青海自然环境的特征及其形成原因分析
——地理系青海自然地理野外实习报告
● 实习目的:通过实地考察,了解高原区域自然环境特点、成因,认识我国东西部地区自然
地理环境的差异性,树立基本的地理思维,增加同学们热爱、珍惜、欣赏自然
的意识。
● 实习地点:青海、甘肃部分地区
● 实习时间:9月14日——9月24日(包括往来乘坐火车时间)
● 实习路线:9月16日 西宁——青海湖鸟岛——茶卡盐湖
9月17日 茶卡盐湖——都兰——格尔木
9月18日 格尔木——昆仑山口——可可西里——格尔木
9月19日 格尔木——敦煌
9月20日 敦煌
9月21日 敦煌——嘉峪关——张掖
9月22日 张掖——互助土族自治县——西宁
● 实习内容:青海自然地理环境概况
1.青海地理概况
青海省位于中国西部腹地,青藏高原东北部,东西长约1200公里,南北宽800公里,东邻四川,南与西藏接壤,西与新疆毗连,北依甘肃。青海全省平均海拔3000米以上,最高点昆仑山的布喀达板峰为6860米,最低点在民和下川口村,海拔为1650米。青南高原超过4000米,面积占全省的一半以上,河湟谷地海拔较低,多在2000米左右。面积为72.23万平方公里,在总面积中,平地占30.1%,丘陵占18.7%,山地占51.2%,海拔高度在3000米以下的面积占26.3%,3000米—5000米的面积占67%,5000米以上占5%,水域面积占1.7%。海拔5000米以上的山脉和谷地大都终年积雪,广布冰川。境内山川盆地纵横,北部是祁连山和阿尔金山,中部是阿尼玛卿山和昆仑山,南部是巴颜喀拉山和唐古拉山;山脉之间,镶嵌着高原、盆地和谷地。西部极为高峻,自西向东倾斜降低,东西向和南北向的两组山系构成了青海地貌的骨架。其地形可分为祁连山地、柴达木盆地和青南高原三个自然区域。
2.青海地貌特征
2.1.青海河流、湖泊特征
2.1.1 青海湖的特点和成因分析
青海湖位于青藏高原上,距西宁150公里,面积4500平方公里,海拔3200米,湖水冰冷且盐份很高。在青海高原东北部,日月山,大通山和起伏连绵的青海南山环抱着一个高原湖泊——青海湖。 青海湖是中国最大的内陆咸水湖、重要国际湿地,更是维系青藏高原生态安全的重要水体和阻挡西部荒漠化“东进”的天然屏障。
关于青海湖的成因众说纷纭,有些导游和书刊上写青海湖是几万年以前被山脉堵塞而形成的一个巨大湖泊,湖泊水源是当时没有退却的海水留下来的。但是这种说法遭到了胡老师的批判。胡老师解释说青海湖的湖水补给来源于其周围的山脉冰川融水,由于地处高寒干燥地区以及封闭的地形,湖水虽然只进不出,但山上河流流入湖泊过程中溶解了大量岩石矿物,加上当地极大的蒸发量,导致青海湖为一个咸水内陆湖泊。具体哪种说法更为准确合理还有待于专家考证。
2.1.2 茶卡盐湖成因分析
茶卡盐池位于柴达木盆地的东部边缘,乌兰县茶卡镇南侧,面积105平方公里,储盐量达4亿4千多万吨,已有3000多年的开采史。北依巍峨的完颜通布山,南靠旺秀山,东濒茶塘盆地,是一个富饶而美丽的天然盐湖。茶卡是蒙语,意为“盐海”。
其形成过程与青海湖相类似。都是由于高原面上,气候干燥干旱、蒸发旺盛;湖泊是一个地势较低的洼地,周围有山脉包围,河流从山地流下时溶解了大量矿物、湖底盐分浓缩,导致了盐湖的产生。(右图)
2.1.3 倒淌河名称的来龙去脉
