二、高中的地理观察

根据高中教材内容可包括以下几方面的内容:

(一)地质、地貌观察

  1. 三大类岩石的识别 在野外识别岩石首先区分三大类。有无层理构造是区分沉积岩和岩浆岩的主要标志。具有片理构造或变晶构造的是变质岩;沉积岩变质形成的变质岩,尚可见层理,岩浆岩变质形成的变质岩则无层理。根据岩浆岩的结构和构造再进一步区分侵入岩(矿物结晶颗粒明显,呈

致密块状构造,如花岗岩)或喷出岩(矿物结晶颗粒不明显,有气孔、杏仁或流纹等构造,如玄武岩、流纹岩)。

根据沉积岩的结构特征再进一步分为:具有砾、砂质等碎屑结构的叫碎屑岩(如砾岩、砂岩),具有泥质结构的叫粘土岩(如页岩),具有化学和生物化学结构的叫生物化学岩(如石灰岩,滴稀盐酸起泡)。

根据变质岩的片理构造特征还可进一步分为:具有片麻状构造(深浅不同的矿物排列成条带状)的叫片麻岩(如花岗片麻岩);具有片状、板状构造的叫片岩或板岩;具有等粒变晶结构的变质岩是石英岩(砂岩变质)或大理岩(石灰岩变质)。

  1. 地壳运动和地质构造
  1. 地壳运动的证据 褶皱和断层构造是地质时期地壳运动的产物。河流阶地与谷坡残留的古河床冲积物(如砾石层)是新构造运动的证据

(地壳上升,河流下切)。

  1. 褶皱构造及其地貌表现 选择垂直于岩层走向(亦即褶曲轴走向)

    的横剖面(一般在山区修路、采石都可能打开剖面,有的经河流切割也可出现褶曲横断面,如长江三峡可见)进行观察,首先判断褶曲的性质——背斜或向斜。小褶曲根据岩层弯曲状况即可判断。大褶曲要运用穿越法根据新老岩层展布关系进行判断:背斜核心部分岩层老,两翼岩层新;向斜核心部分岩层新,两翼岩层老。

褶曲在地貌上一般表现为背斜成山,向斜成谷;但也常有向斜成山,背斜成谷,地形倒置的情况。是背斜山还是向斜山?就需要根据新老岩层展布关系进行判断。如北京西郊三家店永定河拦河闸两侧的香峪大梁和九龙山是向斜山,核心(山顶)部分是侏罗纪的凝灰质砾岩砂岩粉砂岩,两翼则是较老的石炭、二迭纪的砾岩、砂岩、页岩和早侏罗纪喷出岩——玄武岩,沿军三铁路剖面均清晰可见。

  1. 断层构造及其地貌表现

    有的断层构造的断层面出露在地表,断层面是比较光滑的平面,常有擦痕;在断层面前有一个断层破碎带,形成断层角砾岩或糜棱岩。这种断层多为正断层,上盘下滑,下盘相对上升形成断崖, 在地貌上表现为山坡是陡崖,山下是谷地或台地,如陕西秦岭北坡山麓为台地。有的断层崖受流水的切割形成 V 形谷和断层三角面,如北京南口山前断裂,在南口采石场附近可见。但有的断层构造在地貌上没有明显的表现,则只可根据岩层不连续或重复出现进行判断。如北京南口虎峪沟断层一侧是元古代的石灰岩,另一侧则是太古代的片麻岩,这种岩层中断现象是断层存在的标志。又如北京西山香峪大梁西北翼,沿剖面观察可看到侏罗纪玄武岩有重复出现现象,是断层存在的标志。

  1. 地层和化石(研究地史)高中地理第四章“地壳的演化”一节中,讲到根据地层上新下老顺序(地层层序)和地层中包含的化石来确定岩层形成的时代和形成环境(沉积岩相——海相、陆相等),以了解地壳演化过程, 如海陆变迁,构造运动等。还讲到根据地层顺序和生物演化阶段、地壳运动等把地壳发展历史划分为五个代,每个代又分为若干纪,并简述各个地质时代的地史特征。这一节教材内容对学生来说是比较抽象的,因此,进行一次认识地层、寻找化石的地理观察活动,便是十分必要的。经过实际观察才可能真正理解教材中的内容。各地区都可找到当地的地质资料(如地层表、地质图等)并尽可能地找到比较合适的观察地段,以研究当地地壳演化史。例如,北京地区,在北山从德胜口水库附近开始沿京张公路向南到昌平县城北的龙山,可以观察到太古界片麻岩,中、晚元古界石英岩、石英砂岩、白云质灰岩、石灰岩、龙山砂岩、泥灰岩等一套曾称为震旦纪的地层以及龙山前坡的古生界寒武系灰岩。并能在元古界雾迷山组灰岩中找到迭层石,寒武系灰岩中找到三叶虫等化石。

