加拿大艾伯塔省班夫（Banff）國家公園。（c Daryl Benson / Masterfile ）
雖然，要瞭解下述事實對於日光浴者和潛泳者來說還太早，但是將會有一座新的島嶼加入到包括瓦胡島、毛伊島和考愛島（Kaua『i）等美麗島嶼在內的夏威夷群島中。這座新島就是洛依希島（Loihi）。它位於距離夏威夷主島27千米處的海面下0.8千米。因為這座新島上升的速度必須以地質年代來量計，所以它大概不會在下一個100萬年裡出現在海面以上。然而，這是說明地球表面在不斷發生變化的一個好例子——群島的最西部在遭受侵蝕並下沉到海平面以下，而新的島群在它們的東邊上升。鑒於洛依希島最近的一次噴發是在1996年，科學家曾擔心海面產生的巨浪可能會徹底摧毀這片群島，包括火奴魯魯（Honolulu）和人口眾多的懷基基（Waikiki）海灘。幸而這種情況沒有發生。
人類在人生旅途中不斷與變化不停的、積極活動著的自然環境接觸。在大多數時光裡，我們能舒適地生活在這種環境變化中。但是，當高速公路被一次地震撕裂，或者洪水迫使我們拋棄家園時，我們才突然認識到，我們要消耗一生中的很大部分去應對自然環境帶給我們的挑戰。
對於地理學家來說，事物絕不是靜止不變的。這不僅是指海洋中的冰山、出露的新島嶼或噴發的火山改變自身外形，而且還包括那些極為巨大的物體，諸如像流浪者一樣漂蕩著的大陸，以及擴展、收縮並在其中部像破舊長袍那樣被撕裂開的海洋盆地。
地質年代是漫長的，但是塑造陸地形狀的力量永無止境。建設作用和破壞作用持續不斷地進行著，改變著人類生活和工作於其上的看似永恆的構造。有兩種力量在被稱為地貌（landform）的地球表面相互作用，形成了無限的地域變化：一種是擠壓、推移和抬升地球表面的力量；另一種是刨刮（scour）、沖刷（wash）和磨損（wear down）地球表面的力量。山脈被抬升，然後被侵蝕。侵蝕下來的物質——土壤、砂粒、卵石、石塊被搬運到新的位置，形成新的地貌。這些過程作用多久，如何作用，以及作用的效果就是本章探討的對象。
創建地貌故事所必需的許多研究來自地貌學家的工作。作為地質學和自然地理學領域一個分支的地貌學 （geomorphology）就是對於地貌成因、特徵和變化的研究。它著重研究形成地景 （landscape）１ 的各種過程。地貌學家考察物質的侵蝕、搬運和堆積作用，以及它們與氣候、土壤、植物和動物生活、地貌的相互關係。
在這一章有限的篇幅裡，我們只能探索地貌學家的各種貢獻。在討論了地貌變化發生的內容之後，我們將考察建造地球表面然後又將其磨損的力量。
3.1 地球物質
地殼裡的岩石隨著礦物成分變化而變化。岩石是由包含氧、硅、鋁、鐵、鈣等各種常見元素與含量較少的元素結合而成的微粒所組成。具有某一硬度、密度和固定晶體結構的獨特化合物稱為礦物 （mineral）。最常見的礦物有石英、長石和雲母。隨著組成礦物性質的不同，岩石硬度不同，密度有大有小，顏色也不同，化學上或穩定或不穩定。有些岩石抗分解，另一些岩石則容易破裂。最常見的岩石是花崗岩、玄武岩、石灰岩、砂岩和板岩。
雖然人們可以根據物理性質對岩石進行分類，但是比較常見的觀點是根據岩石形成的方式對其進行分類。岩石可以分成三大類：火成岩（岩漿巖），沉積岩和變質岩。
火成岩
火成岩 （igneous rock）是熔融的岩石冷卻和硬化之後形成的。地殼中的孔洞使熔融的岩石有機會進入地殼中或上升到地殼上。熔融的岩石冷卻時就會固結，變成火成岩。地下的熔融岩石稱為岩漿 （magma），地上的熔融岩石稱為熔岩 （lava）。岩漿在地面以下固結而形成的岩石是侵入巖 （intrusive rock），而岩漿在地面上固結而形成的岩石是噴出巖 （extrusive rock）（圖3.1）。
圖 3.1 各種岩石的類型。（c Hubband Scientific Company ）
岩漿和熔岩的成分，以及冷卻的速度決定了所形成的礦物性質。冷卻速度主要控制結晶的大小。大的石英晶體——一種堅硬的礦物——在地球表面以下緩慢地形成。石英同其他礦物相結合而形成的侵入巖稱為花崗岩。
熔岩流到地球表面，佔據了海洋盆地的大部分，形成噴出巖。玄武岩是地球表面最常見的噴出巖。如果熔岩不是流出，而是從火山口噴出，就會非常迅速地冷卻。有些以這種方式形成的火成岩含有孔穴且份量輕，例如浮巖；有些呈玻璃質，例如黑曜岩。玻璃質是熔岩遇到靜水和突然冷卻而形成的。
沉積岩
有些沉積岩 （sedimentary rock）是由已經存在的岩石侵蝕 （erosion）下來的礫石、砂粒、粉砂和黏土形成的。地表水 （surface water）將沉積物攜帶到海洋、沼澤、湖泊，或者潮汐盆地中。這些物質受到疊加在其上部的沉積物的重力壓實作用，以及由水和某些礦物的化學活動所產生的膠結作用，就形成了沉積岩。
逐漸形成的一層層的沉積岩稱為地層（圖3.2）。通常，一種類型的沉積物聚積在一定的地區。如果岩石的顆粒大而圓——例如像礫石般大小和形狀的碎石構成的岩石——稱為礫岩。砂岩的組分由砂粒構成，而粉砂和黏土則構成粉砂岩和泥巖。
圖 3.2 亞利桑那州大峽谷裡的沉積岩，在此照片中很明顯。（c Robert N. Wallen ）
沉積岩也可來源於有機物 （organic），例如來自珊瑚、貝殼和海洋生物的骨骼。這些物質沉積在淺海的海床中，形成石灰岩。如果有機物主要由分解了的植物形成，它就能發育成一種稱為煙煤的沉積岩。石油 （petroleum）也是一種生物產物，它是在數百萬年埋藏中，生物體經過化學反應，其中某些有機物轉變成液體和氣體化合物之後而形成的。油和氣的份量輕，因此它們通過周圍岩石的孔隙運移到像頁岩那樣滲透性差、阻礙油氣向上運動的地方。沉積岩在顏色（從黑色到白色）、硬度、密度和抗化學分解程度方面都是極其多樣的。
大部分大陸都發育沉積岩。例如，幾乎整個美國東半部都覆蓋著沉積岩。海相岩層表明，在地質歷史中海洋覆蓋地球的部分遠比今日大得多。
變質岩
變質岩 （metamorphic rock）是由火成岩和沉積岩在地球作用力產生的熱力、壓力或化學反應作用下形成的。「變質作用」這個詞的意思就是「形狀發生了變化」。地球的內部力量可能大到其產生的熱力和壓力足以改變岩石的礦物結構，從而形成新的岩石。例如，頁岩（一種沉積岩）在巨大壓力下可變成一種性質不同的岩石——板岩。在一定的條件下，石灰岩可變成大理巖，而花崗岩可變成片麻巖（其發音同nice，即精美的）。在很大深度處變質的物質只有在覆蓋於其上的地面被緩慢侵蝕掉以後才會暴露出來，它們是地球上已知最古老的岩石。然而，它們的形成像火成岩和沉積岩一樣，也是一種持續的過程。
岩石是大多數地貌的組成部分。岩石的硬度，滲透性和礦物的含量控制著岩石對將其塑造和再塑造成形的力量的反應方式。兩種主要的進程改變著岩石：１趨向於建造地貌的作用力；２磨損地貌的夷平過程。所有岩石都是老岩石不斷轉變成新岩石的「岩石循環」中的一部分。在整個地球歷史中，沒有一種岩石是一成不變的。
3.2 地質年代
地球大約形成於47億年以前。如果我們覺得一個人活到100歲就已經算是長壽，那就能明白地球的確是令人難以置信得「老」了。因為通常我們關於年代的概念是短暫的，所以當我們談起幾十億年時，將地球的年齡同某些比較熟悉的事物做一番對比是有好處的。
試想，芝加哥西爾斯大廈（Sears Tower）的高度代表地球的年齡。該大廈有110層，或者說412米高。相對而言，甚至鋪放在大廈樓頂的一張紙的厚度也比人類的平均壽命長得多。在整個大廈的高度中，僅4.8層就代表2億年，相當於如今的洋底形成以來所經歷的時間。
在這種情況下，我們生存於其上的地貌，只是被極其細微地建造和破壞。所有有關的作用進行得如此長久，以至於任何一處地方在它們過去的不同時間段中都極可能是大洋或陸地。今天，地球上的許多地貌特徵只能追溯到幾百萬年前。生成和侵蝕那些地貌的過程是同時發生的，但通常是以不同的速率進行。
在過去40年中，科學家已經研發了一種有用的框架，使人們能很好地研究持續變化的自然環境。這項工作依據的是阿爾弗雷德·魏格納（Alfred Wegener）在20世紀初期的地質研究，他提出了大陸漂移 （continental drift）理論。魏格納認為，所有的大陸曾經是一個聯合的超級大陸，被稱為「泛大陸」（「聯合古陸」）。該大陸在千百萬年中發生破裂，陸塊彼此分開，緩慢地漂移到它們現今的位置。雖然魏格納的理論最初被徹底否定，但是近年的新證據和對舊知識的再認識使地球科學家廣泛接受了大陸移動的概念。魏格納的概念是廣義板塊構造理論 （plate tectonics）的先行者。關於板塊構造理論將在下一節「大陸運動」中解釋。
3.3 大陸運動
由地圖學家繪製的地貌圖只是薄薄的岩石覆蓋層，即地殼表層的起伏形態（圖3.3）。在地球內部的上部，是一層部分的熔融層，稱為軟流層 （asthenosphere）。它支撐著一層薄而堅硬的岩石層——岩石圈 （lithosphere）。其中，外側較輕的部分就是地殼。地殼由一組位於大洋下面的岩石和另一組構成大陸的岩石組成。
圖 3.3 地球的外圈（未按比例尺）。岩石圈包含地殼，軟流層位於岩石圈之下。
岩石圈分裂成大約12個巨大的和許多小的剛性板塊。根據板塊構造理論，每一個板塊在重而半熔的軟流層上緩慢地滑動或者漂移。一個單一的板塊往往既含有大洋地殼，也含有大陸地殼。例如，圖3.5表示了北美板塊，它包含了大西洋的西北部和北美的大部分——雖然不是全部。墨西哥半島（下加利福尼亞）和加利福尼亞州的一部分則位於太平洋板塊上。
科學家還不清楚岩石圈板塊為什麼會運動。一個合理的理論解釋是，有來自地球內部的熱力和受熱的物質通過對流作用上升，從而進入到特定的地殼軟弱帶。這些軟弱帶就是板塊分裂的源頭。然後，冷卻的物質下沉到俯衝帶。板塊被認為以這種方式開始運動。強有力的證據表明，在2.25億年前，整個大陸地殼是連接成一個超級大陸的。後來，它由於洋底開始擴展而分裂成許多板塊。分裂作用來自如今大西洋的擴展。圖3.4表示了大陸漂移的四個階段。
圖 3.4 過去2.25億年中板塊運動的重建。泛大陸的北、南部分分別被稱為勞亞古陸和岡瓦納古陸。大約2.25億年以前，各個大陸曾連接成一個巨大的陸塊。在它們分裂開以後，各大陸逐漸移動到它們如今的位置。請注意印度大陸是怎樣從南極洲脫離，以及同歐亞陸塊碰撞的。喜馬拉雅山脈形成在板塊交界帶。
資料來源：American Petroleum Institute.