9月16日12点,我们一行人马来到倒淌河考察点。倒淌河发源于青海日月山西麓的察汗草原。海拔高度3498米,与上海有1小时26分钟的地方时时差,蜿蜒全长约40多公里,自东向西流入青海湖。它是青海湖水系中最小的一支,不仅河流蜿蜒曲折,而且河水清澈见底,看上去犹如一条明亮的缎带飘落在草原上。(左下图)
然而在很久以前,这条河流是一条自西向东流的河,它和布哈河、罗汉堂河一起注入黄河。后来由于地壳的变动,青藏高原的整体隆升、日月山也由此隆起,把原来的河流给阻断,它才折头向西注入青海湖,成为如今名副其实的一条倒淌河,它是我国罕见的自东向西流的河流之一。山麓汇水区水量小。今天,我们还可以在山上找到倒淌河倒流的证据,在那能够找到一些磨圆度很高的鹅卵石,说明这里曾经经过大河的侵蚀与冲刷,河流阶地砾石层明显,而且不止一级阶地,河床摆动弯曲,具有典型的横向环流特征,类似于长江中下游地区的水系。
2.1.4 昆仑神泉有多“神”
昆仑神泉位于北纬35度、东经94度附近,地处著名的小镇纳赤台正中,老师实测海拔3555米,是一泓优良的天然矿泉。又称纳赤喷泉,一大一小,相距50米,为昆仑山雪水潜流24年后形成。昆仑神泉泉下修建了面积分别为5000平方米和1200平方米,深达1.5米的大、小神泉潭,并利用昆仑神泉的溢水,营造出了一处高达6米的人工瀑布。那么昆仑神泉到底有多“神”呢?让我们来解释其中的奥秘。
其实昆仑神泉的形成与承压水的形成原因一致。那个地区地下岩层大致分为三层,上、下两层是由粘土和基岩构成的隔水层,不具备透水功能;中间是由一定裂隙存在的砂岩、砾岩组成的含水层,能够透水。地下水从山上往低处流,随着水位抬高,地下水逐渐充水、透水,由于受到压力差,地下水在地势低洼处沿着裂隙从含水层向顶部的隔水层喷出地表,形成了昆仑神泉。(下图)
2.2 冻土地貌——以橡皮山为例
2008年9月16日17:30,我们来到了橡皮山(右下图)。橡皮山地理位置上属于青海南山山系的一部分,实测海拔3774米,橡皮山的坡路较抖,大多是30~40度、甚至有更陡的陡坡。登上橡皮山的山口,放眼望去,美丽的高山牧场、悠闲吃草的羊群尽收眼底。然而在这些高原地区,在较强的大陆性气候条件下,气温极低,降水量很少,地表没有积雪,地面裸露,广泛分布着冻土。
由于冬季活动层的冻结是由地表向地下发展的,因此,在上下冻结层之间的融化层受到上下冻结层的挤压,会产生塑性变形,产生一些弯曲扰动构造。冻土地区由于地温周期性的在0ºC上下波动,导致土层中或岩层中水分也周期性的发生冻结和融化,从而使得土层或岩层反复膨胀,最后崩解破碎并出现移动或扰动。这一切现象变化给当地道路施工保养增加了不小的难度。青藏铁路在建造过程中,陈国栋院士解决了冻土给铁路带来的影响,从而使得青藏铁路顺利竣工通车。
2.3 荒漠地貌
2.3.1 戈壁滩实地考察
9月17日待我们考察完茶卡盐湖后,下午车辆沿着国道前往格尔木途中,发现一路上都是戈壁的景象,于是胡小猛老师让我们下车实地考察。我们发现戈壁有许多粗砾石组成,这些砾石并不是原来就存在这个地区,而是来源于其周围的山地。经过上百万年的无数次暴雨以及冰川水的磨蚀,加之强烈的风化作用,一些山上的基岩逐渐被风化成各种沉积物(洪积物、冲积物和冰积物等)以及基岩风化后的碎屑残积物,细的沙粒被风吹走在另一处形成沙漠,留下来的粗大砾石覆盖在较低的地势,形成砾漠,这就是我们所见到的戈壁滩(下图)。
在这个地方,胡老师还找来了一块花岗岩让我们分析其组成物质以及其来源,让我们知道这个地方原来还有火山存在,我们在此不仅增长了知识、拓宽了视野,还培养了我们对待科学严谨的意识。(右图)
