3.3圈层相互作用案例分析

第三节圈层相互作用案例分析——剖析桂林“山水”的成因●教学目标1．以桂林“山水”的成因为案例，说明地理环境的形成和演变是圈层间相互作用的结果，加深理解地理环境的整体性。

2．尝试运用所学的地理知识，并联系其他学科知识，分析解决地理问题。

3．激发探究地理问题的动机，培养求真、求实的科学态度，提高地理审美情趣，增强热爱祖国大好河山的情感。

●教材分析课程标准中对桂林“山水”，即喀斯特地貌的成因未作明确要求，本节教材的编写旨在以喀斯特地貌为案例，分析地理环境的形成和演变是圈层间相互作用的结果，更好地实现课程标准“举例说明某自然地理要素在地理环境形成和演变中的作用”，“举例说明地理环境各要素的相互作用，理解地理环境的整体性”等相关要求。

而选用喀斯特地貌作案例，是因为喀斯特作用不仅涉及大气、水、岩石，而且还与生物有关，因此喀斯特作用与喀斯特地貌是岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的良好的例证。

本节教材共分为两部分。

第一部分介绍了喀斯特作用的基本条件和喀斯特作用形成的地貌——喀斯特地貌。

喀斯特作用的发生，教材从四个方面扼要讲述了必须具备的四个基本条件：岩石的可溶性、岩石的透水性、水的溶蚀力和水的流动性。

然后教材简单介绍了地面喀斯特地貌和地下喀斯特地貌的主要类型，并配以插图。

第二部分剖析了桂林“山水”的成因，以使学生更清晰地认识和更深入地理解喀斯特地貌是各圈层相互作用的产物。

桂林地区具备喀斯特作用必需的基本条件，但教材并未简单重复，而是从介绍其独特的环境出发，从圈石圈、大气圈、水圈、生物圈四大圈层相互作用的角度，来分析桂林地区典型的喀斯特地貌的成因，因此在教学中应注意引导学生分清层次，步步深入。

本节教学内容还是发展学生地理思维能力、培养探究地理问题的意识，增强审美情趣和爱国主义情感的良好素材，教学中应予以充分关注。

●教学建议建议安排1课时。

导入新课：引导学生欣赏教材中的四幅景观图片，让学生在感受和赞叹桂林“山水”秀丽风光的同时，激发他们探究其成因的兴趣。

有条件的学校，播放有关桂林“山水”的录像资料，会收到更好的效果。

可在指出桂林“山水”实际上是典型的喀斯特地貌之后，让学生自学教材第一段，明确“喀斯特”是这类地貌的统称。

喀斯特地貌是由喀斯特作用而形成的。

但不是所有地区都有喀斯特作用。

讲授喀斯特作用的四个基本条件时，可引导学生在自学阅读课文的基础提取归纳：(1)岩石的可溶性；(2)岩石的透水性；(3)水的溶蚀力；(4)水的流动性。

可提示学生先分析岩石本身状况，然后再探讨其水动力条件，以便使学生有条理地认识。

喀斯特作用的化学过程的教学，可联系学生已具有的相关化学知识，写出化学反应方程式，并说明其反应过程是可逆的，反应的方向取决于水中CO2的含量，即与CO2进入水中或从水中逸出有关，即分别出现溶蚀和淀积，这就是喀斯特地貌发育的基本原因。

需要指出的是水的溶蚀力不仅取决于水中CO2含量，有机酸的数量，还受到由生物产生的有机酸多少的影响。

喀斯特作用能否进行主要取决于岩石的可溶性和水的溶蚀力，而喀斯特作用的深入程度则受岩石的透水性和水的流动性的影响。

引导学生读图3—3—2“喀斯特地貌形成过程示意图”，可各举地面喀斯特地貌和地下喀斯特地貌的一种类型，共同观察分析其在A、B、C三幅图中的发育过程。

其余的喀斯特地貌类型可由学生边讨论边体会，仅作适当点拨即可。

当然还可以让学生对照本节教材前面的景观图片以增强直观性。

可让学生阅读知识窗“徐霞客与喀斯特地貌”，激发学习兴趣，增强民族自豪感。

桂林“山水”的成因，可引导学生从该地区独特的自然环境，即从有利于喀斯特地貌形成和发育的岩石条件、气候条件、水文条件和生物条件来分别剖析。

在让学生了解到桂林地区的岩石具有很好的可溶性、透水性之后，可充分利用“桂林及周边地区地形”图，并复习回顾初中地理知识，探讨地形、气候、水、生物的相互作用对喀斯特地貌发育的显著影响。

