第 9 章 荒漠地区

地球大约 1/3 的地表处于荒漠或半荒漠条件,不包括有时称为“寒漠” 的极地和亚极地地区。荒漠存在的基本事实是干燥,植被稀少。在第 18 章, 将从气候角度给荒漠和半荒漠下的定义;这里只谈两大类干燥地区就够了。

热带荒漠(有时叫“信风荒漠”)位于赤道以北约 20°和 30°与赤道以南约 20°和 30°之间,大陆西侧表现得特别明显。最大的连续地带是“旧大陆荒漠带”,这一地带从西北非的摩洛哥,穿过撒哈拉、阿拉伯半岛和俾路支;延伸到印度西北部。这些荒漠经过过渡性的气候和植被带逐渐演变为较湿润的条件。另一类干燥地区是中纬度的大陆内部地区,特别是周围有山脉的雨影区内的高盆地,如亚洲的戈壁和突厥斯坦荒漠,北美的科罗拉多荒漠和大盆地。

这些荒漠地区的一个重要特征是部分或几乎完全没有植被,因此,没有掩护的地表容易遭到剥蚀。第二个特征,按照某些地貌学家的意见是水(按照定义,水分缺乏似乎是荒漠固有的特征)在荒漠地区与在湿润地区一样是地表塑造的主要营力,差别在于它的间歇性、强度和阵发性。大部分荒漠地区实际上不是干燥而是半干燥地区。第三个特征为风是一个重要的营力,不过也许不象早期观测者所想象的那么重要,他们对惊心动魄的沙暴有深刻的印象;正如 E.布莱克沃特早在 1934 年所说,风作用的效力“⋯⋯是荒漠地貌学未解决的最重要问题之一”。第四个特征是,不管是机械风化还是化学风化作用对于形成一层其他营力能在其上起作用的松散物质,有极大的威力。当然,这些不同的因素在荒漠以外的地区也起作用。在任何松散的地表面,例如在东英吉利亚的一块新翻犁过的田地,经过一段干旱时期以后,都可以看到风的侵蚀作用。欧洲海岸线沙丘带以及比利时、荷兰和德国石楠荒地上的内陆沙丘,表现出风的搬运和沉积作用。

于燥条件是地球表面各个地区的暂时性阶段。英国的英格兰中部地区的三叠纪红岩(至少一部分)是在干燥或接近干燥的条件下沉积而成的。构成这种独特砂岩的各个沙粒几乎呈完美的圆形,与今天的谷粒荒漠沙类似。此外,查恩伍德森林的前寒武纪岩石——它们象岛屿一样突兀于覆盖着大部分古表面的三叠纪岩石之上——显示出呈刻痕、磨光和沟槽等形式风蚀的明显证据。

另一方面,当今(甚至是在历史时期)许多沙漠是越来越干燥的结果。探险家和考古学家在中亚发现了现在被沙掩埋的发达文化和城市的大量证据,而且有其他许多迹象表明,有些地区肯定曾经是肥沃、有人居住的地区; 例如奥里尔爵士于 1906 年在戈壁荒漠中发现了敦煌市废墟。撒哈拉的边界一直在推进,到达了一度是古罗马帝国谷仓的地中海沿海地区。可能当第四纪冰原向南伸展到北方大陆时,现代的中纬“雨带”也进一步向南伸展,或多或少覆盖在现今的荒漠上。当冰原向北撤退时,雨带也因而北撤,荒漠边界便推进。也许第四纪期间较高地区的“冰期”曾产生过热荒漠的一个“雨期”。在阿尔及利亚南部瓦德里尔(the Wad Rir)洼地以西,是一海拔 580—700 米(1900—2300 英尺)的石灰岩石质荒漠,荒漠遭受交叉纵横干峡谷(称为舍布加,Chebka 或 Shebka,网的意思)的切割。其图式很象美国西部的“劣地”,劣地的降雨约 40 厘米(15 英寸),所以有人认为,干峡谷的侵蚀是在过去的一个雨期中进行的。