2.3.2 风积地貌——新月形沙丘形成分析
9月19日在格尔木去敦煌的路上,我们发现了一座新月形沙丘(左下图),这是我们第一次亲眼看到这种典型的风积地貌。我们看到的这座新月形沙丘高达10多米,纵剖面两坡不对称朝向风向的是迎风坡,坡形微凸而平缓;而背风坡坡形下凹,坡度较陡。背风坡的坡度大小与不同粒径沙粒的休止角有关。在新月形沙丘背风坡的两侧形成近似对称的两个尖角,为新月形沙丘的两翼,此两翼顺着风向延伸。在迎风坡与背风坡连接的地方,形成新月形沙丘脊。
单个新月形沙丘分布在荒漠边缘地区,物质组成来源于附近山地被风化了的细沙粒。其演化过程经历了从饼状沙堆到盾形沙丘再到雏形新月形沙丘的发展变化。新月形沙丘最初只是一种较小的盾形沙丘,它是在定向风的作用下,风沙遇到了草丛或灌木的阻挡堆起了小沙堆,以后风从迎风坡面上发生吹蚀,在背风坡形成旋涡进行堆积。与此同时,沙堆的左右两侧形成向内回转的气流,使两翼不断扩展,逐渐形成了新月形沙丘的弓形形态。(右下图)
2.3.3 风蚀地貌——布隆吉雅丹地貌浅析
9月21日12点,我们地理系考察团来到了布隆吉(右下图)。布隆吉雅丹,俗称“人头疙瘩”。位于安西县布降吉乡北三公里的疏勒河北岸,它分布在甘新公路南侧东西长约九公里的狭长地段上,这里褐色的地面上,矗立起高低参差的土丘峰林。其间夹杂着无数高低错落,形态奇特的土岗土丘。
雅丹在维吾尔语指那些陡壁的小丘,它是干燥地区中最典型的风蚀地貌之一。在这干旱少雨地区曾经有过湖泊,之后由于蒸发旺盛导致湖泊萎缩干涸。后来,地势低洼的湖底构造抬升,常因干缩裂开。由于河西走廊还能作为一条风的通道,含有沙粒的风沙流沿着这些裂隙吹蚀,日积月累,这些裂隙愈来愈大,使原来平坦的地面发育成为许多不规则的垄脊和宽浅沟槽。这些雅丹地形的沟槽深度可达十余米,长度由数十米到数百米不等,走向与主导风向一致,沟槽内有沙子堆积。个别丘体还具有流线型外貌。雅丹地貌真实地反映了当地气流运行情况。
2.4 冰川地貌
2.4.1概况
冰川省内冰川主要分布在西部和北部,冰川总面积4621平方公里,总储量3988亿立方米。冰川面积以唐古拉山脉最大,其次是东昆仑山脉和祁连山脉。全省内陆河流域冰川面积2765平方公里,占全省冰川总面积的60%,冰川储量为2163亿立方米,占全省冰川总储量的54%。其中,以柴达木盆地内陆河流为最多,冰川面积1358平方公里,占内陆河流冰川面积的49%;外流河流域冰川面积1854平方公里,占全省冰川总面积的40%。全省冰川年融水量35.8亿立方米,其中外流河域冰川年融水量达17.4亿立方米,入内陆河流域18.4亿立方米。在主要河流中,长江流域冰川年融水量11.8亿立方米,黄河流域为3.9亿立方米,柴达木盆地河流流域为9.2亿立方米,可可西里盆地河流流域为3.5亿立方米,祁连山北部河流流域为4.9亿立方米,澜沧江流域为1.7亿立方米。
2.4.2 昆仑山上的雪线
9月18日9点我们启程前往昆仑山口和可可西里,这是我们这一次行程去的海拔最高的地方,我们主要考察了解那的冰川地貌发育状况。
到了那我们才知道雪线并不是一条平整的分界线,而是一条高低起伏、不平等的线。其分布高度主要决定于气温、降水量和地形条件。一般山脊雪线高度高,而山谷雪线高度低,造成这种差异是与温度有关的。由于山脊受到的太阳辐射高于山谷的,因此热量高,水分不易保留而易于蒸发,所以雪线的高度也相应较高。
