0360103變動的大地

02地表的變化

 

2-1 風化與土壤

       曝露在空氣中的岩石長期受到陽光、空氣、水、生物活動或氣候冷熱變化等影響產生風化作用,岩石會變色或由堅硬變鬆散,最後碎裂成小顆粒,你看過這樣的現象嗎?

曝露在空氣中的岩石長期受到陽光、空氣、水、生物活動或氣候冷熱變化,使得岩石的成分和結構發生變化而變色、變得鬆散,碎裂的岩石最後會變成土壤。這種岩石碎裂、崩解成小塊的過程,稱為「風化作用」。

岩石的表面因風化作用而變色, 裡面是岩石真正的顏色。

有些岩石經風化後,形成洋蔥狀剝落的現象。

有些岩石經風化後,形成鉛筆狀剝落的現象。

岩石因風化作用,表面慢慢粉碎形成小石塊最後變土壤。

   「風化作用」是破壞岩石的一種作用,會使大塊的岩石最後粉碎成土壤。

Q:生物的活動也會影響岩石的風化嗎?

A:由於生物、植物的活動,會造成岩石縫隙的加大,例如:在植物生長茂盛的區域,由於樹木的根會伸入岩石縫隙中, 使岩石的縫隙逐漸變大,而加速岩石崩壞粉碎成小石塊的風化進行。

Q:生物的活動也會影響岩石的風化嗎?

A:由於生物、植物的活動,會造成岩石縫隙的加大,例如:在植物生長茂盛的區域,由於樹木的根會伸入岩石縫隙中, 使岩石的縫隙逐漸變大,而加速岩石崩壞粉碎成小石塊的風化進行。

 

到校園裡收集一些土壤觀察,你發現了什麼?

用放大鏡觀察土壤時,發現有許多大小不同的顆粒,所以可以利用紗網來篩選土壤。

土壤裡的顆粒大小都相同嗎?

用放大鏡觀察土壤時,發現有許多大小不同的顆粒。

土壤裡除了泥土還可以找到……

如果土壤可被篩選出石頭和細沙就代表土壤是由石頭和細沙組合成的。

       地表是由岩石和土壤組成。生活在地表的植物和動物也需要土壤嗎?

(1)大多數的植物須生長在有土壤的環境,如果沒有土壤,便無法生長。

(2)岩石和礦物提供土壤裡的礦物質,植物藉由根吸收土壤裡的礦物質。當動物食用植物時,也間接攝取到這些維持生命的物質,因此土壤是維持生命的重要來源。

討論

1.從校園土壤的觀察,土壤和生物之間有哪些密切的關係? 

校園中的植物會生長在土壤上,而許多小生物會棲息土壤裡或是在植物上。

2.如果沒有岩石和土壤,生物的生存會受到什麼影響?

因為植物需要土壤才能生存,而許多動物以植物為食物,所以沒有岩石和土壤,就會影響生物的生存。

 

    土壤是岩石經過風化作用後變成碎屑,和生物遺體腐化分解後的物質混合,經過長時間的作用而形成。植物由根吸收土壤裡的礦物質,動物也間接攝取到這些維持生命的物質,對生物生存十分重要。

 

2-2 流水作用

       在連續下了幾天大雨後,常常會發現溪流或河水裡夾帶大量的泥沙和石頭,使水變得非常混濁。溪流或河水裡的泥沙和石頭是從哪裡來的呢?

(1)颱風帶來的豪雨,會造成土石流把泥沙和石頭由山上沖到山下。

(2)大雨將山上的土石由河流的上方沖落到河流下方,使得溪水和河水變混濁。

莫拉克颱風帶來大量的雨水,造成土石流覆蓋了屏東縣的山路。

莫拉克颱風來襲,溪流暴漲造成濁水溪堤防被沖毀。

Q:什麼是土石流呢?

A:鬆散土石和水的混合體在重力作用下,沿著自然坡面流動的現象稱為土石流,土石流是一種地質作用,許多沖積扇就是由土石流的堆積物所形成。土石流的特徵是流速快、泥沙濃度高、沖蝕力量強,且發生時間短,過程一般約幾分鐘到幾小時。

 

流水的力量會改變地表的形貌。讓我們來實驗,看看流水是怎樣影響地表?

透過底下的流水實驗試試看。

實驗時,須準備哪些器材或工具呢?

(1)利用鏟子和水桶將泥土、沙、小石頭和大石頭均勻混合在一起,堆成一座小土堆。

(2)堆小土堆時,一邊製造較陡峭的坡度,另一邊製造較平緩的坡度。

 

怎樣才能模擬地表的形貌呢?

我們可以堆一座小土堆來模擬真正的山。

 

實驗應該怎樣進行及設計呢?

(1)使用澆水器裝水,對著小土堆頂由上往下澆水來模擬下雨。

(2)用兩個澆水器和一個澆水器,來模擬下大雨和下小雨的情況。

(3)控制下雨的時間長短來模擬下短暫雨及連日豪雨的情形……。

 

可以比較小土堆不同位置,受到流水影響的情形嗎?