过去几年中,撒哈拉南部的干燥地带(萨赫勒)似乎已明显南移,伸展到了从塞内加尔到埃塞俄比亚的萨王纳地区,造成了广泛的饥馑和苦难。

风的侵蚀和搬运作用

荒漠风化的结果是产生一层小得足以被风移动的岩屑。此外,局部大暴雨所形成的间歇性猛烈洪流,冲走疏松、未固结的泥沙和砾物质,这些物质在干涸以后容易遭受风的作用。

风的侵蚀能力包括三个过程:(i)吹蚀,(ii)导致刻蚀的磨蚀,和(iii)磨耗。

  1. 吹蚀 吹蚀是指吹走任何未固结的物质,实际上使表面降低。最细的物质以尘暴形式被带走;1 平方公里的空气可能含有多达 900 吨的尘土(约每平方英里 4000 吨)。它可能搬运很远的距离,撒哈拉红尘的沉积说明了这一点。撒哈拉红尘有时在意大利、法国南部降落,甚至偶尔在英格兰南部降落。呈沙粒形态的较重物质在沙暴中被向前推进,更粗的物质则在近地表范围内作一系列的弹跳向前移动。因此风是选择性搬运营力。吹蚀最明显的结果之一是土壤侵蚀,就象美国西部杜斯特盆地(Dust Bowl)地区所显示的那样。吹蚀也是大小洼地形成的一个非常重要的原因,这在尼罗河以西的石灰岩高原看得很清楚。最大的洼地是盖塔拉洼地,其底部达到海面以下 134 米(440 英尺),较小的法尤姆洼地在海面以下 40 米(130 英尺),不过其边缘要高出 300 米(1100 英尺)。类似但较浅的洼地可在卡拉哈里和西澳大利亚荒漠以及蒙古见到。许多洼地具有绿洲或盐湖,说明已达到潜水面—— 风的吹蚀作用的限制性因素。

图 127 热荒漠中的吹蚀洼地

  1. 小的断层位移可能为形成一个洼地创造条件,如果抗蚀力强的地表岩层破裂了的话。这使风的作用能侵蚀抗蚀力较弱的地层,一直达到潜水位。

  2. 风涡流的侵蚀。

主要困难在于说明局部吹蚀的起因。断层作用可能为形成一个盆地创造条件,因为如果一个有抗蚀力的地表盖层裂开,风便能达到下面的较软岩石; 当一个局部的小“风蚀坑”形成时,它就会逐渐地被涡流作用扩大和加深(图127)。北美荒漠中一些较小的盆地似乎是由于抗蚀力较弱的水平岩层地区的差异风化形成,这些盆地常常被由抗蚀力较强的岩石构成的显突边缘所围绕。另一个理论是:过去一个较潮湿时期的溶解作用有助于解释至少一部分洼地的起因。

  1. 磨蚀 携带许多坚硬石英颗粒的风的吹沙磨蚀作用,具有巨大的威力。它能磨平、磨光均质岩石的表面,均质岩石具有硬度均一的水平岩层。由于机械风化而破碎,但风不能移动太重的各个岩石碎片,在其向风面被磨光,称为风棱石。具有三个风磨光面的一类特殊的风棱石叫做三棱石。砾石的表面可能被风磨得极为光滑,以致于形成“荒漠砾石盖层”或“荒漠镶嵌盖层”。如果岩石硬度不同,差别磨蚀作用便引起刻蚀、沟蚀、槽蚀和蜂窝状侵蚀。微弱线(如节理)受到侵袭,形成奇异的塔状地形。携带的较重颗粒接近于地面,但它们的威力由于摩擦而在地面受到阻滞,因此底切作用在地面以上 0.5 米左右极为明显,形成岩石“细颈柱”。底切作用倾向于使石

丘坡面变陡,形成在基部有几乎深得足以称为洞穴的风蚀凹坑的悬崖。

风的磨蚀作用形成了一些奇异的岩石构造体。在基部掘切而成的独特的蘑菇石,在撒哈拉称为加拉(gara)。当一层坚硬的水平地层覆盖于一层软地层上时,如果风化作用沿着节理深入坚硬的盖层,那么风的磨蚀作用将一直继续进行到形成彼此分隔的平顶岩体(残遗孤柱)突兀于下伏较软岩石之上;进行到最后,它们在基部完全被蚀去。这些孤柱常常明显地比周围地面高 30 米(100 英尺)或 30 米以上。

当抗蚀力不同的岩石条带与盛行风向大致平行时,就会象阿塔卡马沙漠那样形成一种“梁沟”地形。浑圆的前端向风和龙骨状脊部陡峭的受到强烈磨蚀梁垅,与浅沟或浅槽相间排列。这一类磨蚀作用的极端形态可见于中亚荒漠。这里的梁垅已被磨蚀成高 6 米(20 英尺)左右、大致相互平行的石肋