2.4.3 昆仑山冰川地貌类型
昆仑山上,我们亲眼看到了很多冰川地貌,包括冰蚀地貌中的冰斗、角峰、冰川U形谷和冰碛地貌的终碛堤等。冰斗是一个围椅状洼地,三面是陡峭的岩壁,底部是磨光的岩石底,向下破有一开口,常有一高起的岩槛。在几个冰斗交汇的山峰,峰高顶尖,就形成了角峰。至于为什么要叫冰川U形谷,是因为它的横剖面像U形,两侧有明显的谷肩,谷肩以下的谷璧平直而陡立,上部宽、下部窄,冰山谷两侧山嘴被侵蚀削平形成冰蚀三角面。我们在山麓看到的一种冰雪堆积物就是终碛堤,当冰川的补给和消融处于相对平衡状态时,冰川的末端较长时期地停留在某一位置,这时由冰川上游搬运来的物质,在冰川尾端堆积成弧形的堤。
3.青海气候特征
3.1 气候概况
青海省深居高原内陆,地势高耸,相对高差大,气候属高原大陆性气候,干燥、少雨、多风、寒冷、缺氧、日温差大、冬长夏短、四季不分明,气候区分布差异大、垂直变化明显。全省平均气温0.4℃—7.4℃,1月最冷气温-5.0℃—10.3℃,7月最高气温10.8℃—19.0℃。黄河、湟水谷地无霜期为3个月,其它地区仅1个月,有的地区无绝对无霜期。随着生态建设和退耕退牧还草还林的大力推行,一些地区局部环境得到改善,降雨量逐年增加,在全省8个地市州中,有3个地区降水量超过500毫米,属干旱半干旱型。青海省海拔高,空气稀薄、气压低、含氧量少,日照时间长,辐射量大。省内年总辐射量仅次于西藏高原,平均年辐射总量可达140—177千卡/厘米,日照时数在2350—2900小时之间,日照百分率达51—85%,有利于农作物和牧草的生长。
3.2 气候、地形对植被的影响
我们一行人考察第一天的行程来到了日月山。听指导胡老师讲,日月山位于青藏高原与黄土高原的交界处,自古以来就是青海农牧区的分界线。东边河湟谷地是耕作区,气候条件良好,有较充沛的降水,粮田漠漠,柳烟蒙蒙,森林中乔木广泛生长;日月山的西边由于海拔增高,气候变得干寒,因此草原广阔,帐篷点点,牛羊成群。
一路上我们还发现了日月山的阳坡和阴坡上的植被生长也有较大差异。阳坡生长着大量的灌草而不见树木的影子,阴坡却有许多乔木大树生长。之所以产生这样的差异,归根结底是由于水分的得失起到了主导作用。因为在向阳的一面,地表受阳光照射的时间效率比较多,吸收了大量热量导致地表土壤中的水分快速蒸发,土壤的保水量小了,因此也难以长出乔木来;相反,在背阳的地表由于温度较低,土壤水分蒸发相比向阳坡不强烈,所以水分较多,在相同的热量条件下,更容易长出乔木来。植物的生长出了跟水分条件有关,温度也起了至关重要的作用,山上森林的分布以及植物的生长发育总能找到一条界线。年均温﹥10℃的地区有森林分布,而年均温﹤10℃的只适合草地生长。
另外,海拔高度的变化也对植物的分布有着重要影响。随着海拔的增高,从山麓到山顶植被分布为森林、灌丛、草原依次过渡,如果海拔上升到一定高度时,如果连草地也不适合生长,那么山的表面只有一些基岩以及风化碎屑物的存在。当海拔上升至5000米左右的高度时就到了雪线,雪线以上就是一些冰川覆盖在山的表面了。这就是为什么高海拔的青藏铁路两旁只有基岩而没有植被的重要原因。在这个地区物理风化与化学风化作用强烈,以前者为主导作用,河流的流水经过长时间的下切河谷,形成河流阶地,也再次证实了青藏高原是不断隆生,处在构造抬升过程中。
4.青藏高原地质——青藏高原如何隆升