可以。一邊製造較陡峭的坡度,另一邊製造較平緩的坡度。

地表形貌較陡和較緩的地方,受到流水沖刷的影響會一樣嗎?

不一樣。地表較陡峭的地方,水流侵蝕能力較強,較平緩的地方水流侵蝕能力較弱。

 

實驗結束後,別忘了清理場地,並把剩餘的砂石放回原處。

 

想一想,實驗時還有什麼要注意的嗎?

利用小土堆模擬山坡,然後在小土堆上澆水、模擬下雨,必須注意下列變因:

1.土堆高度。

2.澆水器的出水孔大小。

3.澆水的時間長短。

4.澆水器與土堆的距離。

5.澆水器的澆水量大小。

在每次實驗只能改變一項因素,探討這項因素如何影響實驗結果,其他因素則必須保持相同。

 

  根據你們這組討論的方法動手做做看,當土堆受到不同的水量沖刷,土堆的高度和砂石堆積的情形有什麼變化?

流水量小,只能帶一些泥、沙慢慢往下流。流水量大,可以將較多泥沙沖到土堆下方。

 

你要怎麼做?

(1)使用澆水器裝水,對著小土堆頂由上往下澆水來模擬下雨。

(2)用兩個澆水器和一個澆水器,來模擬下大雨和下小雨的情況。

(3)控制下雨的時間長短來模擬下短暫雨及連日豪雨的情形……。

 

用一個澆水器持續在小土堆上灑水,模擬下小雨的情形,觀察小土堆有什麼變化。

(1)水量小時,泥土和砂石流失的較少。

(2)水滲到土裡去了。

(3)小土堆上的土變溼,顏色變深。

 

同時用兩個澆水器持續在小土堆上灑水,模擬下大雨的情形,觀察小土堆有什麼變化。

(1)流水量變大,沖刷的力量大。

(2)有更多的泥、沙和小石頭隨著流水流到小土堆下方較遠

   處堆積。水流過的地方,出現較深、較寬的溝紋。

(3)泥、沙和小石頭被流水搬走後,小土堆變矮了。

 

討論

1.比較流水大小對地表形貌的影響,要控制哪些因素?

砂土的種類、土堆的高度、澆水器的大小、澆水的高度等變因,都必須保持相同。

2.澆在土堆上的水會怎樣流動?土堆的表面有什麼變化?

(1)水會由上往下流動,並在土堆表面形成溝紋。

(2)土堆上方的土會被水沖走,帶到較低處。

 

        流水會侵蝕土堆,顆粒愈小的泥土和砂石,愈容易被搬運、堆積到較遠的地方。

 

Q:流水實驗和實際雨水對地表的沖刷有哪些相似之處?

A:雨水、河水沖刷地表或山坡的情形,與實驗有許多相似處,例如:下小雨和雨量少時,沖刷力量小,流水搬運泥、沙、石頭與侵蝕地表的力量弱。下大雨或豪雨時,水流量大沖刷力量大,使得流水的搬運、侵蝕、堆積能力都很強。

 

        實驗完成後,仔細觀察這座小土堆,你發現了什麼呢?

土堆上有溝紋、有些砂石被沖到河道下方。

流水沖刷前後,小土堆的高度和下方砂石堆積的情形有什麼變化?

(1)流水在地面流動時,會沖刷地表的泥、沙、石,再夾帶泥、沙、石流到低窪的地方堆積,這些作用不停的重複,使得小土堆變了樣。

(2)流水沖刷後小土堆變矮了,被沖下來的泥沙,會堆積在小土堆的周圍。如果小土堆長時間被流水量大、水流速快的方式澆水,小土堆上面的土石很容易被沖刷到小土堆下面,引發土石流。

 

流水作用使小土堆上方出現像河流一樣的溝紋。

流水將小土堆上方的一些砂石沖到下方堆積。

 

討論

流水量的大小對小土堆的砂石搬運量和搬運的顆粒大小有什麼影響?

流水量愈大,可以搬運較多及較大的砂石;

流水量愈小,可以搬運的砂石就比較少、比較小。

    流水具有侵蝕、搬運和堆積的作用,被侵蝕和搬運的泥土或砂石,會因為流水的流速變慢而堆積下來。顆粒愈小的泥沙,愈容易被流水搬運、堆積到較遠的地方。水流愈大,被侵蝕搬運的顆粒就愈大,被搬運的距離也愈遠。

 

 

2-3 河流的地形

       地表長時間受到河流的侵蝕、搬運和堆積等作用,會形成不同的地形景觀;你曾經注意過河流上游、中游、下游的堆積物嗎?

上游是巨大的石塊、中游是較小的鵝卵石、下游是細沙和小石頭。

它們有什麼不同呢?