(称为雅丹)。在这种情况下,风的磨蚀和吹蚀作用结合在一起,侵蚀到裸露岩石之内。洼地逐渐合并,直到仅仅遗留下抗蚀力最强的岩体。

  1. 磨耗 风携带的物质经常处于运动状态,不仅冲撞它们遇到的岩石表面,而且使一个颗粒撞击另一个颗粒。其结果形成独特的圆形沙砾(即“谷粒”)。它们构成荒漠侵蚀的主要“最终产物”,而且是广阔的沙质荒漠(不管是巨大的水平沙原,还是多变的沙丘)的组成物质。

风的沉积作用

风所携带的搬运物取决于物质的大小和风的强度。最细的尘状颗粒可能被搬运到荒漠地区以外,较重的颗粒仅能在荒漠以内进行再分选。这里有壮观的尘暴,太阳透过尘暴象是经过一层毛玻璃;有使人身体感到刺痛的沙暴, 对荒漠旅行者是一个威胁;还有沿表面无穷无尽的运动,即沙子沿沙丘表面沙沙作响地向下运动,如果风刮了起来,沙丘可能变成“冒烟的沙丘”。

各种沉积形态是由许多因素形成的。沙在其上运动的表面性质是重要的

——不管它是由深厚的沙还是由裸岩组成(在裸岩上,沙运动的阻碍极小), 不管是否有岩石和砾石覆盖。一个障碍——一块岩石,一丛多枝条的灌木或一堆能起阻碍作用的砾石——的存在可能形成一个岗墩。一片沙子一旦高于其四周,它就会继续发展。主要的困难是解释一个沙丘怎样开始形成的,特别是在无障碍物的相对平坦的地表;还没有令人满意的答案。

另一个因素是盛行风的流动型式;沙丘排列与风的相互关系是明显的。植被(常常有意识地栽植以保护绿洲,实际上整个尼罗河河谷两旁都种植着桉树、金合欢和其他耐旱灌木)和达到地表的地下水的存在,可能对沙的运动和沉积起相当大的支配作用。

巨大的热荒漠地区覆盖着水平的、有和缓波纹的或稍稍起伏不平的沙原;其表面可能处于持续不断的运动之中,但一般特征保持不变。这些水平的沙原几乎总是覆盖着砾石,因为风似乎把沙子均匀地撒布在砾石之间。

沙丘 沙子堆积成形状、大小不同的低丘,是荒漠地形最有趣的特征之一(照片 83)。按照 R.A.巴格诺尔德的意见,沙丘一词按正确的意义来说, 应当限于指新月形沙丘和纵向沙丘。其他的沙堆积地形分别称为“阴影”、“漂移”、“片原”、“波动”和“鲸背”。这个术语在这里是在较一般的意义上予以使用的。详细的分类包括这样一些奇异的名称,如“星形沙丘”、“发夹沙丘”、“金字塔沙丘”、“刀形沙丘”、“冒烟沙丘”、“斜沙丘”。

最简单的形态是依附沙丘或迎风面沙丘,它们是风路径上的障碍物(如一块岩石)所形成的一种沙漂积体;沙在岩石旁的“静止空气”空间堆积起来,尽可能近似地形成“风线”形。一个长尾沙丘可能在岩石的背风面逐渐狭窄地延伸出去,长度从 3 米(10 英尺)到 0.3 公里不等。在依附沙丘的向风一侧有一种前进沙丘,其间是涡旋运动形成的无沙空间,前进沙丘充着气流上升越过障碍时形成的静止空气空间。在岩石的侧面有侧沙丘,旁有尾流沙丘以同样的方向伸展。这些侧沙丘与主体之间隔有一凹槽,可能是障碍物两侧的滑流不断卷走沙子而形成(图 128)。

新月形沙丘新月形沙丘称为巴干( barkhan ,也拼作 barchan 或barchane),源于突厥斯坦的荒漠。这些沙丘与风向直交,沙丘的“两角” 按风向吹的方向伸展,因为移动到沙丘边缘的物质较少。在突厥斯坦,南北风呈季节性变化交替,因而沙丘也随之变化,它们的角作相反方向摆动。

关于新月形沙丘的主要问题是它们的成因,即它们是如何开始形成的。这与大的障碍物无关,因为它们似乎容易在相当平坦的开阔地表面上形成; 很可能砾石斑块,或风的突然变动会引起一个低沙堆的堆积,独特的新月形沙丘的特征能由此发育而成。