圖 3.5 （a）世界主要岩石圈板塊，箭頭指示板塊運動的方向。（b）板塊從離散邊界向匯聚邊界運動。
來自軟流層的物質沿著大西洋中間的裂縫上升，導致海底不斷擴展。如今大西洋在赤道的寬度是6920千米。科學家曾估算，如果海底以每年略小於2.5厘米的速度分裂，人們可以計算出，大陸確實是在大約2.25億年前開始分裂。注意圖3.5（a）和圖3.6，構成大西洋的中脊線是如何與南、北美東岸以及歐洲和非洲西岸平行的。
圖 3.6 美國國家海洋與大氣管理局編繪的一幅精確的北大西洋洋底地圖。該圖利用了衛星觀測的重力測量數據。洋底的輪廓是造成大陸和洋盆形態的動力作用的證據。（c David T. Sandwell, 1995. Scripps Institution of Oceanography ）
板塊彼此分離開的邊界稱為離散型板塊邊界。在一個板塊同另一個板塊之間發生水平滑動的地帶產生轉換型邊界。而兩個板塊彼此相向運動的地帶則產生匯聚邊界（圖3.5〔b〕）。有時，岩石圈板塊運動時會發生碰撞。在板塊交會處所產生的壓力能引發地震 （earthquake）。地震在多年的活動期裡改變著地貌的外形和特徵。圖3.7表示近期近地表地震的位置，將本圖與圖3.5（a）對比，可以看出最大的地震活動區位於板塊的邊界。
加利福尼亞著名的聖安地列斯斷層是分割北美和太平洋兩大岩石圈板塊的一條長裂縫的一部分。當交界帶的張力或擠壓力變得非常巨大，以致只有發生一次地殼運動才能釋放這種壓力時，地震便沿著斷層 （fault，岩石中曾經沿之發生運動的斷裂）發生。
雖然人們已經有了關於地震帶的系統知識，但是普遍忽略它的危險仍然是一種疑難文化現象（見第71頁開始的關於地殼運動的內容）。每年有成百甚至成千的傷亡來源於對地震準備不足。在一些人口高度稠密區，毀滅性地震發生的機率很高。圖3.7所表示的地震分佈顯示，日本、菲律賓、東南亞部分地區以及美洲西緣的人口稠密區都有潛在的地震危險。
圖 3.7 年輕火山和地震震中的位置。注意與圖3.5（a）所揭示的情況進行對比，它們集中在岩石圈板塊的邊緣。最重要的地震集中帶是環太平洋帶。它環繞著太平洋周邊，通常稱為「太平洋火圈」。火山也能形成於板塊的中部。例如，夏威夷火山群就位於太平洋板塊的中部。
資料來源：Map plotted by the Environmental Data and Information Service of NOAA; earthquakes from U.S. Coastand Geodetic Survey.
岩石圈板塊匯聚運動的結果是形成深海溝和大陸尺度的山脈，以及發生地震。大陸地殼是由比大洋地殼輕的岩石構成的。在不同類型地殼板塊邊緣的匯聚處，密度大而厚度小的大洋地殼往往向下擠入軟流層。深海溝就形成在洋底的這種匯聚邊界。這種類型的碰撞稱為俯衝 （subduction,圖3.8）。圖3.5（a）標示了全世界的俯衝帶。
圖 3.8 俯衝作用。當板塊碰撞時，密度較大的大洋地殼通常擠插到較輕的大陸地殼的下部。圖3.5（a）標示了世界上的俯衝帶。
太平洋的大部分都下伏著一個板塊。它像其他板塊一樣在不斷地推擠著別的板塊，並被別的板塊所推擠。在相鄰板塊上的大陸地殼被擠壓、抬升，發生破裂，產生了一條環太平洋的活動火山帶，有時稱為「太平洋火圈」。1980年華盛頓州聖海倫斯火山（Mount St. Helens）的劇烈噴發，就是沿太平洋火圈火山持續活動的實例。近年來，有許多破壞性地震沿著聖安地列斯斷層發生。這些地震的震中（震源正上方的地面對應的一個點）都位於斷層上。最近一次——2003年12月發生的強烈地震就對加利福尼亞州的帕索羅布爾斯（Paso Robles）造成了重大的破壞。
板塊交匯帶不僅僅是岩石圈再調整的敏感地帶。當岩石圈板塊發生運動時，地殼發生破裂或者破碎為成千上萬的碎塊。有些裂口薄弱到一定程度而成為熱點（hot spot），也就是由於熔融物質上升而引起火山噴發的地區。熔融物質可能從火山中噴發而出，或者從裂口中湧出。稍後我們在討論地球構造力時還將回到火山活動上來。
3.4 構造力
地殼因導致板塊運動的持續力量而改變。產生於地殼內部的構造力形成並改變著地殼的形狀。構造力 （tectonic force）有兩種類型，即地殼運動和火山作用。地殼運動 （diastrophism）是一種巨大的壓力，作用於板塊，使岩石發生褶皺、扭曲（twisting）、撓曲、破裂或者壓縮岩石。火山作用 （volcanism）就是將炙熱的物質運移或者搬運到地球表面的力量。當大陸上的特定地點遭受到地殼運動或者火山作用時，所發生的變化可能簡單到岩石的彎曲和破裂，也可能激烈到使熔岩在聖海倫斯火山口或山坡處噴發。
地殼運動
在板塊構造作用下，地殼的各個部分產生壓力，使地殼發生緩慢的——通常是千萬年——變化（見「珠穆朗瑪峰——王冠上的寶石」專欄）。地質學家通過研究岩層，就能追溯一個地區的發展歷史。在地質時期中，大部分大陸地區都曾既經受了構造活動——建設活動，也經受了均夷作用——減削作用。它們往往有一部含有廣泛撓曲作用、褶皺作用、斷層作用和夷平作用的複雜歷史。有些如今仍然存在的平原可能隱藏著一段曾是龐大山脈的歷史。
專欄 3-1 珠穆朗瑪峰——王冠上的寶石
地球上增長最快的山脈恰巧也包含了世界上最高的山峰。靠近喜馬拉雅山脈的中央聳立著世界最高峰——珠穆朗瑪峰。現今，珠穆朗瑪峰經測定拔海是8844米。然而，最近的測量表明，珠穆朗瑪峰和許多其他山峰，例如喬戈裡峰，仍在以每年大約1厘米的速度升高。
當山地增長到前所未有的高度時，它們巨大的重量使下面的物質發生變形，導致山地沉降。換言之，這裡有兩種力量在起作用。一種是建造山地的力量——就是使印度板塊向北運動，擠入歐亞板塊的力量。位於歐亞板塊邊緣的喜馬拉雅山脈對於這種巨大力量的反應就是被推擠得越來越高。但是，顯然還有與前一種力量起著相反作用的第二種力量，它阻礙地球上的山地上升到1.5萬—1.8萬米的高度。人們可以想像這些巨大的山地處於一種平衡狀態——山地上升越高，變得越重，它們就越可能下陷。
兩大板塊之間的鬥爭大約開始於4500萬年以前。通常是一個板塊被推擠（俯衝）到比較穩定的板塊之下。然而在喜馬拉雅山，兩個板塊的岩石在重量和密度上類似，因此沒有發生俯衝，而是在地球表面產生適度的褶皺，並轉變成地球上最高和最崎嶇的山脈。特別有趣的就是喜馬拉雅山脈的景象。印度板塊包含著高度較低的印度次大陸。結果，從印度北部平原望去，喜馬拉雅山脈顯示出地球上最宏偉的景象之一。珠穆朗瑪峰因此成為山地王冠上的寶石就不足為奇了。埃德蒙·希拉裡（Edmund Hillary）和丹增·諾蓋（Tenzing Norgay）在1953年首次登上峰頂。截至2005年，有1500多名登山者到達峰頂——大多數是在1990年以後。有176名登山者在攀登過程中罹難。
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廣泛撓曲作用
來自大陸運動的強大構造力可能使整個大陸發生彎曲。同樣，一塊大面積地區的重量變化也可使地面發生撓曲作用 （warping）。例如，美國東部的向下撓曲明顯表現為許多形態不規則的河口灣。而當沿海地區向下撓曲，受到海水入侵時，便形成了河口灣和海底峽谷。
褶皺作用
當板塊運動引起的擠壓力很大時，岩層便發生彎曲。結果可能形成撓曲或者彎曲（bending）效應，發展出褶皺脊或者一系列平行的褶皺 （fold）。圖3.9表示由褶皺作用形成的各種構造。褶皺可能向上逆沖數千米或側向延伸數千米。美國東部的嶺谷區（Ridge and Valley Region）現在表現為海拔300—900米的低矮平行山地。但是岩層方面的證據表明，現今部分山地的頂部曾一度是海拔9100米的山脊之間的谷地（圖3.10）。
圖 3.9 褶皺的典型形態。褶皺的程度從稍微偏離水平，到地層輕微的波狀起伏，直到被高度擠壓，甚至發生倒轉。