因為河流的上游、中游、下游各段流水對地表的侵蝕、搬運和堆積三種作用均不相同,因而塑造出各種不同的地形景觀。

1.侵蝕作用屬於河流本身的動能對河流邊界產生的沖刷和破壞作用,侵蝕作用的方向分為下蝕、側蝕和向源侵蝕三種。當河流的流速愈大,侵蝕作用也會愈強,愈能將較大石塊和泥沙顆粒帶走。

2.搬運作用是河流把侵蝕河床、河谷邊坡的岩層產物移動到他處的作用。大部分是不溶於水的搬運作用,當河流流量愈快,搬運物的顆粒會愈大。

3.堆積作用是被河水攜帶的物質,當停止搬運後發生的沉積作用。堆積作用形成的堆積地形最主要是沖積平原。

 

上游

  河流上游大多是有稜有角的大石頭,地勢陡峭、河道狹窄、水流速度較急、河道較深。

中游

  河流中游堆積了很多圓圓的鵝卵石,地勢比較平緩、河道較寬、水流速度比上游慢。

下游

  河流下游布滿了小石頭和細沙,地勢平緩、河道寬廣、水流速度最緩慢。

曲流

    彎彎曲曲的河流,是河道兩側的水流速度不同造成。凸岸的水流速度較慢,因此泥沙大部分會在這裡堆積;凹岸的水流速度較快,對河岸產生侵蝕作用,使河岸往後退,造成河道彎曲。

 

討論

1.河流上游、中游、下游的水流速度有什麼不同?

(1)河流上游的水流速度是一條河中最快的。

(2)河流中游的水流速度是介於上游和下游中間。

(3)河流下游的水流速度是一條河中最慢的。

2.為什麼河流上游、中游、下游河床上的堆積物不同呢?

(1)河流上游的水流速度是最快,因此能沖走較大的石頭,堆積下來的應該都是非常大的石頭。

(2)河流中游的水流速度是介於上游和下游中間,因此堆積的石頭大小也介於上游和下游中間。

(3)河流下游的水流速度是最慢的,因此在這裡堆積的幾乎都是細沙。

 

    流水把地表上的泥沙、石塊等物質搬運到其他地方沉積,使地表改變了原來的樣貌。

 

Q:可以由流水實驗來說明河流上中下游的地形嗎?

A:由流水實驗結果發現:流水對地表具有侵蝕、搬運和堆積作用。河流上游的流水最湍急,侵蝕和搬運作用最旺盛,堆積作用最弱。河流中游的流水比上游慢一些,因此侵蝕和搬運作用比上游弱一些,但堆積作用比上游強。河流下游的流水最慢,侵蝕和搬運作用最弱,而堆積作用最旺盛。

 

2-4海岸地形

       除了河流外,海水使地表形成各式各樣的海岸地形。查查看,常見的海岸地形有哪些?它們各有什麼特色呢?

海岸地形主要分為兩種:

(1)海蝕地形:海水對海平面附近陸地邊緣的侵蝕,例如:海蝕崖、海蝕洞、海蝕平臺等。

(2)海積地形:海水將海水侵蝕後的碎屑搬運到海岸附近堆積,例如:海灘、沙洲、潟湖(內海)等。

 

Q:臺灣在什麼地區可以看到海岸地形呢?

A:(1)臺灣的北海岸與東海岸有發達的海蝕地形,例如:北海岸的和平島及野柳風景區、東海岸的三仙台等。

   (2)臺灣的西部海岸可以看見海積地形,例如:高雄的旗津、嘉義東石的外傘頂洲等。

 

    海水或海流也會搬運泥沙到海岸附近沉積,會形成礫灘、沙灘或沙洲等地形。

 

花蓮縣秀林鄉崇德礫石灘

花蓮縣新城鄉七星潭礫石灘

海水把小石頭搬運到海岸堆積成礫石灘。

 

臺南市七股區潟湖濱海沙洲

屏東縣恆春鎮墾丁沙灘

海水把沙粒搬運到海岸堆積成沙灘或沙洲。

 

    海浪會衝擊海岸邊的陸地,將海岸侵蝕出海蝕洞、海蝕崖與海蝕平臺等海蝕地形。

新北市野柳燭臺石

岩石經過海水長時間的雕塑,完成唯妙唯肖的燭臺石。

 

    海浪會衝擊海岸邊的陸地,將海岸侵蝕出海蝕洞、海蝕崖與海蝕平臺等海蝕地形。

澎湖縣七美鄉小臺灣海蝕平臺

海浪長期沖刷海蝕崖,逐漸形成與海平面接近的海蝕平臺。

    海浪會衝擊海岸邊的陸地,將海岸侵蝕出海蝕洞、海蝕崖與海蝕平臺等海蝕地形。

新北市石門區老梅里的綠石槽

在海浪的衝擊下,質地鬆軟的部分被侵蝕,較堅硬的部分留下而形成海蝕溝。

 

    地表岩層經由河流、海水長時間侵蝕、搬運、堆積的作用,形成了不同形貌的地質景觀,這些都是大自然珍貴的寶藏,我們應該要好好保護,不可隨意破壞。

新北市瑞芳區象鼻岩

海蝕門是海岸長期受到海浪侵蝕而成的。

 

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