新月形沙丘高度不同,最高达 30 米(100 英尺)以上。其迎风面坡度和缓,“滑动面”即受掩护的背风坡较陡,背风坡的涡旋运动有助于维持一个略微下凹的斜坡。如果沙的补给连续不断,沙丘便可能由于沙子无休止地沿迎风坡向上移动并滑过沙丘脊而向前推进。除非沙丘的运动受到阻碍,这些沙丘就可能对绿洲构成威胁。海岸沙丘的推进有类似的威胁。在荒漠的边缘地区,象在利比亚、埃及和以色列,做了许多关于沙丘固定的实验,以免沙丘推进和掩埋绿洲和灌溉区。实验包括种植金合欢和桉树防风林带。最近, 人们在新栽植树苗之间的地面上,用精心掺合成的一种油进行喷洒(这种油有助于表面沙的固结),或者覆盖一层塑料薄膜,以防止沙被吹走而露出树根。

新月形沙丘偶尔表现为孤丘,但是它们较经常地成群出现,有时呈有规则的一个系列,而更多地表现为杂乱无章、时时变化、与盛行风向直交且部分相连的垅脊型式。这样的荒漠是属最难穿越的地区。但是,偶尔可能发现通过沙丘地区的长通道,在撒哈拉称为加西(gassi),这些通道长期存在, 成为定期商队的道路。它们可能一开始是沙丘间大致呈直线形的一系列偶然性间隙,风将这些间隙当作“风洞”,未受阻碍的风力集中在沿间隙一线, 因此使这里没有沙子。

纵向沙丘有时沙表现为长的沙脊(长度常达若干公里),沿着盛行风的方向穿越荒漠。它们被称为纵向沙丘。这些沙丘可能由一排新月形沙丘合并而成,在这里,除了盛行风以外,偶尔可能有成直角的侧向风,它们刮走从前新月形沙丘的尾部。主风迳直沿沙丘线之间的洼地吹过,把其中的沙吹走, 同时涡流有助于形成沙丘的侧部。伸展很长的纵向沙丘线可以在撒哈拉的盖塔拉洼地以南地区、伊朗南部、塔尔沙漠和西澳大利亚荒漠看到。在西澳大利亚荒漠,纵向沙丘以高 15 米(50 英尺)的沙脊连续延伸数百公里。用 A.D. 特威迪的话说,“⋯⋯眼前的景观是一

图 128 各种沙丘

1.风路径上的障碍物所形成的一沙丘群的剖面和平面图。2.流动沙丘的

推进;沙子被吹上和缓的向风坡,翻过沙脊,落入滑动面的“风影”内,这里的涡旋流使之成为凹形。3.新月形沙丘素描图;风吹动沙子使之翻过沙脊和绕过沙丘,因而形成长长的角。4.一系列新月形沙丘。5.直线形纵向沙丘, 沙丘与盛行风平行,但也受到带来大量沙子的交叉风的作用。

垅垅红色沙脊,在其间稍湿润地面生长着一排排墨绿色金合欢和鬣刺的粉红色扁平圆盘。”

西欧的沙丘沙丘不仅是普通的海岸地形,而且在中纬度地区出现,只要是地表由未固定的沙组成,特别是在植被稀少、其固定作用有限的地方(如在有些石楠荒地)。在比利时西北部的肯彭兰地区,广泛存在的沙丘型式大致呈西南-东北向。在洛默尔以西和以南接近荷兰边界的地区,流动沙丘的高度为 5—10 米(15—50 英尺)不等,其中有一些具有独特的新月形形态。它们的移动不十分明显,因为未栽树木而“未固定”的地区范围不大。沙的运动限于沙丘地区以内;风正在破坏、堆积、削平和挖蚀着时刻变化的地形。黄土 风携带的最细物质最后远远沉积在荒漠界线以外。德国地质学家

李希霍芬在中国西北部首先研究了这些沉积物(图 129)。在中国的西北部, 面积几乎达 65 万平方公里(250 000 平方英里)的一大片这类黄色、松散、多孔的物质覆盖着“坚实的”景观,厚度达 90—3OO 米(300—1000 英尺)。它们出现于各种海拔高度,从海平面附近到大约 2400 米(8000 英尺)。人们按照分布着类似沉积物的阿尔萨斯一个村庄,把它们命名为黄土(Loess)。在剖面上,它们有无数垂直、常常充填着碳酸钙的筒形裂隙,据认为,它们是草茎的“模子”。黄土颗粒极有粘着力;由于这一事实和黄土的多孔性(这使水能迅速下渗),不仅河流,而且道路都穿行于陡峭的黄土壁之间,同时, 人们的住所实际上是在崖边掘洞而成的(照片 101)。除了中国西北部以外, 中亚许多盆地和洼地也发现有黄土。