圖 3.10 （a）賓夕法尼亞的嶺谷區——現今已被侵蝕成丘陵地——是9100米高的褶皺的殘餘，被削低形成了向斜型（倒穹式）丘陵和背斜型（正穹式）谷地。原始谷槽中的岩石受到擠壓，不易被侵蝕。（b）位於馬里蘭州與賓夕法尼亞州邊界處的一處向斜，由路塹所揭露。（c Mark C. Burnett / Photo Researchers ）
斷層作用
斷層是岩石中發生過運動的破裂處或斷裂處。引起斷層的壓力導致地殼沿著斷裂帶發生位移。圖3.11用圖解展示斷層類型。斷層的一盤上升，而另一盤下降。有些情況下會形成陡坡，稱為斷層崖 （fault escarpment）。它高可達數百米，長度可達數百千米。應力能將一盤向上推到另一盤之上，而沿斷層發生的兩盤拉開可能導致地面下沉，形成裂谷（圖3.12）。
圖 3.11 斷層有多種變化，是發生巨大變形的山脈的共同特點。斷層作用的不同形式可以根據沿破裂面發生的運動方向進行分類。這裡所表示的各類斷層並非在一次單一作用下產生。
圖 3.12 東非裂谷帶。因地殼中巨大裂隙帶下沉而在東非形成的寬廣裂谷系統（圖3.11）。彼此平行的斷層有些可深達海平面以下610多米，與相鄰的高原陡壁相接壤。而高原在構造下沉處高居海平面以上1500米。
有許多斷裂僅僅表現為被稱作「節理」（joint）的裂隙，沿之有細微的運動發生。而在另一些情況下，例如像加利福尼亞內華達山脈這樣的山地，可由於斷層作用而上升。有時運動沿著地面水平發生，而不是向上或者向下發生。聖安地列斯轉換斷層就是這樣的情況，如圖3.13和圖3.14所示。
圖 3.13 加利福尼亞州的聖安地列斯斷層系統，20世紀以來震中震級在6級及以上的地震發生地。
資料來源：Map updated from「The San Andreas Fault System, California 」, ed. By Robert E. Wallace, U.S. Geological Survey Professional Paper 1515, 1990.
圖 3.14 聖安地列斯斷層一部分的圖像，朝著聖弗朗西斯科的方向北望。圖中，斷層帶為湖泊所佔據。這是一條轉換斷層 （transform fault）。聖安地列斯斷層標誌著太平洋板塊和北美板塊之間滑動邊界的一部分。左側小圖表示北美板塊相對太平洋板塊向南運動，位移量平均每年達到1厘米。（c BurtAmundson ）
任何時候沿著一條斷層，或者在斷層的一個薄弱點發生運動，就會導致地震發生。運動量越大，地震的震級就越大（見「地震的分級」專欄）。作為構造力而產生於岩石中的應力作用於岩石，當最終達到臨界點時，就會發生地震，張力也就隨之減弱。
專欄 3-2 地震的分級
1935年，C. F. 裡克特（C. F. Richter）制定了地震的震級，即對一次地震所釋放出的能量的量計。一次地震實際上是穿過地球表層的地震波的能量表現形式。地震波從震源向各個方向輻射，能量隨著距震中的距離增大而逐漸減少。在裡氏震級表中，一次地震釋放出的能量大小通過量計所發生的地面運動而估算出來。地震儀記錄的是地震波，通過比較波高就能確定地震的相對強度。裡氏震級 （Richter scale）的級數雖然是從0到9，但地震的強烈程度並沒有絕對的上限。經推論，自然界有可能發生超過迄今所記錄到的最強烈（8.5—8.6級）的地震。
烈度是根據地震對人和建築物的影響而對地震大小所做的量度。相對於烈度而言，震級能夠精確測量，所以裡氏震級表被廣泛接受了。儘管如此，裡氏震級仍然只是一次地震所釋放的能量的近似值。此外，地震波的波高可能受到地震台下面的岩石物質的影響。有些地震學家認為，裡氏震級表低估了大地震的震級。
近年來，地震學家應用了一種稱為「矩震級」（moment magnitude）的量度。它所量測的是地球表面在一次地震中的運動。如果與斷層的尺度（長度）相比，運動（滑動）大，那麼矩震級就大。在一條大斷層上，滑動小，就被認為是一個小震。1994年發生在加州北嶺（Northridge）的地震，其裡氏震級和矩震級類似。但是，在30年之前發生在阿拉斯加的「耶穌受難節」地震，裡氏震級為8.2級，而矩震級為9.0級。
裡氏震級２
發生在近地面的地震對城市的影響
矩震級分級
定義
1, 2
無感
小於3
微小
3
有些人有感
3—3.9
小
4
窗戶格格作響
4—4.9
輕微
5
廣泛有感，接近震中處建築有輕微損壞
5—5.9
中度
6
質量差的建築被破壞，10千米內的建築有損壞
6—6.9
強度
7
100千米內的建築普遍遭受損壞
7—7.9
強大
8
數百千米內建築受到巨大損壞
大於8
特大
9
罕有的大震（2004年蘇門答臘地震）
1964年耶穌受難節發生在阿拉斯加州的地震是目前所觀測到的最大地震之一，達到裡氏8.2級。雖然地震的應力作用點位於距離安克雷奇市（Anchorage）121千米的地面以下，但是地震波的振動導致該市地下脆弱的黏土層發生移動。安克雷奇市區的一部分向坡下滑動，而部分商業區下沉了3米。
如果一次地震、火山噴發或者水下滑坡發生在海洋底部，震動了其上的水體，就會產生一種海洋波浪，稱為海嘯 （tsunami，源自日語，tsu意為海港，nami意為波浪,又譯作「津浪」,見「海嘯」專欄）。這種波浪在開闊的海洋上傳播的速度很快，幾乎難以覺察，就像迅速上漲的潮水，因此往往被錯誤地當作「潮汐波」，儘管它們與潮汐沒有關係。然而，當它們接近海岸和進入淺水區時，由於同海底的摩擦作用而使波浪速度減緩，水面升高到海平面以上15米，甚至更高。海水帶著巨大的力量掃蕩沿岸陸地，特別是在將浪波約束在狹小空間的狹窄的海港或海灣，其勢尤甚。
地震每天發生在全世界許多地方，大部分是輕微的，只能被記錄地震波 （seismic wave）的地震儀所覺察。但是不時會有大尺度的地震發生，例如2003年的伊朗地震（3.5萬人死亡）和1976年的中國唐山大地震。大多數地震發生在環太平洋帶（圖3.7）。在那裡，來自匯聚中的岩石圈板塊的應力最大。阿拉斯加州的阿留申群島，日本、中美洲和印度尼西亞每年都經受著許多強度稍小的地震。近年來，大地震和火山活動也發生在太平洋以外的地區，例如土耳其、伊朗和阿爾及利亞。
2005年10月8日克什米爾的大地震提醒人們，沿著三大構造板塊邊界延伸的喜馬拉雅山脈正在使西至阿富汗和巴基斯坦、東到緬甸的各國面臨地震危險（圖3.15）。
圖 3.15 巴基斯坦穆扎法拉巴德（Muzaffarābād）一處倒塌的房屋。該地位於2005年10月8日沿著印度、伊朗和歐亞構造板塊邊界襲擊印度和巴基斯坦北部克什米爾地區的一次地震震中附近，地震的矩震級為7.6級。巴基斯坦首當其衝地受到損壞。估計在地震中有7.3萬人死亡，數千人受傷，彼時臨近冬季而數百萬人無家可歸。（c AP/Wide World photos ）
專欄 3-3 海嘯
（a）
（b）
蘇門答臘島上班達亞齊的衛星影像。（a）2004年6月23日；（b）12月26日海嘯的兩天以後。（c Globe / GettyImages ）
第1.1節曾談到2004年12月26日印度洋海嘯的破壞性影響。那次海嘯導致大約18萬人死亡，150萬人無家可歸。受到影響的主要是印度尼西亞（特別是蘇門答臘島）、泰國、斯里蘭卡、印度和索馬裡沿岸。蘇門答臘島北端班達亞齊市（Banda Aceh）的影像表明了海嘯襲擊前數月和海嘯以後兩天的當地情況。
海嘯形成於海底地震、火山爆發或者滑坡所引起的海水擾動。洋底沉陷使海水湧入因沉陷而產生的凹地中，進而使湧浪（swell）向四面八方傳播。最初波浪傳播很快，接近噴氣式飛機的速度，可達每小時640千米，但是它的波高並不是很大。當這種波浪接近陸地時，由於海水變淺，波浪傳播的速度降低到每小時大約48千米，但是波高增大。1946年阿拉斯加近岸地震後產生的海嘯襲擊夏威夷的希洛（Hilo）時，估算其波高是14—30米。海水攜帶著巨大的力量奔向海岸。每立方碼３ 的海水重量將近1噸。當洶湧的海水推向陸地、沿著海岸淹沒低窪地區時，樹木、汽車、道路或建築物的碎塊變成了致命的「炮彈」。