在西山从军庄北灰峪起沿军三铁路到三家店,可观察香峪大梁西北翼出露的一套古生界、中生界地层,从北向南依次是奥陶系灰岩(中间缺志留系泥盆系)石炭-二迭系砾岩、砂岩、页岩以及侏罗系喷出岩——玄武岩和沉积的凝灰质砾岩、砂岩、粉砂岩等地层。其中在石炭纪煤系中可找到蕨类植物化石,如鳞木、芦木、科达木等。如能观察到这两个地段出露的地层及其接触关系和构造变动情况,则可基本上追溯出北京地区地壳发展史。

  1. 外力作用形成的地貌类型 高中地理第四章“外力作用与地表形态的变化”一节中所涉及的内容包括:风化作用和风、流水、冰川、海浪几种外动力的侵蚀、搬运沉积作用的性质,以及由这几种外动力的侵蚀、沉积作用形成的一些地貌形态类型,其中还包括水的溶蚀作用及岩溶地貌。

教材中所提到的地貌形态有:季节性流水侵蚀形成的沟谷(如冲沟等), 包括黄土高原被流水侵蚀而成的千沟万壑;河流侵蚀作用(应包括搬运沉积作用)形成的河谷(流水本身的产物);流水沉积作用形成的冲积平原和河口三角洲。

风力侵蚀作用形成的风蚀洼地、风蚀柱、风蚀蘑菇等,风力堆积作用形成的沙丘。

冰川侵蚀作用形成的冰斗、角峰、冰川谷等。

文中讲到水对可溶性岩石的溶蚀作用和海浪对海岸的破坏作用,虽未具体讲岩溶地貌和海蚀地貌类型,但在插图中表现出溶洞中的沉积物——钟乳石、石筍、石柱,海蚀地貌图中有海蚀崖、海蚀柱等类型。

以上几种外动力地貌不可能集中在一个地区,因此,作为乡土地理教学的地理野外观察,只能选择本区存在的地貌类型进行观察,内容多少则因地而异。

(二)河流水文及地下水的观察

  1. 流速、流量的简易测量 初中《中国地理》第十六章讲水资源的教材中出现了径流(地表径流和地下径流)、径流量(径流总量)和多年平均径流量等概念。高中地理第三章讲水量平衡和河川径流的教材中,也出现了上述几个概念。

为使学生真正理解这几个概念,就必须先弄清楚最基础的河流水情要素

——水位、流速、流量等概念。为此,一方面可以组织学生到水文站去参观, 实际看看测流速和计算流量的方法;另一方面,还可以组织学生到野外选择某一小河进行简易测流速、计算流量的练习。

简易测流速、流量,应选择河水较浅的小河、河道比较平直,河床中影响水流的障碍物较少,没有支流注入,水流比较平稳的河段。测量步骤如下:

  1. 测过水断面面积 先用测绳测河宽,然后沿河床横断面的水面每隔一定距离(1—2 米)用标杆测河水深度,按比例画出过水断面图,计算过水断面的面积。

  2. 用浮标法测流速 选择一适宜河段,测出上、下游之间一定距离(如100 米)。在上游起点,一人投放浮标(如木片),鸣笛;一人在下游 100 米终点用秒表记下投标时刻,观测记录浮标到达终点的时刻;根据浮标所走时间可算出水面流速。用公式表示为:V=L/t。这样反复测几次,可算出这一时段内的平均流速。

  3. 计算流量 有了过水断面面积(F)和平均流速(V),便可用公式: Q=VF 计算流量。流量即单位时间(秒)流过某一过水断面的水量(立方米), 故流量的单位为:立方米/秒,简秒方/秒。

简易测流只是测得水面平均流速,由于流速在过水断面上的分布是不均匀的,所以简易测算的流速、流量只是近似的,与水文站用正规方法测量的流速、流量还是有出入的,但基本原理却一样。

流量的概念认识清楚了,对径流总量、年径流量、多年平均径流量等概念就可迎刃而解了。

径流总量是指在一定时段(T)内(如日、月、年),通过河流某一断面的总水量(W),用公式表示:W=QT

一般地理教材中所说的年径流量实际是该河流多年实测年径流量的算术平均值。

在进行河流水文观察时,还可用水样瓶取水样回去,进行常规水质化学分析、水质污染情况的测定以及含沙量的测定等研究。如学校附近有条河流, 则可定点、定时对河流的水位、流速、流量进行系统观测(建一小水文站), 绘制出该河的水位过程线与流量过程线,比较河流水量与水位的关系,观察该河径流的季节变化,分析河水的主要补给形式等。

  1. 地下水的观测
  1. 观察河谷中的泉,研究河水与地下水互相补给的关系;

  2. 定点观测井水位的季节变化与当地降水季节分配的关系;了解潜水的补给来源(分清潜水位与埋藏深度的概念,测埋藏深度的变化,相对了解井水位的升降);

