李鑫茹

（遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連）

引言

作為自然地理環(huán)境的重要組成部分，地形、地貌與地質(zhì)相互作用，同時(shí)也共同影響著地區(qū)氣候條件、熱量吸收等過程，也對(duì)人類生產(chǎn)生活方式和國(guó)土空間規(guī)劃與利用具有重要影響[1]。

研究區(qū)域地質(zhì)背景及意義有助于了解區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)展與地區(qū)環(huán)境演變等過程，對(duì)礦產(chǎn)勘探工作也具有較為重要的指示作用[2]。趙志剛[3]、盛海洋[4]等分別研究討論了東海盆地與黃河上游若爾蓋盆地形成的區(qū)域地質(zhì)背景與構(gòu)造演化過程。浙江[5]、江西[6]等地也經(jīng)研究表明區(qū)域地質(zhì)背景直接影響著礦區(qū)成礦過程和地?zé)豳Y源分布。近年來，巖石測(cè)量的技術(shù)和方法不斷改進(jìn)革新，作為區(qū)域地質(zhì)的重要內(nèi)容，更多有關(guān)巖石地球化學(xué)特征和年代學(xué)特征的研究結(jié)果更加準(zhǔn)確。花崗巖是地殼中最常見的侵入巖，也成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。王振亮等人通過對(duì)內(nèi)蒙古架子山地區(qū)二長(zhǎng)花崗巖的鋯石U-Pb 年代學(xué)及地球化學(xué)等特征研究，探明其巖漿源區(qū)的特征及花崗巖的侵位年代[7]。

與此同時(shí)，有關(guān)地貌特征的描述也由定性逐漸轉(zhuǎn)為定量描述。高精度的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（Digital Elevation Model, DEM）被廣泛運(yùn)用，與傳統(tǒng)野外考察相結(jié)合，在更大程度上促進(jìn)了人類對(duì)于區(qū)域地形、地貌的認(rèn)識(shí)。在中國(guó)典型區(qū)域，如青藏高原[8]、黃河流域[9]和黃土高原[10]等地，均有學(xué)者利用DEM 數(shù)據(jù)提取研究區(qū)內(nèi)地形因子，并對(duì)其地貌特征進(jìn)行描述。

因此，本研究以遼寧丹東市作為研究區(qū)，結(jié)合前人研究結(jié)果，分析其區(qū)域地質(zhì)背景及其花崗巖形成過程，利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)提取研究區(qū)內(nèi)地形因子，并描述其地形與地貌特征，對(duì)該地水土保持、地質(zhì)勘查及環(huán)境保護(hù)等具有較為重要的意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)概況見圖1。

圖1 研究區(qū)概況

丹東市地處遼寧東南部，位于123°22′E-125°42′E，39°43′N-41°09′N，包括東港市、鳳城市、振興區(qū)、振安區(qū)、元寶區(qū)和寬甸滿族自治縣。氣候?qū)倥瘻貛啙駶?rùn)季風(fēng)型氣候，熱量充足，降水充沛。受復(fù)雜地形影響，丹東市年降雨量為648.4～1 761.7 mm，且區(qū)域差異明顯，年平均氣溫為7～10 ℃，四季分明，雨熱集中。土壤主要分布著棕壤、草甸土、水稻土等，丘陵山地土壤以棕壤為主，河谷平原多為草甸土，水稻土多分布在沿海平原及江河沿岸平地。水系分布主要包括鴨綠江、叆河、大洋河和渾江等江河，地下水儲(chǔ)量豐富。

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)采用中國(guó)科學(xué)院地理空間數(shù)據(jù)云下載的ASTGTMV003 DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)，空間分辨率為30 m。該數(shù)據(jù)能夠在一定程度上反映丹東市的地形特征。數(shù)據(jù)下載地址為http://www.gscloud.cn/,后在ArcGIS 10.8 軟件中進(jìn)行鑲嵌、裁剪等處理。

2.2 研究方法

2.2.1 坡度

坡度（Slope）是地面上某點(diǎn)的切平面與水平地面的夾角，是高度變化的最大比率，對(duì)地球表面物質(zhì)和能量流向及分配、植被分布與作物生長(zhǎng)等具有重要影響作用[8]。坡度計(jì)算公式為