印度洋海嘯由蘇門答臘西北近海罕見的裡氏9.2級大地震引發。地震發生在1300千米長的印度-南極洲構造板塊和歐亞構造板塊之間的邊界帶上，將前一板塊向後一板塊的下方推進了大約15米。
美國海岸與大地測量局為了盡量減小太平洋沿岸社區的損失，在1948年以夏威夷為基地，建立了海嘯預警系統。在太平洋地區，任何一個足以產生海嘯的地震擾動都向位於火奴魯魯的海嘯預警中心報告。如果海嘯被監測到，該中心就把關於海嘯發源地、速度和估計到達時間等信息傳送到處於危險中的沿海低窪社區。遺憾的是，印度洋地區還沒有建立類似的監測海嘯的預警系統。
火山作用
火山作用是第二種構造力。熔融物質最可能流到地表的地方就是板塊匯聚處或其附近。但是，另一些地帶——例如熱點——也容易受到火山的作用（圖3.16）。例如夏威夷火山群就形成在地球內部比較穩定的熱點上。
圖 3.16 （a）地幔柱，炙熱地幔岩石的狹窄柱狀體，能在地球表面形成火山活動的熱點。有些地幔柱是從大洋板塊中央的下面，而不是從板塊的交會帶上升起來的。夏威夷島下面的一個地幔柱是從太平洋板塊中部升起來的。當板塊在地幔柱上面運動時，就形成了火山帶。隨著太平洋板塊向西北運動，每一座火山就被從熱點搬移開。（b）夏威夷群島火山岩的年代。注意火山的年代向西北逐步變老。如圖所示，夏威夷島包含兩座活火山。
如果有足夠的內部壓力促使岩漿上湧，地殼中的薄弱處或者斷層就能使熔融物質到達地面。熔融物質通過一系列噴發到達地面時，形成的由凝固的熔岩與火山灰、火山渣交互層構成的陡坡的火山錐，稱為「層狀火山」（stratovolcano）或者「復合火山」（composite volcano）（圖3.17〔a〕）。噴出時也可能沒有爆發發生，而是形成坡形和緩的盾狀火山（shield volcano）（圖3.17〔b〕）。
圖 3.17 （a）包含在熔岩裡的氣體突然減壓，導致岩石物質爆發，形成火山灰和火山渣。如圖所示，復合火山，由凝固的熔岩和火山灰等交互層組成。（b）盾狀火山解剖圖, 由凝固的熔岩流組成。盾狀火山寬廣而坡度和緩。
世界上的主要火山帶同主要的地震帶和斷層帶吻合。這類火山帶存在於板塊的匯聚帶。另一類火山帶發生在板塊的離散帶，例如大西洋的中央。
（a）
（b）
（c）
圖 3.18 （a）1980年5月18日爆發前的華盛頓州聖海倫斯山。（c David Muench ）（b）從火山錐噴出了一片蒸汽雲，並將炙熱的火山灰噴入15千米高空。一處山崩將火山灰和粗大巖屑夾帶到山坡下部。（c 1980 Keith Ronnholm ）（c）爆發作用掀掉了山頂和火山一側的大部分山坡，使山頂降低了近400米。（c U.S. Geological Survey. CVO ）
熔融物質既可能從火山口平緩地流出，也可能夾帶著爆發力射向大氣中。有些比較平靜的火山具有長而和緩的坡地，表明熔岩流平緩；而爆發型火山坡地陡峭。現今世界上有將近300座活火山，不斷地噴出水蒸氣和其他氣體。
當壓力增強時，火山口能變成一個有水蒸氣、氣體、熔岩和火山灰從中滾滾噴溢出的沸騰的「大鍋爐」（圖3.18）。就1980年聖海倫斯火山而言，有一個巨大鼓包在火山北坡形成。一次地震之後發生了一次爆發，將碎屑物射到空中，徹底破壞了大約400平方千米的一片地區，使大約1厘米厚的火山灰降落到華盛頓州東部和愛達荷與蒙大拿州的部分地區，而火山的高度降低了300多米。
在許多情況下，地殼下的壓力不強，不足以使岩漿到達地面。這種情況下，岩漿就凝固成各種地下的火成岩，它們有時影響地表的地貌特徵。然而，夷平作用力能侵蝕上覆的岩石，使通常堅硬而抗蝕的火成岩出露地表。紐約城西面裸巖遍地的帕利塞茲山脈（Palisades Ridge）和佐治亞州大西洋城附近的斯通山（Stone Mountain）都屬於這種地貌類型。
在另一些情況下，地球表面下部的岩層可能容許大量岩漿增長，但是由於厚重的上覆岩石而不能到達地面。然而，岩漿侵入所施加的壓力，仍然可能使地表岩層發生彎褶、鼓起和破裂。此外，還可能產生體積很大的熔岩穹丘，例如南達科他州的布萊克丘陵（Black Hills）。火山噴發的一個副作用是將大量火山灰噴到大氣層中，有時影響到數千千米以外的天氣和氣候格局。
過去的歷史表明，熔岩有時通過裂隙或者斷裂流出，沒有形成火山。這類緩慢流出的熔岩流覆蓋了大洋的底部。在大陸上，印度的德干高原和美國西北部太平洋沿岸的哥倫比亞高原都是這種作用的實例（圖3.19）。
圖 3.19 流體狀的熔岩形成了哥倫比亞高原，覆蓋了13萬平方千米的地面。有些單獨的熔岩流厚達100米，從其源頭的裂隙向外蔓延60千米以上。（c Wolfgang Kaehler ）
3.5 均夷作用
均夷作用 （gradational process）是陸地表面削低的原因。如果某處陸地表面曾經一度有山地聳立，現在變成了低矮平坦的平原，這就表明那裡發生了均夷作用。磨削、刨刮或者吹刮下來的物質堆積到新的地方，就形成了新的地貌。從地質年代角度說，落基山是近期的現象。那裡進行的均夷作用如同所有陸地表面一樣活躍，只不過還沒有足夠的時間將該處巨大的山地削平。
均夷作用有三種：風化作用、塊體運動和侵蝕作用。風化作用——無論是機械風化還是化學風化，所起的作用都是將岩石變成碎屑，便於形成土壤和通過重力作用或侵蝕作用將碎屑移動到新的地方。塊體運動通過重力作用將較高處的鬆軟物質——包括岩石碎屑和土壤，向坡地下部運送。而流水、流冰、風、波浪和水流等營力則將這些物質搬運到其他地方，形成或者改變地貌。
風化作用
風化作用 （weathering）就是地球表面或其附近的岩石和礦物，在大氣因素（水、空氣和溫度）作用下，發生破碎和分解。風化作用是機械作用和化學作用的結果。
機械風化作用
機械風化作用 （mechanical weathering）是地球物質在地面或近地面發生的物理解體，即較大塊的岩石破碎成較小的碎片。有許多作用可引起機械風化作用。其中最重要的有三種：凍融作用，鹽分晶體的發育和植物根的活動。
如果水滲進岩石（滲入顆粒之間或者沿著節理裂隙）並發生冰凍，生成的冰晶就會對岩石產生壓力。當這種過程重複發生——冰凍、融化、冰凍、融化，反覆進行，岩石便開始解體破碎。鹽分晶體在乾旱氣候下的作用與此類似。地下水 （groundwater）經由毛細管作用（水由於表面張力而上升）被吸引到地面。這種作用與植物體內的液態養分通過莖葉系統向上運動的作用類似。蒸發作用 （evapotranspiration）留下的鹽分在岩石中形成結晶、逐漸增大，最終將岩石分解。樹木和其他植物的根也能尋找通道進入岩石的節理裂隙。當它們生長時會破壞和分解岩石。所有這些活動都是機械作用，因為它們是物理性的，並不改變所作用物質的化學成分。
化學風化作用
有許多化學風化作用 （chemical weathering）使岩石分解，而不是破碎解體。換言之，組成岩石的礦物是通過礦物的化學反應，而不是通過崩解、碎裂分離成為組成部分。化學風化包括三種重要的過程：氧化作用、水解作用和碳（酸）化作用。由於它們中的每一種都依賴於水，因此化學風化作用在乾旱和寒冷地區比潮濕和溫暖地區差。在濕熱條件下，化學反應加速發生。所以，在寒冷、乾旱地區發生的化學風化作用比溫暖、潮濕地區少。
氧化作用是氧與鐵這類礦物成分結合，形成氧化物的作用。這導致了有些與氧接觸的岩石表面開始分解。當水同鋁硅酸鹽之類的某些岩石礦物接觸時也會發生分解作用，這樣發生的化學變化稱為「水解作用」。當來自大氣中的二氧化碳氣體溶解於水中時，就形成弱的碳酸，這種碳的作用稱為「碳（酸）化作用」。因為在此作用中產生的碳酸氫鈣易於溶解，被地下水和地表水運走，所以在石灰岩中特別明顯。
無論機械風化作用還是化學風化作用，本身都不產生獨特的地貌。然而它們為侵蝕作用和土壤的形成準備了岩石顆粒。在風化作用將岩石分解之後，流水、風，以及流冰等重力和侵蝕作用力就能將風化的物質搬運到新的地點。