喀斯特地貌是在一定的大气、气候和生物条件下，水对岩石的溶蚀、侵蚀及淀积沉淀的结果，在一定程度上反映了水、大气、生物、岩石的相互作用。

桂林山水是岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的结果。

活动建议：该活动包含了对知识的理解、迁移和应用方面的内容，同时需要学生认识到案例所反映的实质。

教学时可让学生先独立思考，然后分组或在全班展开讨论。

活动2中“分析喀斯特地貌会给人类生产和生活带来哪些影响”，除有利于学生的发散思维外，还能促使学生学会辩证地看问题：一方面喀斯特地区蕴藏着丰富的矿产资源、奇特的地貌景观又是很好的旅游资源、地下洞穴藏的古生物和古人类化石具有重大的科学价值等；另一方面，喀斯特地区地表崎岖不平、经常发生地基破裂、水库漏水和地表土壤缺少等，给生产和生活带来一些不利影响等。

●问题探究P70第三节引题参考提示。

我国西南地区分布着大量的石灰岩，属可溶性岩石。

石灰岩在水和二氧化碳等共同作用下，发生化学溶蚀、淀积作用，从而形成峰林、溶洞、地下河、钟乳石、石笋等千姿百态的岩溶地形。

由于我国西南地区，降水丰富，气候温暖，植被茂盛，加之可溶性岩石纯度高，因此溶岩地貌发育得十分典型。

P72活动参考提示。

1．喀斯特地貌发育需要的基本条件有：(1)可溶性岩石；(2)丰富的地表水或地下水。

桂林地区形成典型的喀斯特地貌的原因是这里石灰岩分布广、厚度大、岩性纯、裂隙多，气候温暖，降水量大，地表水和地下水丰富．植被茂盛。

2．来自大气圈中的二氧化碳和水圈中的地表水、地下水对岩石圈中的石灰岩产生溶蚀作用；溶蚀作用形成的溶洞、暗河等，又为地下水提供了一个贮存空间。

生物圈中植物生长茂盛的地区，土壤中有机酸的含量较高，对岩石的溶蚀起促进作用。

喀斯特地貌一方面可以作为旅游资源加以开发利用，给人们带来美的享受，同时带动当地经济发展。

另一方面喀斯特地貌区地形崎岖，交通不便，给铁路、公路、水库等建设带来安全隐患，增加建设成本；喀斯特地貌区容易产生水土流失。

●教学资料喀斯特作用发生的基本条件(一)岩石的可溶性。

岩石的可溶性决定了岩石能否被溶解和溶蚀，是喀斯特作用能否发生的最基本的条件。

岩石的可溶性主要取决于岩石的成分和岩石的结构。

可溶性岩石主要有三类：(1)碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩等；(2)硫酸盐类岩石，如石膏、硬石膏、芒硝等；(3)卤盐类岩石，如石盐、钾盐等。