图 129 华北的黄土地区

大黑点表示厚度超过大约 75 米(250 英尺)的黄土地区,小黑点表示黄土沉积物较薄的地区。黄土与冲积层混杂和被再沉积的地区用断线表示。

黄土是由亚洲冬季戈壁荒漠高压区向外吹出的风所夹带的细粒物质长时期的堆积物。它们被沉积在干草原植被曾起着固结作用的地区,可能沉积在雨量增多、有助于将黄土从空中冲刷到地面的地区。在地面上,黄土颗粒的粘结性有助于使之固定。

欧洲的黄土 在欧洲,黄土一词是指大概在干燥的间冰期和冰后期,风从大陆冰原所沉积的未固结的沙与粘土上搬运走的尘土沉积物。虽然极细,但在显微镜下观察时可以看出,它们是由带棱角的长石、方解石小碎片组成(明显是冰川磨蚀活动的结果),尽管风化作用很快将方解石溶解并较慢地使长石分解。黄土可见于德国称为亚海西期黄土带的一些地区(亚海西期黄土带位于中欧高地以北)、比利时中部的低高原和法国东北部和东部;在比利时和法国,黄土称为利芒(limon)。关于它们确切的成因方式,存在着一些争论,因为它们被河流再度沉积在河流阶地上,并出现于不同的高度,直到 1500 米(5000 英尺)。黄土经常见于波罗的终碛以西和以南地区,即冰原最后一次大推进所覆盖的地区以外。水可能参与黄土的再分布,但是风(也许是从冰原上的高压区吹出)一定是主要的营力。

美国的黄土 在美国中西部各州,在广阔的密西西比河和密苏里河流域,

分布着厚层、大致类似的风成沉积物(有时称为 adobe)。它们在伊利诺伊、艾奥瓦、密苏里、堪萨斯和内布拉斯加州形成巨大的片原,并断断续续地向南伸展,几乎远至墨西哥湾;另外还在田纳西和密西西比州沿密西西比河泛滥平原东缘形成巨大的片原。在艾奥瓦州苏城附近,密西西比河下切,形成高 30 多米(100 英尺以上)的壮观的黄土陡崖。它们的确切成因象在欧洲一样,仍然是个有争论的问题,但它们几乎肯定是在一个干燥间冰期沉积下来的风成沉积物。据称,在阿根廷的大草原上有类似性质的沉积物。

水在荒漠中的作用

在真正的热荒漠中,很少有雨降落,但是确实偶尔有降雨;在半荒漠边缘,平均 12—25 厘米(5—10 英寸)的年降雨量可能只意味着几次迅猛、但时间很短的倾盆大雨。在 1954 年 11—12 月的 14 天时间内,科威特降雨达18 厘米(7 英寸)。E.de 马顿内(Martonne)描述了在阿尔及利亚称为乌里尔鲁干谷(Wadi Urirlu)的一条深谷中扎营的一营士兵,如何遭到突然猛涨的洪水的袭击,28 人被淹死的事实。著名的牛仔影星汤姆·米克斯穿过亚利桑那州一条干河时,他的汽车被突发的洪水吞没,他因此而遭到灭顶之灾。这些称为暴洪的短暂急流,夹带着大量固体物质(荒漠风化的产物),它们卷走极多的物质,从而变为泥流,并很快停歇下来。有时,河流分成若干水道,于是通常在坡度变缓的谷口或者山坡麓部形成一个冲积锥或“干三角洲”

(图 78)。这些疏松的未固结物质以后可能会受到风的侵蚀。

在若干干河道通向多少封闭的一个洼地时,其底部可能为水成片流沉积物所覆盖(图 130)。带棱角的岩屑、砾石和粗物质构成的“山麓边缘地” 围绕着盆地的边缘。在若干冲积锥在一个洼地边缘一带合并时,便形成和缓和起伏的倾斜面(称为 bajada),其后接着是一大片沙地,然后在中心也许是泥原(mud-sheet)。泥原有时可能变为一个沼泽,甚至一个暂时性的盐湖, 四周包围着一片片岩盐和石膏。这些内陆水系盆地,每个沙漠中都有,特别是在北美和中亚的大山间洼地(在北美叫 bolsons),这里的边缘山脉很高, 能获得呈雨或雪形式的较多降水,北美的这种整体的景观叫做“山脉和洼地相间荒漠区”。这种暂时性湖泊和湖泊占据的洼地在美国和墨西哥叫做干盐湖(playas)、盐碱滩(salinas)或盐湖(salars),在北非叫旭特(shotts, 法语为 chotts)。