本研究選擇坡度地形因子進(jìn)行描述，能夠具體表達(dá)丹東市地面傾斜程度和地表的陡緩程度。坡地分類標(biāo)準(zhǔn)來源于國(guó)際地理學(xué)聯(lián)合會(huì)地貌調(diào)查與地貌制圖委員會(huì)所制定的地貌詳圖應(yīng)用，按照坡度數(shù)值由小到大分為7 個(gè)等級(jí)（見表1）。

表1 坡地及地形起伏度分類標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2 坡向

坡向是指地表面上一點(diǎn)的切平面的法線矢量在水平面的投影與過該點(diǎn)的正北方向的夾角。它通過影響不同地區(qū)對(duì)于太陽(yáng)輻射量的重新分配而使區(qū)域間氣候、熱量產(chǎn)生差異，對(duì)于作物生長(zhǎng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。本研究通過ArcGIS 10.8 軟件空間分析工具中的表面分析進(jìn)行坡向提取，并按方位角進(jìn)行分區(qū)（見圖2）。

圖2 丹東市地形因子

2.2.3 地形起伏度

地形起伏度（又稱地勢(shì)起伏度）是表征地形起伏大小的地形因子。本研究利用丹東市DEM 數(shù)據(jù)提取研究區(qū)地形起伏度，并根據(jù)中國(guó)1:100 萬數(shù)字地貌制圖規(guī)范中地形起伏度的7 個(gè)等級(jí)進(jìn)行劃分（見表1）。其計(jì)算方法為研究區(qū)內(nèi)海拔高度最大值與最小值之差，計(jì)算公式為：

式中：RF 為丹東市地形起伏度；Hmax為丹東市海拔高度最大值；Hmin為海拔高度最小值。本研究采用ArcGIS 軟件的焦點(diǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算Hmax與Hmin，后經(jīng)柵格計(jì)算器求得RF。

2.2.4 地表粗糙度

地表粗糙度是指地表某一單元曲面的面積與其在水平面上投影的面積之比。因其能夠有效反映地表受侵蝕程度與情況，因而被廣泛運(yùn)用于水土保持與環(huán)境監(jiān)測(cè)等相關(guān)研究。其具體表達(dá)式為

式中：R 為丹東市地表粗糙度；S曲面為地表單元曲面面積；S水平為水平面投影面積。本研究采用柵格計(jì)算器求得。

3 結(jié)果與討論

3.1 丹東市地質(zhì)特征

3.1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

丹東市地處遼東隆起和朝鮮北部隆起的交接位置，處于遼東隆起的東部邊緣。地質(zhì)構(gòu)造情況復(fù)雜，多條斷裂帶均在此發(fā)育。作為遼東地區(qū)主要斷裂帶的鴨綠江斷裂帶北起吉林，經(jīng)丹東市至鴨綠江口入海，丹東市屬其斷裂帶南段[11]。區(qū)域內(nèi)中-晚元古代地層、石炭三疊紀(jì)地層等發(fā)育良好，出露完整。因后期巖漿改造作用，侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)地層零星分布。區(qū)域古生代沉積地層包括華北型和天山-興安型[12]。

3.1.2 區(qū)域花崗巖形成與地質(zhì)意義

多年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于遼東半島花崗巖的特征、成因、形成時(shí)代與構(gòu)造背景展開了大量研究。從巖石成分上看，丹東地區(qū)出露的花崗巖成分主要為二?；◢弾r和黑云母二長(zhǎng)花崗巖，巖石成分較為單一[13]。從巖漿活動(dòng)發(fā)生時(shí)期看，遼東半島中生代花崗質(zhì)巖漿作用主要經(jīng)歷三疊世、侏羅世和白堊世，其中白堊世遼東地區(qū)巖漿活動(dòng)最為頻繁、強(qiáng)烈與密集。研究表明，丹東地區(qū)的通遠(yuǎn)堡巖體、三股流巖體及丹東鳳城市的大城子巖體均是遼東半島白堊世巖漿活動(dòng)時(shí)形成的[12]。丹東鳳凰山正長(zhǎng)花崗巖侵位時(shí)代也屬于早白堊世，其形成可能與陸內(nèi)剪切相關(guān)的伸展環(huán)境有關(guān)。同時(shí)，相比于常見的S 型與I 型花崗巖，丹東部分地區(qū)所發(fā)育的A 型花崗巖更具有獨(dú)特的地質(zhì)意義[14]，有助于進(jìn)一步明確遼東地區(qū)的構(gòu)造演化過程。