機械風化和化學風化作用形成土壤。土壤是含有機質、空氣、水和風化岩石的細粒物質薄層，發育在下部的堅硬岩石上。所形成的土壤類型是土壤發育地區的氣候和土壤下部的岩石類型共同作用的結果。溫度和降水作用於礦物，與覆蓋在礦物上的植物的分解作用相結合，就形成了土壤。關於土壤這個論題，將在第4章做較詳細的討論。
塊體運動
（a）
（b）
圖 3.20 （a）由一座孤山的山崩形成的倒石堆，破碎的岩石堆積在陡崖的基腳。（c Robert N. Wallen ）（b）土體蠕動使樹木傾斜。（Courtesy of Victoria Getis ）
重力——即地球對其表面或附近物體的吸引力，永恆地吸引著所有的物質。因重力而發生的物質向坡地下部的運動稱為塊體運動 （mass movement）。細小的顆粒或者較大的礫石，如果沒有被堅硬的岩石或者其他牢固的物質所支撐，就會落到坡地下部。塊體運動的獨特表現還有雪崩和滑坡。比較普遍而不易被覺察的塊體運動還有向坡下運動的土體蠕動和泥流（圖3.20）。
特別是在乾旱地區，有一種由在坡腳和山麓堆積的岩石碎屑所形成的普遍而又顯明的地貌，稱為「倒石堆 」（talus），如圖3.20（a）所示。礫石、巖屑，甚至山坡上因風化作用而從裸露的基巖中破裂開的大石塊，這些物質大量下落和堆積，形成大型的錐狀地貌。較大的石塊移動得比細小的砂粒遠，後者則遺留在坡地頂部附近。
侵蝕營力與堆積作用
侵蝕營力 （erosional agent）——如風、水和冰川——將原先存在的地貌刻蝕成新的外形。快速運動的侵蝕營力搬運碎屑，而慢速運動的侵蝕營力將碎屑堆積下來。磨削、刨刮或者吹刮下來的物質堆積到新的地點，便形成新的地貌。每一種侵蝕營力都伴隨一套獨特的地貌。
流水
流水是一種最重要的侵蝕營力。水，無論是漫流在陸地表面還是流淌在河道中，都在磨損和建造地貌方面起著巨大的作用。
流水的侵蝕能力依賴於以下幾個因素：１降水量；２坡地的長度和坡度；３岩石和植被的類型。坡地較陡、水流較快，侵蝕速度當然就較大。植被有時減慢水流。當植被由於農業耕作和放牧牲畜而減少時，侵蝕就會加強，如圖3.21所示。
圖 3.21 大雨和耕作技術不良，包括過度放牧，或者多年的順坡開垅耕作而造成溝壑化。表土因植被太稀疏得不到保護而易被地表徑流沖走。（c Grant Heilman/ Grant Heilman Photography ）
甚至降水——大雨或者冰雹——的衝擊也能引起侵蝕。在強烈的雨水沖擊土壤之後，雨水的力量使地面變得比較緊實。因此，繼續發生的降水難以滲入土壤中，導致較多的雨水不能滲進土中而轉變成侵蝕地面的水。水中的土壤和岩石碎屑被攜帶入江河，沉落在溝谷和小河的河床中。
無論是水，還是河流攜帶著的岩石顆粒，都是侵蝕營力。當岩石顆粒撞擊河床的床壁和床底時，就會發生磨蝕作用，亦即磨削（wearing away）。由於水流的力量，大的顆粒——例如卵石——沿著河底滑動，沿途磨削河床中的岩石。
洪水和迅速流動的水使河床的規模和外形發生劇烈的變化，有時形成新的河床。在那些地面覆蓋了壓實土壤的城市，地表徑流會更加嚴重，因為土壤本身已經吸收或控制了一部分水。所以一旦有大量的降雨，這些城市附近河流和小溪中的水量會急劇增加，水流也會變快，會造成山洪和嚴重的水土流失。
黏土和粉砂一類的細小岩石顆粒懸浮在水中，連同溶解在水中的物質或者沿河底拖曳的物質一起，構成了河流的含沙量（load of stream）４ 。快速運動的洪水攜帶大量泥沙。當高水位或洪水退後，河流的流速減小，所攜帶的沉積物不再處於懸浮狀態，碎屑顆粒開始沉降。粗重的物質沉降得最快，較細小的顆粒被攜帶得較長久而且被搬運得較遠。流速降低和由此發生的堆積作用在河流同海灣、海洋和湖泊中緩慢運動的水匯合時特別顯著和突出。粉砂和砂堆積在匯合處，形成了三角洲 （delta），如圖3.22所示。
圖 3.22 密西西比河三角洲。注意正在發生的泥沙堆積作用，以及河流和墨西哥灣流對泥沙運動的影響。
像中國長江這樣的大江有著巨大而不斷增長的三角洲。但是有許多河流的河口三角洲不太明顯。尼羅河的巨大三角洲，在阿斯旺大壩建成以前是不斷增長的；現在，大部分泥沙已沉積在大壩後面的納賽爾湖中。
在河流附近的平原上，土地有時是靠河流的泥沙堆積形成的。如果堆積下來的物質肥沃，就有可能受歡迎，成為農業活動的必要部分，就像歷史上著名的埃及尼羅河沿岸。但是如果堆積物是貧瘠的沙子、礫石，從前肥沃的灘地就可能被破壞。洪水本身當然也可能淹沒莊稼或者居民區，從而造成人類生命和經濟的重大損失。中國的黃河在1887年發生的洪水就使90萬人罹難。
河流景觀
河流景觀是處於陸地抬升與其受侵蝕之間的一種特殊的平衡狀態。迅速抬升後並未出現順序分明的侵蝕階段。試回想一下，抬升與侵蝕是同時發生的。即使在某一特定地方、特定時段內，一種力量可能大於另一種力量，但是我們仍然無法精確預測景觀演化的下一個階段。
也許，區分河流對地貌影響的最重要的因素，是近代氣候（例如過去數百萬年）是否曾經趨向於濕潤或者乾旱。
濕潤區的河流景觀 也許，軟弱的地表物質或者岩石中的低窪處使河床得以發育。在山區谷坡下部，河流可能流過懸崖，形成跌水。陡峻的坡麓梯度使河流流動迅速，在岩石中切割出狹窄的V形谷（圖3.23〔a〕）。在這種情況下，侵蝕過程大大加速。隨著時間的流逝，河流可能侵蝕掉足夠多的岩石，使跌水變成急流，並使河床切入到周圍的地形高度之下。這種現象在康涅狄格河、特拉華河上游和田納西河中表現得很明顯。
（a）
（b）
圖 3.23 （a）懷俄明州黃石公園中河流迅速下切而成的V形谷。（c Robert N. Wallen ）（b）阿拉斯加州與曲流河毗鄰的牛軛湖。（c B. Anthony Stuwart / National Geographic Image Collection ）
在濕潤地區，河流侵蝕的結果是使地形變得渾圓。在坡度和緩處流動的河流，趨向於切割比山區寬闊的河谷。周圍的山丘變渾圓，進而隨著河谷的拓寬和變平，最終變成氾濫平原 （floodplain）。河流的作用使氾濫平原逐漸展寬。河道變得蜿蜒曲折，不斷地切割出新的河床。當新的河床出現後，原來的河床遺留下來，變成牛軛湖 （oxbow lake）。在密西西比河氾濫平原上就有數百個牛軛湖（圖3.23〔b〕）。牛軛湖呈新月形，佔據著曲流河的廢棄河床。
在近似平坦的氾濫平原上，最高的地方就是河流的河岸，那裡有天然堤 （natural levee），是發洪水時泥沙在河邊堆積而成的。沖潰天然堤的洪水破壞性特別大，因為洪水會淹沒整個氾濫平原，直到與上漲的河水高度相同。在特別敏感的地區——例如密西西比河下游兩岸，美國陸軍工程兵團加固了天然堤。
乾旱區的河流景觀 必須區分濕潤區與乾旱區河流侵蝕作用的結果。乾旱區缺少植被，因此顯著增強了流水的侵蝕力。如果河床穿過荒漠，那麼發源於山區的河水有時不會流入海洋。實際上，除了雨季外，河床可能空蕩無水，雨水從山坡洶湧而下時，彙集成的暫時性湖泊稱為「干鹽湖 」（playa）。在此過程中，沖積物 （alluvium）堆積在湖中和海拔較低的地方，沿著山坡形成沖積扇 （alluvial fan）（圖3.24）。沖積扇是當河流橫穿坡麓到達低地時，泥沙和礫石向外堆積產生的。如果這種過程持續得特別長久，沖積物可能掩埋被侵蝕的山體。在內華達、亞利桑那和加利福尼亞的荒漠區，透過被侵蝕的物質，能看到不少被部分掩埋的山地。
圖 3.24 當河流流到坡麓比較平坦之處，流速減小，便形成了沖積扇。坡度和流速急劇變化，大大降低了河流搬運粗粒沉積物的能力。於是發生堆積作用，充塞河床，並使水流改道。上游谷口固定了沖積扇頂部，河流來回擺動，形成和延展出一片寬廣的堆積區。（Redrawn from Charles C. Plummer and David Mc Geary, Physical Geology, 8th ed. ）