干谷 细谷(ravines)、瓦迪干谷(wadis)、间歇河床(nullahs)和美国所谓的“冲沟”(washes)和“旱谷”(arroyos),是岩石荒漠的突出地形。它们的陡峭而凸凹不平的谷坡从谷底陡急地向上竖起,这主要是由于猛烈但短暂的洪流(突然发生的暴雨的结果)集中的垂直侵蚀而形成的。但是,干谷出现于极端干燥的地区,这些地区的现代河流侵蚀极为罕见,因此几乎不能解释深切的沟壑,这些沟壑还常常出现连锁山嘴和其他的河流作用地形。正如本章一开始所讨论的,也许第四纪高纬地区的“冰期”可能曾伴随着热荒漠的一个“多雨期”。这些深切的荒漠谷地在它们被外源河(即流过荒漠但从荒漠以外的地方、通常从遥远山脉的融雪水获得大部分水量的河流)侵蚀的地方发育得最显著。美国西南部的主要河流科罗拉多河就是这样一条河流,这条河流及其支流(既有常流河又有间歇性河)切割于科罗拉多高原。由于高原在漫长地质时期中一直在缓慢地上升,而河流的垂直侵蚀大

致与之相应地进行,因而峡谷的深度变得更大。高原边缘陡峭,呈悬崖状, 有时在一层层近乎水平的岩层抗剥蚀力不同的地方呈台阶状,沿沉积作用活跃的侧部有山麓

图 130 荒漠盆地示意图据美国内华达州西南部山间洼地地形绘制。

冲积扇,还有较均一的深切“劣地”地形或者侵蚀占优势的山前侵蚀平原。原来高原的孤立残体形成平顶山和平顶小孤丘(图 131),即突出、平顶、扁平的山丘,顶部通常覆盖有抗蚀力强的岩层或钙质硬壳,它们的轮廓由于引起带棱岩屑坡形成的荒漠风化作用而变得更加突出。平顶山面积比平顶小孤丘大。

图 131 平顶山和平顶小孤丘块状图

有时,剥蚀作用可能蚀去上覆岩石,一直达到抗蚀力强的水平岩层,形成一个剥露表面。如果剥露表面由之组成的岩层和缓地翘起,那么,在抗蚀力强的岩层出露的地方就会发育成一系列的台阶或边沿,这在犹他州和亚利桑那州表现得极为明显(图 132)。

山前侵蚀平原 裸露或仅有薄薄一层由岩石表面或上方山前带风化而成的细岩屑的缓倾岩

图 132 美国西南部荒漠高原的陡崖

面(岩面从山体麓部伸出),是许多干燥和半干燥地区的一个特征。其上缘壁陡地与山前带相连(坡度有明显变化),或者与在山地被陡坡的深谷切割处所形成的凹湾相接;下缘极为和缓地(以 2°—6°的角度)插入荒漠盆地下部出现的岩屑堆以下。在偶然的情况下,岩屑堆和冲积物质掩埋住山前带基部的陡折点(即山麓坡折);有时,岩面完全被山麓冲积扇掩盖。

这种岩面称为山前侵蚀平原。从表面上看来,它在许多方面与山麓冲积扇类似,特别是当其上盖有冲积层的时候。但是,后者是岩屑堆积作用所形成的波状起伏的加积平原,而山前侵蚀平原完全是单独在特征很不相同的岩石和构造上切割而成的剥蚀作用产物。

关于它的成因,尚有很多争论,但它无疑是半干燥条件下剥蚀作用的产物。一个学派认为它是偶发性暴雨所形成的河流、片流、细流和冲刷流(down wash)侧夷作用的结果。有几类证据能支持这个观点。山前侵蚀平原在剖面上总是呈凹形,这个事实说明流水的侵蚀作用;它们常遭受有侧向迁移迹象的许多小水道的侵蚀;山前侵蚀平原上缘角度的明显变化是由于深沟和峡谷山坡上比较集中的径流与山前侵蚀平原上的散乱的片流冲刷之间有明显的不同。角度的变化在半荒漠边缘的附近逐渐消失,这里的降雨时间和总量都增加,产生较为经常的下切作用。

