12月10日晚,由通识教育部和博雅书院联合举办的“通识讲坛”第41期讲座,在顺德校区开讲,中山大学地理科学与规划学院教授高全洲给大家带来一场题为《“地”蕴奥秘,“质”探未来:从风化灾害到地质碳汇的华南探索》的讲座。讲座从红色风化壳与地质灾害、河流地貌过程与人居环境、华南地区所特有的地质碳汇三个层面展开。
红色风化壳与地质灾害
在地质学中,风化主要是指地表或接近地表的岩石,在大气、水及生物、外力的作用下,发生的物理或化学变化的过程。它会使岩石逐渐崩解、破碎或蚀变,形成松散的堆积物,为土壤的形成提供物质基础。物理风化给岩石带来矿物水平的破坏,形成巨砾、砾石、砂、粉砂;而化学风化给岩石带来元素水平上的破坏,形成黏粒(粒径小于0.002mm的土壤颗粒称为土壤黏粒)、离子、溶解硅等。
岩石经过极其漫长的化学风化作用(百万年尺度)后,能够迁移的矿物大多都发生了迁移,到被带到陆地水体和海洋中。风化壳中包括岩石风化后部分溶解流失而残留下来的碎屑和新生成的化学残余物。
华南地区的风化壳主要由铁和铝的氧化物及石英颗粒,和一些次生的硅酸盐矿物组成。红色的氧化铁和褐色的氧化铝,使土壤呈现红色或砖红色。
华南地区的红色风化壳既是灾害的载体,也是资源的依托。
一方面,红色风化壳的力学结构不稳、盐基离子(养分)贫乏。华南地区的许多地质灾害都与风化壳的性质有关。最常见的是红色风化壳地区的水土流失。红色风化壳地区如果普降暴雨,还可能发生山体滑坡、山体崩塌、山洪、泥石流等罕见的严重地质灾害。
另一方面,红色风化壳有很强的吸附作用,使其成为稀土矿床。稀土是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称。稀土的用途可太多了,它在许多现代科技领域中发挥着重要的作用。它可以用于制造各种电机、发电机、电动汽车和手机等电子设备的磁性材料;也可以用于制造激光材料,在光纤通信、医疗设备和材料加工等领域都有应用;还可以作为催化剂,用于加快化学反应速率和提高反应效率呢。除此之外呀,稀土在荧光材料、高温超导材料、电池材料、核反应堆、环保材料等方面也有着广泛的应用。
华南地区的稀土矿床主要以风化壳离子吸附型稀土矿为主。华南是我国最重要的稀土资源产地之一。
河流地貌过程与人居环境
俗话说“一方水土养一方人”,如果可以选择的话,应该人人都想选择水土好的地方居住。所以,水土好的地方很快就被占满了。后来者就只能退而求其次。
河流地貌过程对人居环境影响巨大。大的江河下游,往往是人类文明的摇篮。因为这些地区土地肥沃,水源丰富,是人类理想的居住地。珠江三角洲平原就有大量的古村落。古村落体现着流水作用对人居环境的影响。
地貌影响着人类的生活,河流改道、湖泊干涸等水文地貌变化,都极大地改变着人类的居住环境。20多年前,广州北京路修建时,挖出老砖头,发掘出埋藏的明朝街道。因为河流改道,在河流中下游的许多城市,有过被洪水淹没、房倒屋塌,洪水退却、原址重建的历史。
到了现代,由于人类改造自然的能力大大提升,通过筑堤防洪等方式,平原区建筑已不再依赖阶地,而是只要有平地皆可住人,人类的居住范围得以拓展。
华南地区所特有的地质碳汇
由于人类活动,特别是燃烧化石燃料,如煤炭、原油和天然气等,二氧化碳的排放量逐年增加,大气的温室效应也随之增强。
温室效应增强的后果并非仅仅使气温升高,而是使能量分布不均匀,让气候系统发生崩溃。冷、暖、干、湿状况在短时间小区域尺度上频繁发生。如一个城市夏天极端高温、冬天又大雪灾;有的地方连着旱大半年,然后一次下一个月雨……感觉气候系统乱了套。
现在,人类正处在工业化第三个百年的后半部分,温室效应越来越严重,碳达峰和碳中和,是摆在全人类面前的艰巨任务。
对于全球碳循环过程,不存在“永久性” 碳汇,但存在驻留时间相对漫长的碳汇,那就是地质碳汇,即通过地质过程将二氧化碳固定在岩石或土壤中,形成碳酸盐矿物、化石有机碳等。
华南地区,特别是季风型湿热地区,对全球地质碳汇做出了重要贡献。这里的化学风化过程,不仅塑造了独特的地貌景观,还促进了二氧化碳的固定。
讲座带大家探索了化学风化、红色风化壳与地质灾害的关系;帮助大家了解大江大河下游的人居环境,特别是珠江三角洲平原的古村落;以及华南地区所特有的地质碳汇。同学们不仅增长了知识,还更加深入地理解了人与自然的关系,更深刻地认识到保护地球家园、实现人与自然的和谐共生的重要意义。