由於河流在乾旱區只能暫時性存在，因此其侵蝕力不如濕潤區自由流動的河流那樣始終如一。有些情況下，它們幾乎不能成為景觀的標誌。在另一些情況下，急速流動的河水可能刻蝕出深而兩側筆直的旱谷 （arroyo）。流水可能以複雜的格局，呈多股的辮狀，奔流在沖積平原上，而把沖積扇留在後面。這種季節性急流形成的河床被稱為沖蝕溝 （wash）。圖3.25所示猶他州的那些孤峰 （butte）和方山 （mesa，大型平頂丘）陡峭壁立的構型，醒目地表明了乾旱區這種脫韁野馬般流水的侵蝕力。
圖 3.25 猶他州峽谷地國家公園。方山頂蓋的抗蝕岩層保護了下伏的軟弱岩層免受下切侵蝕。當頂蓋岩層被搬運後，側向侵蝕降低了地面，留下了方山作為以前高位景觀廣闊而明顯的遺跡。（c Carr Clifton / Minden Pictures ）
地下水
有些由雨雪補給的水下滲到地下的岩石孔洞、裂隙和土壤中，不是形成地下池塘或地下湖，而是構成淺層物質。當地下水聚集時，形成的一層飽和帶，稱為含水層 （aquifer），水在該層中能輕易地流動。如圖3.26所示，飽和帶的上層就是地下水位 （water table）。在此水面以下，土壤和岩石被水飽和。一個水井必須打到含水層，才能保證水的供給。地下水不斷地運動，但是非常緩慢（通常每天只有數厘米）。大部分地下水存留於地下，力圖達到最深處。然而，當陸地地面下降到地下水位以下，就會形成池塘、湖泊和沼澤。有些地下水通過土中毛細管作用或者植被的作用尋找到通向地面的途徑。當地面延伸到地下水面以下時，最常見的就是發育一條河流。
圖 3.26 地下水位一般隨地表等高線起伏，但是起伏較和緩。地下水緩慢地通過被水飽和的岩石，在低於地下水面的地表窪地中出露。在乾旱時期，地下水位降低，河床變干。
地下水，特別是在同二氧化碳結合時，通過被稱為溶解作用的化學過程，溶解了可溶性物質。雖然地下水往往能分解許多種岩石，但是對石灰岩的效應最為獨特。世界上許多大洞穴都是地下水穿過石灰岩區形成的。通過上覆岩層向下滲流的地下水在滴入空洞時留下了碳酸鹽沉積物。這種沉積物有從洞頂下垂的鐘乳石，也有從洞底向上生長的石筍。有些地區，地下水對石灰岩侵蝕的效應不均勻，在洞穴崩塌區形成了一種沉洞景觀，表現為一系列落水洞和地表窪地。
喀斯特地貌 （karst topography）是指以落水洞、深大洞穴和地下河為代表的大片石灰岩區，如圖3.27所示。佛羅里達州中東部的一個喀斯特區由於落水洞的形成和擴大而深受其害。這種地形由位於意大利與斯洛文尼亞交界的亞得裡亞海的一個地區而得名。肯塔基州的猛犸洞區是另一類喀斯特區，那裡有長達數千米、彼此相通的石灰岩洞。
（a）
（b）
圖 3.27 石灰岩在有水的情況下容易被侵蝕。（a）如圖所示的喀斯特地形發生在濕潤區，那裡水平的石灰岩層出露於地表。（b）佛羅里達州中東部的衛星照片顯示，喀斯特景觀的落水洞中形成了許多圓形的湖泊。（c NASA ）
冰川
引起侵蝕和堆積作用的另一種營力是冰川。雖然如今不太廣泛，但早在1萬—1.5萬年以前，冰川曾經覆蓋了地球陸地很大部分。許多地貌是由冰川的侵蝕或堆積作用形成的。
冰川只有在夏季短暫或者不存在，年降雪量超過年融雪量和蒸發量，十分寒冷的地區才能形成。雪的重量使雪的底部壓實而形成冰。當降雪厚度達到大約100米時，底部的冰就變成黏稠的牙膏狀，並且開始緩慢地運動。而冰川 （glacier）就是在陸地表面向外擴展或緩慢地從山坡向下運動的大片冰體（圖3.28）。有些冰川看起來完全靜止，因為冰川邊緣的融化量和蒸發量與冰川前進的速度平衡。但是，冰川也能以高達每天1米的速度移動。
圖 3.28 高山冰川地貌。冰劈作用和冰的運動刻蝕出冰鬥。冰斗不規則的底部可能有因冰川融化而形成的湖（冰斗湖）。在冰斗壁同背後山坡鄰接之處形成刀刃狀的山脊，稱為「刃脊」。刃脊被過度侵蝕的山隘所截斷，三個或者更多的刃脊相交就形成了角峰。從冰斗壁落下的巖屑被運動中的冰帶走。在冰和谷壁之間形成了側磧。中磧標誌著兩條山谷冰川交匯處的側磧相匯合。後退磧在冰川末端長期固定不動，使沙石堆積而成，而終磧是冰川前進最遠處的標誌。沉積物堆成的錐狀小丘稱為「冰礫阜」。
大多數冰川形成理論都與氣候變冷有關。也許，下述一些理論的結合能解釋冰川的演變。第一種理論將氣候變冷歸因為大氣中有過量的火山灰。其論據就是灰塵減少了到達地球的太陽輻射量，有效地降低了地面的溫度。第二種理論將冰期歸因為已知的地球繞太陽運動的軌道形狀、傾角和季節位置在最近50萬年內的變化。這種變化改變了地球所吸收的太陽輻射量及其在地球上的分佈。最近有一種理論提出：當巨大的大陸板塊漂移到極地地區，地球上的溫度變得極端化，導致了冰川的發育。當然，這種理論不能解釋最近的一次冰期。
現在，大陸規模的冰川存在於南極洲、格陵蘭島和加拿大的巴芬島。但是山地冰川可見於世界上的許多地區。地球上大約10%的陸地面積被冰川覆蓋。在最近一次冰川前進時期，格陵蘭的大陸冰曾經是覆蓋將近整個加拿大（圖3.29）以及美國和歐亞大陸最北部巨大冰川的一部分。巨大的冰川厚度達3000米（現今格陵蘭的深度），封蓋了整個山系。最後一次冰期的另一個特徵就是多年凍土 （permafrost）的發育，即一種長期凍結的土層，其深度可達300米。由於多年凍土層阻礙了水分的下滲，因此只有當表面的薄層融化時，地表土壤才能在短暫的夏季被水飽和（見「多年凍土」專欄）。
圖 3.29 北半球大陸冰川的最大規模（大約1.5萬年前）。由於大量水分以冰的形式保存在陸地上且冰川擴展到現今的大陸岸線以外，所以海平面比現今為低。分離的積雪中心和成冰作用發展。在北美西部山地和前進的冰川前緣之間有大湖區形成。在南部，巨大的河流排出冰川融水。
冰川的重量使下伏的岩石破裂，為運動冰體的搬運作用做好了準備。因此，冰川就通過侵蝕作用改變了地貌。冰川在運動時刨削陸地，在殘留的岩石上留下了刮痕或者擦痕。加拿大東部的許多地方曾經被冰川刨削，留下的土壤很少，但有許多冰蝕湖和河流。由冰川刨削而形成的侵蝕地貌有各種名稱。冰川槽谷 （glacial trough）是一種很深的U形谷，只在冰川後退以後才能見到。如果冰川槽谷現今位於海平面以下——如在挪威或加拿大不列顛哥倫比亞，就稱為「峽江」 （fiord），或者「峽灣」。由刨削作用形成的某些地貌表示在圖3.28中。圖3.30表示了冰斗湖——由冰斗向外敞開凹地中的小湖和刃脊——分隔相鄰的冰川侵蝕谷的銳脊。冰斗是冰蝕作用在冰川谷首處形成的。
圖 3.30 冰斗中的冰斗湖及其後的刃脊。照片中由冰川形成的湖位於華盛頓州冰川峰火山自然保護區。（c Bob & Ira Spring ）
冰川所搬運的巖屑堆積下來也會形成某些地貌。冰川的堆積物稱為「冰磧 」（glacial till）５ ，它們由礫石和粉砂組成。當巨大的冰舌向前運動時，巖屑堆積在冰川的各個部分。刨刮谷壁的冰，以及在前進中的冰舌前端的冰，尤其富含巖屑。當冰川融化時，地表就留下了大小和形狀不同的冰磧丘崗，例如冰磧丘、蛇形丘和鼓丘等（圖3.31）。
圖 3.31 由冰盾形成的堆積地貌特徵。大陸冰川所攜帶的碎屑物質在冰川後退時堆積下來形成各種地貌。冰磧是在冰川後退邊緣形成的無分類的冰川堆積。外沖平原由河流搬運的冰礫物形成。冰礫阜是冰水沉積物形成的圓錐狀小丘。鼓丘是冰磧物構成的長條形丘，指示冰川運動的方向。蛇形丘是冰川融水的沉積物所構成的長條丘脊。鍋狀窪地是由停滯的冰塊融化形成的封閉窪地，為沉積物所掩蓋，周邊為沉積物環繞。
冰川還形成其他多種地貌。最重要的是外沖平原 （outwash plain）。這是融化中的冰川前緣的一片和緩傾斜區。沿著寬廣的冰川前緣發生的融化作用產生數千條小河，它們呈辮狀從冰川中流出，留下由砂和礫石組成的層理清晰的冰川堆積物。外沖平原實質上是巨大的沖積扇，覆蓋了廣大的地區，並為土壤的生成提供了新的母質。美國中西部的大部分地區由於風對冰川堆積作用的影響而使土壤具有一些肥力（圖3.35）。