3.2 丹東市地形特征

3.2.1 海拔與起伏度

研究區(qū)內(nèi)高程變化范圍為0～1 323 m，整體呈現(xiàn)由東北向西南遞減的特點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)1:100 萬數(shù)字地貌制圖規(guī)范劃分，表明丹東市多為低海拔區(qū)域（<1 000 m）和中海拔區(qū)域（1 000 m～3 500 m），其中低海拔地區(qū)占全域面積的99.8%，中海拔地區(qū)占0.2%，主要分布在寬甸滿族自治縣西北部。丹東市各區(qū)、縣平均海拔由大到小依次為寬甸滿族自治縣(356.5 m)>鳳城市(247 m)>振安區(qū)(106.6 m)>元寶區(qū)(91 m)>東港市(35.2 m)>振興區(qū)(25.9 m)。丹東市地形起伏度變化范圍為0～423 m，區(qū)域平均地形起伏度為97.4 m，地勢(shì)起伏較小。平均地形起伏度最大地區(qū)是寬甸滿族自治縣，數(shù)值為122.5 m，最小是振興區(qū)，數(shù)值為28.1 m。按地形起伏度劃分，丹東地區(qū)主要有平原、臺(tái)地、丘陵和小起伏山地4 種類型。4 種類型面積占比由大到小依次為丘陵(63.5%)>臺(tái)地(17.5%)>平原(15.5%)>小起伏山地(3.5%)。丘陵分布廣泛，小起伏山地零星分布，主要集中在丹東市北部和寬甸、鳳城市部分地區(qū)；平原主要分布在寬甸滿族自治縣中部、振安區(qū)東部及東港市。

綜合丹東市海拔高度與地形起伏度，丹東市陸地基本地貌形態(tài)主要為低海拔丘陵，其次為低海拔臺(tái)地、低海拔平原和小起伏低山，地勢(shì)平緩，起伏較小。

3.2.2 坡度、坡向與地表粗糙度

研究區(qū)內(nèi)坡度變化范圍為0～66.78°，平均坡度為12.7°，坡度整體呈現(xiàn)由西南向東北逐漸增大的趨勢(shì)。坡地結(jié)構(gòu)以斜坡與陡坡為主，斜坡占總面積的38.5%，陡坡占研究區(qū)總面積的28.6%，急陡坡僅占研究區(qū)的1%。從坡度分級(jí)圖看，平原主要分布在東港市，緩斜坡、斜坡和陡坡廣泛分布在各地區(qū)。急坡、急陡坡和垂直坡所處地區(qū)可能為易產(chǎn)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)。從坡向分布看，丹東市平緩坡（即平面）主要分布在東港市南部及東北部。其他幾種類型均分布廣泛。

研究區(qū)內(nèi)地表粗糙度在1～2.5 內(nèi)變化。各區(qū)、縣平均地表粗糙度由小到大依次為振興區(qū)<東港市<元寶區(qū)<振安區(qū)<鳳城市<寬甸滿族自治縣，但各地區(qū)平均地表粗糙度差異并不明顯。

4 結(jié)論

（1） 丹東地區(qū)出露的花崗巖成分主要為二常花崗巖和黑云母二長(zhǎng)花崗巖，白堊世時(shí)期其巖漿活動(dòng)最為頻繁、強(qiáng)烈。

（2） 研究區(qū)內(nèi)高程變化范圍為0～1 323 m，整體呈現(xiàn)由東北向西南遞減的特點(diǎn)。丹東市地形起伏度變化范圍為0～423 m，區(qū)域平均地形起伏度為97.4 m。綜合丹東市海拔高度與地形起伏度，丹東市陸地基本地貌形態(tài)主要為低海拔丘陵，其次為低海拔臺(tái)地、低海拔平原和小起伏低山，地勢(shì)平緩，起伏較小。

（3） 研究區(qū)內(nèi)坡度變化范圍為0～66.78°，平均坡度為12.7°，坡度整體呈現(xiàn)由西南向東北逐漸增大的趨勢(shì)。坡地結(jié)構(gòu)以斜坡與陡坡為主。從坡向分布看，丹東市平緩坡（即平面）主要分布在東港市南部及東北部。其他幾種類型均分布廣泛。研究區(qū)內(nèi)地表粗糙度在1～2.5 內(nèi)變化。