  3. 自流井与泉在成因上异同的分析

    对泉水温度的测定与水质的化学分析(取样)。

(三)土壤和生物的观察

  1. 土壤剖面 使学生了解土壤的概念,应从观察土壤的物质组成、土壤的形成,分析土壤与母质的区别入手。进行这一观察比较直观的方法是在野外选择一个能代表当地土壤类型的地段,挖一个土壤剖面,即挖掘一个两米左右深的土坑,一侧是垂直的切面,另一侧挖出几级阶梯,以便上下(如图1-4)。对土壤剖面的观察就是观察记述不同土层的物质组成、质地、结构、颜色等性状,并画出土壤层次示意图(图 1-5)。

表土层上部生物积累作用较强,含较多的有机质,地表有枯枝落叶覆盖, 下面是含腐殖质最高的层次叫做腐殖质层;腐殖质层以下为淋溶层,因水的淋溶作用造成一些矿物质的下移。心土层指表土层以下至 50 厘米深度的土层,该层常淀积着自上层淋溶下来的物质,主要是氧化铁、氧化铝、粘粒等; 有机质含量大为减少,土壤结构较差。土壤剖面的最下层是底土层,主要是岩石风化产物,很少受生物作用,成土作用不明显,基本保持成土母质的性状,故又称母质层。

  1. 土壤质地、结构和性质 土壤质地、结构和性质的观察,可以在观察土壤剖面同时进行,也可以取土样带回学校观察。

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土壤质地是土壤的机械组成,是土壤矿物质颗粒大小不一混合在一起表现出来的性状、以土壤矿物颗粒各种粒级含量的百分比为标准分为:砂土、壤土和粘土三大类。土壤质地的鉴别方法可根据[表 4]进行:

表 4 土壤质地的分类及鉴别方法

质地

粒级百分比

鉴别方法

砂土

含沙粒 60%以上

手感粗糙,土样含水不能成团

壤土

砂壤土

中壤土

重壤土

含沙粒 30 — 60%左右

壤土加水揉成细小泥条时,均出现裂纹甚至碎散

含沙 60%

含沙 40%

含沙 30%

粘土

粘粒超过 40%

有良好的粘着性,加水易揉成各种形状

土壤团粒结构是肥沃土壤的重要标志之一,所以土壤观察,要看是否有团粒结构。另外,还要用稀盐酸测土壤石灰质反应,用指示剂测定土壤的 PH 值。如有土壤速测箱还可测土壤养分,如氮、磷、钾的含量等。

  1. 植物生态与植物群落 高中地理第五章有关生物部分的教材包括“生物与环境”和“生态系统与生态平衡”两个部分。所以进行生物地理观察重点也应该放在这两个方面,不能只是从生物学的观点到野外去认识植物种属或采集标本。
  1. 植物生态 生物与环境的关系表现在生物生态上,生态是生物对环境长期适应的结果。其中植物生态表现最为显著。对植物生态作用最显著的环境条件是气候。

阳光是植物进行光合作用把无机物制造成有机物的能源,因而绿色植物离不开阳光。但地球表面光照强度和光照时间长短各地不同,因而不同光照条件下生长的植物对光的需要程度也就不同,便形成喜光植物和喜阴植物, 长日照植物和短日照植物等生态类型。如山的阴坡和阳坡植物种属不同。

植物生长发育的全过程以及发育各阶段需要的温度条件不同(或热量多少不同,用积温表示),因而在不同温度带内生长不同的植物种属,故有热带植物,亚热带植物,温带植物种属的差异。这在一个地区也可从山地不同高度带内生长着不同的植物,以及植被类型的垂直分布进行观察。

植物生活离不开水分,水是生物从环境中获取无机物质的转运者,是植物与土壤联系的纽带。地球表面各地干湿状况不同,生长在不同环境中的植物对水的条件的长期适应,便产生水生、湿生和旱生等生态类型,如水生的莲、湿生的芦苇,旱生的骆驼刺等。

植物从土壤中吸取无机物质制造有机物,建造自己的机体,植物与土壤有不可分割的关系。不同性质的土壤生长不同的植物种属,如酸性土壤中生长铁芒箕,盐碱土中生长碱蓬等。

不同干湿条件和不同土壤中生长不同植物种属的观察,一般不会太集中,在一个地段不易观察到各种类型,只能选择当地出现的类型进行观察。

  1. 生态系统 生态系统的观察,具体的是观察生物群落,在野外主要是观察植物群落。不同环境发育着不同的植物群落类型,各地都能选择当地存在的植物群落进行观察。在有森林植被的山地中,可从不同高度,阴坡、阳坡观察到一些不同的植物群落类型。

关于生态平衡的观察,则可选择当地保持生态平衡较好的和破坏生态平衡的实例进行观察。破坏生态平衡的事例,如河水污染破坏了河流的生态平衡;乱砍山林破坏山地生态平衡,造成严重水土流失,破坏草原造成沙漠化等。这类观察可进行保护环境的教育。