在最近一次冰期結束以前的更新世 （Pleistocene）的150萬年期間，至少發生過三次大的冰進。還沒有確鑿的證據說明我們已經離開了冰進與冰退的循環期。關於地球上溫度變化的因素將在第4章中討論，但是在評估一次新冰進的可能性之前必須對這些因素加以考慮。在20世紀前半期，世界上冰川的融化快於冰川的形成。雖然有人擔心溫室效應（第4章將要討論）正在使地球變暖，並將引起海平面上升，但當前的趨勢還不清楚。
專欄 3-4 多年凍土
1577年，當馬丁·費羅比歇（Martin Frobisher）爵士在為了尋找西北航道而前往新世界的第二次航行中報告，在最遠的北部發現了「甚至夏季凍結深度仍達4—5６ 」，而且凍結狀況為「把石塊結合得緊密到使用工具花大氣力也幾乎不能將其分開」的土地。永凍土現在稱為多年凍土，大概佔據地球陸地表面的1/5（圖〔a〕）。在北冰洋周圍的陸地中，它的最大厚度大約是600米。
在馬丁·費羅比歇發現凍土後的大約300年中，幾乎無人注意這種現象。直到19世紀和20世紀，在建造橫貫西伯利亞的鐵路、在阿拉斯加和育空（Yukon）由於發現黃金而修造建築物，以及鋪設連接現今阿拉斯加北部的普拉德霍灣（Prudhoe Bay）和南部的瓦爾迪茲（Valdez）的石油管道時期，人們才注意到多年凍土的獨特性質。
不加控制的建設活動導致多年凍土的融化，進而又造成了凍土容易發生土體運動和滑坡、土體沉陷，以及寒凍隆起的不穩定性（圖〔b〕）。科學家發現，為了對凍土進行成功利用，需要盡可能少損毀凍土。阿拉斯加輸油管架設在地表以上，以便遷徙的野生動物穿過，又可降低相對溫暖的石油干擾凍土，進而毀壞輸油管的可能性。必須盡可能保持地表的絕熱程度，使墊狀植被不致被清除。相反，還要在輸油管下面的地表加鋪粗礫石。
（a）現代多年凍土區。（c NASA ）
（b）阿拉斯加鐵路線受多年凍土融化的影響而發生撓曲。（c O. J. Ferrains / U.S. Geological Survey / L. A. Yehle photo ）
波浪，洋流與海岸地貌
（a）
（b）
圖 3.32 波浪和破浪的形成。（a）當淺海的湧浪接近緩斜的海灘底部時，形成波峰尖銳的波浪，直至使海水產生陡波，破碎前進，形成前衝的破浪，亦稱「激浪」（surf）。（b）首尾相接的波浪在均勻傾斜的岸坡下觸底形成等間距的破浪。（c George Lepp / Getty Images ）
雖然地球歷史中冰川的活動是間歇性的，但海洋波浪對大陸海岸和島嶼的破壞則永無休止，並且其使海岸地貌產生重大的變化。當波浪進入接近海岸的淺水區時，其因強力摩擦海底而變高，直至形成破浪，如圖3.32所示。海水的上衝不但攜帶沙粒進行堆積，並且也侵蝕海岸上的地貌，而回流的海水則將侵蝕的物質帶走。這種活動的結果是因條件不同而形成各種地貌。
如果海岸上的陸地顯著高於海平面，波浪的作用將形成海蝕崖。海蝕崖隨後受到侵蝕，其受侵蝕的速度取決於岩石對海水持久襲擊的抵抗程度。暴風雨時，大量的能量從上衝的波浪中被釋放出來，因而發生嚴重侵蝕。沿海風暴發生時，會發生滑坡災害，特別是在軟弱的沉積岩區或者冰磧物分佈區。
海灘是海水夾帶沙粒發生堆積作用而形成的。沙粒來源於巨量的海岸侵蝕和河流帶來的泥沙（圖3.33）。沿岸流 （longshore current）大體上平行於海岸運動，搬運沙粒，形成海灘和沙嘴。有掩護的淺水區增大了沙粒堆積的機會。
圖 3.33 岸濱後部的海蝕崖，是由暴風雨和高潮位時的波浪侵蝕而成。來自海蝕崖和河流的沉積物形成了海灘堆積物。沿岸流將部分沉積物順流運下，形成沙嘴。濱外壩是海灘上的物質經後退的波浪再搬運和沉積而成。這裡所表示的所有地貌一般不會出現在同一個地點。
然而，如果沒有沿岸流存在，後退的波浪會將沙粒從海灘搬運走。結果，會有從海岸線伸出一段距離的沙壩 （sandbar）７ 形成。沙壩如果擴大，最終可能封閉海岸，形成新的海岸輪廓、封閉潟湖或者小海灣。在這種地區內及其周邊，常有鹽沼發育。例如，北卡羅來納州的外淺灘（Outer Banks）由若干條帶狀長沙壩構成，因沿岸洋流和暴風雨的作用而在不斷地移動。
珊瑚礁 （coral reef）不是由沙粒構成，而是在熱帶淺海，由生長於溫暖而陽光充足的海水中的珊瑚蟲分泌的碳酸鈣而成。珊瑚礁由數百萬彩色的珊瑚骨骼構成，形成於近海範圍內。在澳大利亞東北的岸外淺海中，分佈著最著名的珊瑚礁——大堡礁。環礁 （atoll）見於南太平洋，是淺海中環繞已被海水淹沒或者接近淹沒的火山而形成的礁體。
風
在濕潤地區，覆蓋於地表的植被主要限制了風對沙質海灘的影響。但是在乾旱地區，風是一種強烈的侵蝕和堆積營力。乾旱地區植被有限，這使裸露的沙、塵土顆粒受制於風的運動。因此，在乾旱地區可見到許多機械風化產生的刻蝕地貌，即因沙和塵土顆粒在岩石表面發生磨蝕作用而形成的地貌。在遭受旱災的農場地區發生的沙塵暴使那裡變成農業上的荒蕪之地。20世紀30年代是俄克拉何馬、得克薩斯和科羅拉多三州大片農田變成美國「塵暴區」（Dust Bowl）８ 的時期，當地居民深受其害。
被風吹起的沙可形成幾種地貌。圖3.34描繪了其中的一種。雖然沙漠（sandy desert）不如礫漠（gravelly desert，又稱荒漠礫冪〔desert pavement〕）那麼普遍，但它們的獨特地貌卻比較聞名。撒哈拉沙漠的大部分、戈壁沙漠和美國西部的荒漠都覆蓋著石塊、礫石和卵石，而不是沙。每一處都有一小部分（而沙特阿拉伯荒漠則是大部分）覆蓋著沙，由風吹積成一系列的沙垅，或者沙丘 （dune）。除非沙丘被植物固定，否則，風從迎風面把沙子向上吹，越過沙丘頂部，沙丘就會發生移動。沙漠沙丘中最獨特的一種就是新月形沙丘 （barchan）。在海岸帶和內陸的湖岸上，無論是濕潤還是乾旱氣候下，風能夠形成高達90米的沙脊。有些情況下，沿海的社區和農田受到流沙的威脅，或者被其破壞（見「處於危險邊緣的海灘」專欄）。
圖 3.34 來自左側的盛行風形成了這些迎風坡和緩、背風坡陡而不規則的橫向沙丘。（Courtesy of James A. Bier ）
另一種質地為粉砂的風積物稱為黃土 （loess）。黃土通常見於中緯度西風帶，覆蓋了美國（圖3.35）、中歐、中亞和阿根廷的廣大地區。黃土在中國北方最為發育，覆蓋了數萬平方千米的土地，厚度常達30米以上。黃土在成因上為風成，這一點已經為它從廣大的荒漠區向下風方向的典型分佈狀態所確證。不過其主要堆積物被推斷是由冰川後退融水堆積下的裸露沉積物經過風蝕而成。由於肥沃的土壤通常來自黃土堆積，因此如果氣候條件合適，黃土區便可成為世界上生產率最高的農田區。
圖 3.35 美國風積粉砂（包括黃土）的位置。較厚的堆積層分佈在密西西比河上游河谷地區，與冰川碎屑堆積受風的運動影響有關。再往西部，在大平原上，風積物質質地為沙質而不是黃土質。（Adapted from Geology of Soilsby Charles B. Hunt, copyright 1972 W.H. Freeman and Company. Reprinted by permission of the author. ）
地理學＆公共政策 處於危險邊緣的海灘
諸如「處於危險邊緣的海灘」「狂風暴雨角是一處脆弱的環境」９ ，「向開發潮開戰」「國家尋求經費修復海岸」等一些報章標題，標誌著對海岸線狀況不斷增加的關注。此外，這些標題提出了一個中心問題：我們如何能在利用海岸線的同時避免破壞它。
由於世界上有許多人居住在海岸上，或者在那裡度假，還由於沿海地區往往人煙稠密，因此海岸作用過程對人類產生了重大的影響。自然力量不斷地修整和改造海岸的面貌；海岸帶是活躍的環境，總是處於動盪不定的狀態。有些作用很劇烈，而且造成迅速的變化——如熱帶氣旋（颶風和颱風）、海嘯，以及洪水，它們能帶來浩劫，僅僅在幾個小時之內就奪走成千上萬人的生命，並造成數百萬美元的損失。海灘侵蝕雖然易於擴大風暴的影響，卻是一種危害稍輕的作用。
