01 / 导读
导读
引用
Anderson, R. S., & Anderson, S. P. (2010). Geomorphology: The Mechanics and Chemistry of Landscapes. Cambridge University Press.
章节概要
全书共18章和2个附录,含参考文献和索引约640页。作者说明,全书按从大尺度到小尺度的顺序安排:先讲整个地球的形状和塑造地形的地球物理过程,再讲测年方法和大气的作用,然后讲把地貌剥蚀、削低的各种过程。每章末尾都有小结、习题和延伸阅读。
第1–3章:地表过程研究导论;全球形态;大尺度地形
第1章阐明指导性原则:守恒、输运规律、事件的大小与频率,以及驱动地貌过程的因素。第2章追问地球为何是扁球体,并考察其面积—高程分布(hypsometry)。第3章讨论洋盆(热传导与均衡)、板块构造、造山带、地幔响应时间和动力地形。
第4–6章:构造地貌学;大气过程与地貌学;测年方法与景观中时间的确立
第4章通过断层标度、古地震学、海成阶地、河流剖面和挠曲,把断层与地貌联系起来。第5章概述太阳、辐射、大气环流、季风和地形效应。第6章综述相对测年和绝对测年,并对宇宙成因核素和热年代学作较详细的介绍。
第7–9章:风化;冰川与冰川地质;冰缘过程与地貌
第7章讨论风化剖面与关键带、使岩石破裂的过程、化学平衡与动力学,以及基岩向可移动风化层的转化。第8章讲冰川学(物质平衡、冰的变形、格伦流动定律、滑动)、冰川侵蚀及其地貌。第9章转向多年冻土、其热结构、冻胀、冻融构造土、冰楔和热喀斯特。
第10–12章:山坡;景观中的水;河流
第10章建立山坡的物质平衡和扩散过程,再讲滑坡、泥石流和山坡模型。第11章沿着流域、土壤水分、入渗、地下水和产流机制追踪水的去向,并讨论排水密度和沟头问题。第12章从明渠湍流出发,进入水力几何、洪水、辫状和曲流河道及纵剖面,另有一个关于纳维—斯托克斯方程的附录。
第13–15章:基岩河道;泥沙输运力学;风成地貌与沉积
第13章讨论基岩河流的侵蚀过程、河道纵剖面和河道宽度问题。第14章考察颗粒起动、输运方式和输运定律。第15章涉及沙丘、沙纹、黄土、风沙颗粒的侵蚀和风吹雪。
第16–18章:海岸地貌学;大洪水的地貌学;整体景观
第16章讨论海平面变化、波浪、泥沙运动以及砂质、岩石和冰冻海岸。第17章汇集特大洪水的证据,包括邦纳维尔洪水和米苏拉洪水。第18章把全部工具用于圣克鲁斯景观,从阶地、岩石抬升直到海蚀崖的演化。附录A概括物理(单位、热输运、流变学、无量纲数),附录B概括数学。
核心概念
第1–6章:基础
- 质量守恒(连续性):储量的变化率等于输入减去损失,这是作者在各章反复使用的模板。
- 均衡(isostasy):地壳在地幔上的浮力平衡,在讲洋盆时引入。
- 宇宙成因核素:宇宙射线在地表岩石中产生的同位素,用于测定暴露年龄和侵蚀速率。
第7–12章:风化、冰、山坡与河流
- 关键带:岩石、水、土壤和生命相互作用的近地表层。
- 格伦流动定律:描述冰在应力作用下如何变形的关系式。
- 山坡的扩散输运:解释山顶为何呈凸形的模型。
- 水力几何:河道宽度、水深、流速和流量之间的系统关系。
第13–18章:河道、泥沙、海岸与景观
- 河流功率:模拟基岩河流侵蚀的基础。
- 泥沙输运定律:水流强度与颗粒通量之间的关系。
- 古洪水分析:根据沉积物和地貌重建特大洪水。
评析
优点
- 单一的定量方法。 据前言,作者把每个问题都表述为某个量的守恒,并反复用于山坡、冰川、河流和测年,使全书具有少见的统一性。
- 对数学的扶持。 作者说明书中给出了推导的中间步骤,并附有数学附录,内容从代数到微分方程和概率密度函数。
- 现代话题。 宇宙成因核素测年、热年代学和关键带都有专门论述;前言还把地球整体形状、大洪水和一章案例分析列为有意为之的新意。
- 对读者友好的设计。 出版社介绍了带框的例题、实际应用、对话式的语气和每章末的习题;封底引述的评论者(Paola、Furbish、Wilcock、Hovius)称赞其清晰与广博。
局限
- 数学要求较高。 前言指出,学生必须习惯、或至少愿意接受数学化处理这一挑战。
- 以过程为主,而非地貌目录。 作者明确说重点在过程而不是地貌分类,想要描述性概览的读者需另找一本书。
- 非常规的顺序。 作者把冰川和冰缘各章放在山坡和河流之前,并承认这反映了自己的兴趣,同时把地球物理放在较熟悉的河流内容之前,因此授课时可能需要调整章节顺序。
在课程中的定位
《Fundamentals of Geomorphology》和《Key Concepts in Geomorphology》是内容广泛的入门教材,《Landscapes and Geomorphology: A Very Short Introduction》是简明概述;其中任何一本都可作为更平缓的第一门课。本书则是面向三、四年级本科生和研究生初期的定量、基于过程的选择。《Introduction to Physical Hydrology》和《Physical Hydrology》对水的部分比第11章更深入,是自然的配套读物。
如何使用本书
本书面向准备好面对推导的地理、地质和地球科学高年级本科生与研究生初期学生。已学过微积分和基础物理会有帮助,其余内容可借助附录B复习。
作为课程教材时,第1章必读,应首先掌握作者的守恒框架。第7、10、11、12和14章构成山坡与河流研究的核心;第2–6章可按对构造与测年的兴趣选读。第8–9章(寒冷环境)以及第15–17章适合取舍选用。第18章最适合作为综合放在最后读。要做章末习题,也不要跳过带框的例题。