第二个学派认为山前侵蚀平原是由于山坡后退形成的。坡度在 3°和 30

°以上的陡峭山前带在风化和侵蚀作用下向后退,坡度不发生明显的变化。因此,山前侵蚀平原是在陡峭后退面的基部独立发育成的一个小角度(6°到7°)坡面;它是一个运输基底坡,来自上方坡面的风化物质被偶发性的暴雨冲到这里。侧夷作用可能会对山前侵蚀平原进行一些改造,但这仅仅是一个辅助性的过程。一系列的山前侵蚀平原合并在一起,便形成山麓侵蚀面平原,

这个过程称为山麓侵蚀面作用。外缘山麓侵蚀面与山前侵蚀平原类似,它是在沉积地区上,而不是在坚硬岩石内侵蚀而成的水平或缓倾的表面。

岛山 山前侵蚀平原上陡峭突起的陡坡山丘的存在,是大多数荒漠实际上也是具有热带大陆性气候萨王纳地区的一个特征。山前侵蚀平原从四面八方伸展到一个单调的平原内。这些突兀的地体一般称为岛山,在岛山的侧面, 有时有一个明显的边缘洼地。有时,使用波恩哈特(bornhardt)这一术语(以最初研究岛山的人名命名),但有些研究者试图把这个术语限于指一个特殊类型的岛山,即具有明显拱起的山顶的岛山。

大多数岛山由花岗岩、片麻岩和其他结晶岩构成。有些人认为,它们是由于山前侵蚀平原向石质山岭的各个侧部伸展而形成的;因此各个侧坡的山前带通过山坡后退而向后退,最后使其间的高地成为一座岛山。这就解释了在其他方面显示出一个侵蚀系列后期阶段许多特征的景观为何存在这样一个显突的地形。节理和其他微弱线的间距对于确定这些残体的形状起着重要的作用;有些人认为,它们的边缘由大的节理确定。许多岛山的穹丘形表面据认为可能是(至少部分是)由于压力减小(负荷消除)和曲线形节理发育, 进而受页状剥离作用的影响而形成。

另一些作者认为,有些岛山不过是由于粒状崩解作用所产生的厚层风化物被蚀去而出露的抗蚀岩石核部暴露在外(也许因风化而有所变形)所形成的残体。这种强烈的化学风化在经常性的高温和周期性的潮湿条件下特别活跃;风化层可能深达数百米。雨季时,风化层缓慢地被地表径流和片流蚀去, 如果基准面变化甚至气候发生实际的变化,侵蚀进行得就比较快。随着这一风化层的消失,残体就变得越来越突出,尽管页状剥离作用也使之更呈圆形, 并使之更加显突,结果便屹立于所谓刻蚀平原的地表之上。这实际上是水平的“削低”或“坡地降低”,而不是“坡崖平行后退”的一种形式。

在岩石呈直线型式张开成宽阔裂隙时,岛山可能发育成长方形巨石堆成的一座巨堡;这些岛山具有类似突岩的特征,有时称为城堡形孤丘,或者就叫做孤丘(kopjes)。

最后,应当强调指出,在目前真正的荒漠地区所见到的许多岛山可能是在遥远的过去、在较湿润的类似萨王纳的条件下形成的。

当然,岛山可能是若干次侵蚀循环的产物,而且有时可以辨别出互相叠置的几个圆顶形的表面(“叠置穹形残丘”)。这是所谓多循环斜切作用的结果。

荒漠景观和干燥侵蚀循环

荒漠景观由已经分析过的各种地形综合而成,因此具有许多种类。但是, 可以概括出六种不同的类型。

第一类是真正的沙质荒漠,在撒哈拉称为埃尔格(Erg),在突厥斯坦叫做库姆(Koum)。它由广阔而几乎水平的沙原,或由规则的沙丘带,或由一个波状起伏的“沙海”组成。据估计,撒哈拉的 25%被沙覆盖(沙丘占 17

%,沙原占 8%)。

第二类是砾石荒漠,这种荒漠有棱角光滑的水平砾石层覆盖着地表。它在阿尔及利亚被称为莱格(Reg),在利比亚和埃及称为塞里尔(Serir)。第三类是石漠即哈马达(Hamada)——具有受风蚀而几乎无沙的裸露岩

石表面的侵蚀平原。它可能是被风磨光的岩面,也可能由于有残遗孤柱和雅丹地形而变得复杂多样。

第四类是结构简单的荒漠高原地区,高原上有从荒漠地区以外获得水源的外源河流的峡谷状河谷穿过,高原边缘陡峭,有平顶山和平顶小孤丘,在陡峭斜坡的基部有山麓堆积扇,例如在利比亚和埃及西部,以及美国的犹他和亚利桑那州就有这种荒漠。