在数万年的地质构造运动过程中,青藏高原先后经历了三次强烈的隆起。第一次是由于受到印度板块和亚欧板块这两个大陆板块碰撞二产生隆起,导致海底隆升、陆地升高,但这个时候青藏高原高度不超过1000米。此时地壳运动进入一个相对平稳的时期,青藏高原当初是一个海拔仅1000米左右的稳定的高原面。随着河流的下切侵蚀,高原面逐渐变得起伏和缓,高度降低、构造稳定,慢慢形成一个准平原;360万年前,这个地区又发生了一次强烈的地壳运动,高原又隆起,绝对高度超过了2000米后,地壳运动又趋平缓,此时风化剥蚀等外力作用强烈,高原高度又有所降低,形成准平原;第三次也是最近一次的隆升运动,导致整个高原面不断抬升,使得青藏地区平均海拔超过了4000米,慢慢形成了我们今天所看到雄伟壮丽的高原,成为名副其实的世界屋脊。
至今我们还能找到一些青藏高原几次隆起又被剥蚀的证据。1)被剥蚀的残层,如纳木错的石林;2)土壤。我们能够在海拔5000米以上的地方找到红色土壤,证明过去这个地方处于海拔高度较低的湿润气候,当时气候条件与现在的南方一样好,水热条件充沛,有大量的氧化铁,土壤脱硅富铝作用强烈。而在如今的青藏高原上,气候寒冷,土壤发育不完全,很少经过化学风化的作用。
在高原被侵蚀的一些低洼地区,有利于蓄水,纷纷形成了一些高原湖泊,由于补给河流带着山上大量的可溶性矿物到湖中,加上当地强烈的蒸发,所以青藏高原地区多为咸水湖。
5.其他(海市蜃楼现象)
2008年9月19日,我们非常幸运的能在大柴旦去敦煌的路上看到海市蜃楼的现象(下图),这是我第一次目睹这一奇观。发生在沙漠里的“海市蜃楼”,就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里,白天沙石受太阳炙烤,沙层表面的气温迅速升高。由于空气传热性能差,在无风时,沙漠上空的垂直气温差异非常显著,下热上冷,上层空气密度高,下层空气密度低。当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时,光的速度发生了改变,经过光的折射,便将远处的绿洲呈现在人们眼前了。在海面或江面上,有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象。
● 实习总结:
为期11天的青海甘肃自然地理野外实习考察结束了,虽然时间很短,但收获颇丰。我们沿途走访了西宁、青海湖、茶卡盐湖、格尔木、敦煌、嘉峪关、张掖、互助等地,亲眼看到并理解掌握了许多西部地区特有的地貌类型,给我们这些来自东部城市地区的学生有了感性的认识,增加了我们学习地理的兴趣,为我们今后学习自然地理打下了扎实的基础。除此以外,我们也看到了我国广大西部地区生态环境脆弱的一面,增加了我们保护、珍惜生态自然环境的危机意识。
在这次实习过程中,我们学会了使用GPS接收器及一些简单的考察方法手段。另外,在面对困难挫折时,同学之间互帮互助、团结友爱,大大增加了我们的团队意识、大局意识等,有利于班级团队精神和凝聚力工程的创建。虽然这次实习学到了很多知识,但是总觉得自己知道的还是太少太少,我也深知这个世界上的知识是学不完的,今后我会将学习理论与野外实践有机得结合起来,运用这次实习所掌握的方法和技巧,来学习更多的知识,拓宽自己的视野和知识面,为将来做一名合格的地理老师做铺垫。
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