辅助手段，对地貌分析起着生动直观的作用。采集样品的目的是为了取得测验数据，以便更好地分析地貌。样品测验的项目有物理的、化学的或年代的。由于测验目的和要求不同，所以采集的位置、数量、重量、大小、采集方式、包装等都有不同的规格。