第五类象在中撒哈拉的提贝斯提和艾哈加尔山地、西奈杂乱无章的山峰和阿拉伯半岛西部和俾路支的山脉那样,表现出石峰的形态。这些石峰高低不平轮廓呈锯齿状;坡面陡峭崎岖,有干谷切割;高耸于严严实实的一层带棱角岩屑之上,形成极为显突的地形。

第六类形态在内华达州和美国西南部一般表现得很明显,它们由山间盆地组成(这些盆地通常是向心的内陆水系中心),有石质山前侵蚀平原、冲积平原、盐沼和变化不定的盐湖。

在如此多样化的景观中,能否观察到侵蚀循环呢?本世纪初,W.M.戴维斯曾假设一种理论上的循环,大意如下:假定地壳运动形成一系列的山间盆地,各个盆地都有一个向心内陆水系发育。风化和偶发性的水流作用逐渐蚀低其间的山地,盆地提供若干单个、局部的侵蚀基准面。在青年阶段,盆地表现为堆积地带(即各侵蚀基准面慢慢上升),高地受到剥蚀,因此起初该地区整个地势被降低。然而,随着时间的推移,溯源侵蚀把分隔相邻盆地的山地障壁切穿,一个盆地被另一个盆地“袭夺”颇为经常地发生;这种袭夺与高盆地的回春作用有关。这种高度的水系一体化被认为是从青年期走向了壮年期。在壮年期,越来越广阔的地区遭受到一个单一的侵蚀基准面的影响, 同时,原来的山体变为孤立的残丘。随着地势继续降低以及由之产生的坡度减小,降雨和流水作用变得越来越不太重要,到老年阶段,风的作用逐渐占有优势。吹蚀蚀去大部先前堆积的冲积物,磨蚀侵袭荒漠准平原上越来越大的裸岩地区,形成一个高度不大的侵蚀表面。

最近,L.C.金提出了山麓夷平作用循环的概念,这个概念得到了比戴维斯提出的假设广泛得多的认同。这里假定的主要因素是坡地后退和山麓夷平作用,即一系列下凹岩石表面的形成过程;对于加积作用的强调要少得多, 加积作用仅仅在某些局部或构造条件下可能才是重要的。在青年时期,河流作用被认为能够将地面切割成一系列陡坡地块。这样形成的谷地侧坡向后退,形成邻接河流的山前侵蚀平原;这些平原一开始面积十分有限,但随着高地受切割而逐渐扩展。到壮年阶段,山前侵蚀平原成为主要的景观地形, 从前的高地变为岛山。在老年期,主要的地形是山麓侵蚀平原,即由其上相隔很远的岛山的许多下凹山前侵蚀平原合并而成的表面。在山麓夷平作用循环的最后阶段前,整个地势的面降低都不明显。指出下面这一点是重要的, 即山麓侵蚀平原在成因上可能有多循环性,也就是说叠加于荒漠景观的侵蚀循环作用可能在一次以上。

现在人们认为,高度成熟、时代久远的山麓侵蚀平原是非洲景观最重要的因素之一。据认为,高度在海拔 1200 米(4000 英尺)或 1200 米以上的“冈瓦纳”山麓侵蚀平原是从白垩纪开始形成的,它之所以被这样称呼,是因为人们认为它是在冈瓦纳古陆由于大陆漂移而破裂以前形成的。600 米(2000 英尺)和 600 米以上的“非洲的”山麓侵蚀平原,经确定形成于新生代早期。L.C.金进而认为,许多所谓的潮湿温带甚至极地地区的准平原,实际上是山

麓侵蚀平原,但他的这个观点从未被人们接受。

而澳大利亚的大部分地区同样也表现为干燥侵蚀循环的晚期阶段,因为它主要由在东面并入大自流盆地的一个单调荒漠平原构成。在这个广阔的地表面上,屹立着几个圆形、经受过侵蚀的岩体,而在哈默斯莱(Hammersley) 高原的西部则具有早期高侵蚀面的平顶残体。在许多地方,岩石抗蚀性的差异形成了其他小的不规则性,例如在平行坚硬石英垅脊与较易受侵蚀的石灰岩条带交错分布的地方就是这样。但是,就大部分而言,它形成和缓单调的荒漠平原地区;A.D.特威迪写道,“这种兀立于澳大利亚干燥区平坦面以上的地形,是轮廓鲜明的锐蚀地形,但是,它们不经常出现,这是平坦、几乎无特征的地区一个特点”。