有些海灘侵蝕是自然作用——既有海洋的，也有陸上的——引起的。波浪搬運著大量的懸浮泥沙，而沿岸流持續地沿海岸線運移泥沙。海岸陡崖受到風化和侵蝕作用產生沉積物，而河流將泥沙從山地搬運到海灘。
人類的活動既影響到侵蝕作用，也影響到堆積作用。例如，通過建造大壩攔截上游的泥沙，減少了流到海濱的泥沙。人們填墊濕地，建造大堤，推平沙丘或者砍伐沙丘上起自然穩定作用的植物。人們在陡崖頂部和沙丘上建造道路、房屋和其他構築物，或者在其上種植樹木、修建草坪，由此而促發了侵蝕作用。
島（障壁島）——與大陸平行的狹窄沙地——最易遭受侵蝕。它們在自然狀態下是不穩定的地方。其典型的特點就是容易移動。在暴風雨時，波浪能直接沖刷它們。有些堰洲島——包括大西洋城和邁阿密海灘——已經被高度開發，居住了稠密的人口。
一旦酒店、公寓住宅區、鐵路和公路沿著海邊建成，人們就試圖通過保護海灘來防止侵蝕，以保護他們的投資。他們建造防波堤、岸外構築物來吸收大型破碎波的力量，在岸濱打造靜水環境、攔集海沙，以阻止侵蝕。但是這些構築物並不總是成功的。儘管有一些可能造成新的堆積區而局部受益，但它們幾乎會加速鄰近地區的侵蝕。一個社區的努力常常因附近的城鎮而付諸東流，後者強調需要由政府部門來協調各方面的努力，對廣闊的海岸線開展綜合的土地利用規劃。
建造人工構築物的一個替代措施是進行「海灘補沙」（beach replenishment），也就是給海灘添加海沙，以補償被侵蝕掉的部分。這種措施帶來了海灘再生的機會，同時還使不動產得到緩衝，免受風暴的毀壞。海沙可通過海港疏浚取得，或者從岸外的沙壩獲得。這種措施的不利之處是:取沙干擾了海洋生物，難以取得質地合適的海沙，以及補沙後的海灘可能壽命不長。例如，新澤西州大西洋城的海灘在1982年花費了500多萬美元進行了補沙，但經過東北風多次對該地區的襲擊，三個月後沙灘就消失了。同樣，2000年在聖迭戈沿岸，有一個龐大的疏浚採挖項目，耗資1700多萬美元給8千米長的海灘補沙。然而經過數月的驚濤拍岸，有一半以上的沙子被沖走。
維護海岸帶的費用引起了兩個基本問題：「誰受益？誰應當付費？」有些人主張，那些沿海地產擁有者的利益同公共利益並不一致，而且花費大量的公共經費去保護僅僅是少數人的地產是不明智的。人們爭論說，海濱企業和地產所有人是海岸保護措施的主要受益者，而且他們常常拒絕使用他們地產前面的公共通道前往海灘。因此，他們應當付岸線維護費用的主要部分。然而，當今很少有這樣做的。典型的做法是：費用由社區、州和聯邦政府分擔。確實，截至2005年有51個聯邦項目在資助沿海的開發和重建。其中美國國家洪水保險項目最大。它對洪災危險區的房產主提供低廉的保險。人們已經利用這項保險提供的保障在很多地方——甚至在高危險的沿海地區——進行建築。
思考題
1994年至今，陸軍工程兵每年花費數百萬美元在新澤西州將海沙從海底抽吸到被侵蝕的海灘上。這個進行中的項目依據的是由於海灘受到侵蝕而每5—6年要進行一次補沙的推斷。目前聯邦政府支付費用的65%,州政府支付25%,而地方政府支付10%。新澤西州參議員弗蘭克·勞滕伯格（Frank Lautenberg）力陳海灘補沙對於該地區未來的重要性，「人民的生命和財產處於危險之中，新澤西的海灘帶給國家重要的旅遊收入」。但是環境保護基金會的詹姆斯·特裡普（James Tripp）反駁說海灘重建簡直就是將納稅人的錢撒入大海，「將世界上所有的沙抽取來，也不可能扭轉敗局」。你是否認為海灘補沙項目是合理使用納稅人的錢？聯邦政府是否有義務保護或者重建被暴風雨破壞的海灘？為什麼？
海岸侵蝕對於海灘來說不是問題，而對於要利用海灘的人才是問題。你是否認為我們要學會與侵蝕共處，不在海岸帶建造房屋，除非認為我們的建築物是臨時性的或者是可犧牲的？社區是否應當採取規劃，禁止在未開發的土地上（如在岸濱50米以內）進行建築？
聯邦政府是否應當削減為海濱房屋和企業所提供的廉價風災保險項目，以及保險以外的維修費用，如對被風暴災害損壞的建築的快速撥款和貸款？是否允許重建被風暴毀壞的建築，即便它們在未來還是易被破壞的？為什麼？
由於全球氣候變暖引起海水膨脹或者極地冰蓋融化，當前的海平面上升——每12年大約上升2.5厘米。如果這種上升繼續進行，或者加大，海岸侵蝕將變得越來越嚴重。世界上許多大城市將受到這種海平面上升的威脅。這樣的大城市有哪些？它們應怎樣保護自己？
位於北卡羅來納州基蒂霍克（Kitty Hawk）的海灘房屋被2003年9月的伊薩貝爾颶風破壞。（c AP / Wide World Photos ）
3.6 地貌區
每一塊沒有被建築及其他構築物所佔據的陸地，都包含著一些線索，揭示它在時間上是如何變化的。地貌學家解讀這些線索，研究諸如地殼物質和土壤，水的可用性和排水模式，侵蝕的證據，冰川的歷史等事物。分析的規模可能小到一條河流，或者大到一個地貌區，甚至大到地球表面的一個大剖面——其中作為其特徵的地貌類型有大量的同一性。
本書的對開頁地圖概略地表明了分佈在世界各地的地貌區 （landform region）類型。請注意山脈帶通常與海底所沒有的匯聚型板塊邊界（圖3.5〔a〕），以及地震多發區（圖3.7）高度一致。遼闊的平原存在於南美洲、北美洲、歐洲、亞洲和澳大利亞。許多這類地區是在以前的海底形成的，並且在海洋收縮時曾經出露為陸地。這些平原以及一些較小的平原區都是世界上一些大河的流域盆地，例如密西西比-密蘇里河、亞馬孫河、伏爾加河、尼羅河，以及底格里斯-幼發拉底河。由這些河流雕刻出來的河谷和由它們堆積下來的泥沙構成了世界上農業生產率最高的地區。地球上有各種各樣的高原，其中非洲高原區最大。許多非洲景觀以低山和丘陵為特徵，其山麓或丘麓高出海面大約700米。非洲從構造活動性的角度來看是平靜的，它大部分由地質學上古老的，並且已經經歷了數百萬年侵蝕作用的大陸塊組成。
人類影響景觀、地貌、運動中的大陸和地震，並且反過來又受它們的影響。然而，除了不時的自然災害以外，這些自然要素對於我們大多數人來說是寧靜的、可接受的。其中直接影響我們生命和財富的，是氣候的大格局。氣候有助於解釋現代技術水平在經濟上的局限、解釋影響野餐和作物收成成敗之類的天氣日變化，以及解釋植被和土壤的格局。我們將在第4章關注自然環境中的這些要素。
章節摘要
岩石是組成地球表面的物質。它們分為火成岩、沉積岩和變質岩。在地球47億年歷史中的最近2億年中，各大陸板塊在軟流層上漂移到它們現今的位置。在板塊交會帶或其附近，構造活動突出地表現為兩種形式：一種是地殼運動，例如斷層活動導致地震，有時也引起海嘯；另一種是火山作用，使熔融物質運動到地球表面。
地球表面的塑造受到三種均夷作用——風化作用、塊體運動和侵蝕作用——的制衡。風化作用——無論機械風化或是化學風化，通過分解岩石而為搬運作用準備了物質。它也對土壤的發育起了促進作用。塊體運動的例證是倒石堆和土體蠕動。流水、地下水、冰川、波浪與洋流、風等侵蝕營力將物質搬運到新的位置。由被侵蝕下來的物質聚集而成的地貌實例有沖積扇、三角洲、天然堤、冰磧丘和沙丘。
問題與討論
岩石如何分類？按照成因列舉岩石的三大類型。用什麼方式可以將它們區分開？
什麼證據使板塊構造理論看起來言之成理？
兩個板塊相撞時發生的事件有何意義，叫什麼名稱？
解釋均夷作用和火山作用的過程。
褶皺、節理和斷層是如何形成的？.
畫一個示意圖說明各種斷層作用的方式。
地震同何種地球運動有關？海嘯是什麼，它是怎樣發生和發展的？
機械風化與化學風化之間的區別是什麼？風化作用能形成地貌嗎？冰川用什麼方式進行機械風化？
解釋通常能在荒漠環境看到的各種地貌的成因。
冰川是怎樣形成的？哪些景觀特徵與冰川侵蝕作用和堆積作用有關？
沖積扇、三角洲、天然堤和冰磧地貌是怎樣形成的？
如何區分地下水侵蝕作用與地表水侵蝕作用？
波浪和洋流變化所發生的作用與風力變化所發生的作用有何關係？
你所居住地區的地貌特徵是由哪些作用形成的？