在这三类岩石中，溶解度最大的是卤执类岩石，其次是硫酸盐类岩石，最小的是碳酸盐类岩石。

但由于卤盐类岩石和硫酸盐类岩石分布不广，而碳酸盐类岩石分布比较广，因而碳酸盐类岩石成为喀斯特作用的主要岩石。

在碳酸盐类岩石中，石灰岩的可溶性大于白云岩。

纯净碳酸岩的可溶性大于含有杂质的碳酸岩，结晶颗粒细的碳酵岩的可溶性大于结晶粒粗的碳酸岩。

(二)岩石的透水性。

岩石的透水性决定了水与岩石接触面积的大小，决定了喀斯特作用的强度。

岩石的透水性越好，喀斯特作用越容易发生，喀斯特作用的强度则有可能越大。

岩石的透水性取决于岩石的孔隙与裂隙发育的程度，这与岩石结构与区域构造有关。

(三)水的溶蚀力。

水对碳酸岩的溶蚀力主要是由水中所含的CO2决定的。

水中的CO2主要来自大气中的CO2、有机成因的CO2、无机成因的CO2。

三者提供的溶蚀力占全球溶蚀强度的58％。

另外，水中所含的有机酸和无机酸也对水的溶蚀力产生重要的影响。

(四)水的流动性。

流动的水具有增加溶蚀力的作用，因为不流动的水溶液很快就会达到饱和而失去溶蚀力。

流动的水还具有侵蚀作用，使更多的岩石、在更大的面积上接受溶蚀，从而增大喀斯特作用的强度。

喀斯特的发育阶段喀斯特地貌的发育，由于受各种条件如岩石、构造、气候和地壳运动等影响，不同地区的差异性很大。

就温热地区而言，当石灰岩地块被抬升至…定高度以后，喀斯特地貌发育便逐步深入，发育过程大致可分为三个阶段。

早期：披覆在石灰岩上的非溶性岩被剥除，石灰岩体露出地面后，喀斯特地貌开始发育。

这时，由上覆地层叠置下来的水系继续保持着。

地表水流，包括河流作用仍占优势，但地面上已经出现溶沟、石芽、溶斗和落水洞等漏陷地貌。

中期：地下喀斯特作用加强，地表水除主河流外，大部分转入地下，形成地下水系和地下洞穴系统。

那时地面显得非常干旱，并广泛发育出溶蚀洼地、干谷和盲谷等。

以后，许多地下河和溶洞顶部崩陷，出露成地表河或峡谷等等。

地面切割得十分破碎，产生许多深陷洼地、大型溶蚀谷地、峰丛和峰林等地貌。

这时喀斯特地貌发育最盛，也是地下水作用占优势的时期。

晚期：当地下河及溶洞大量崩塌，溶蚀谷地、洼地不断扩大，可溶性岩层之下的非溶性岩层广泛出露时，地表水系又发育起来，河流作用重新占了上风。

在此时期地面发育出广阔的溶蚀平原，平原上还堆积着石灰岩残积红土以及峰林蚀余的孤峰与残丘。

喀斯特地貌出露在地面的喀斯特地貌叫做地面喀斯特地貌。

地面喀斯特地貌主要包括以下类型：由于溶蚀作用而形成的出露于地面的石质小沟，叫做溶沟；溶沟之间的石质垄脊就是石芽；溶蚀作用形成的漏斗状的小型洼地，称为喀斯特漏斗或溶斗；开口于地面而连接地下河流、洞穴的竖直洞穴或通道，叫做落水洞，落水洞往往与喀斯特漏斗相连，是地表水转为地下水的通道；溶蚀洼地是一种大型的溶蚀形成的洼地，周围往往由石林环绕，溶蚀洼地常常是由多个喀斯特漏斗扩大相连而成；溶蚀而形成的宽阔的平底谷地叫做溶蚀谷地；多个溶蚀谷地相连形成的溶蚀平地，叫做溶蚀平原；喀斯特地区无水谷地，称为干谷；河流通过落水洞转到地下，突然消失，这样的河谷叫做盲谷；喀斯特地区分布的，根部分离或者略有相连的一组山峰，叫做峰林；根部由一个基座相连的一组山峰，叫做峰丛；孤零零分布在溶蚀谷地或者溶蚀平原上的单个山峰，叫做孤峰。

分布于地下的喀斯特地貌，叫做地下喀斯特地貌。

溶蚀作用形成的洞穴叫做溶洞；位于地下的河流叫做地下河；溶洞塌落形成峡谷，如果峡谷中仍然残留着狭窄的没有崩落的洞顶，则成为天生桥。

溶洞中由碳酸钙淀积形成的悬挂于洞顶的锥状堆积体，叫做石钟乳；由地面向上生长的锥状、塔状碳酸钙堆积体，叫做石笋；石笋与石钟乳，相连便形成石柱，含碳酸钙的水沿洞壁漫流淀积形成的片状或层状地貌叫石幔；在洞底碳酸岩淀积形成的高度为几厘米至几十厘米的垄岗状地貌，叫做边石堤或边石坝；边石坝看起来像梯田的垄岗。

边石坝的形成与原始地面起伏有关，当含有碳酸盐的水漫过积水凹坑高起的边缘时，由于流速加快有利于CO2的溢出，促进碳酸钙在凹坑边缘的淀积，边缘淀积加高便形成边石坝。

a．石钟乳b．石笋c．石柱喀斯特作用与圈层间的相互作用从喀斯特作用的基本条件和喀斯特作用的空间分布来看，喀斯特作用发生在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的界面上，喀斯特地貌是四大圈层相互作用的结果。

从喀斯特作用发生的基本条件来看，岩石的可溶性、透水性是由岩石圈的结构与变动(构造运动)决定的；水的流动性取决于气候条件、地形坡度以及岩石的空隙类型与连通性；水的溶蚀力不仅取决于水的性质，而且还受大气CO2含量、生物产生的有机酸多少的影响与控制。