第三节 圈层相互作用案例分析——剖析桂林“山水”的成因教学设计案例

第三节

圈层相互作用案例分析——剖析桂林“山水”的成因

一、认识喀斯特地貌

1．喀斯特

是指石灰岩地区的地貌、水文现象和景观。

2．喀斯特作用的本质

含有CO2的水对可溶性岩石的溶蚀和淀积作用。化学过程如下：

(1)溶蚀作用：

CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2。

(2)淀积作用：

Ca(HCO3)2＝CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。

3．喀斯特地貌的发育条件



岩石(1)岩石透水性：岩石空隙和裂隙的发育程度越高，

透水性越好溶蚀力：取决于水中所含二氧化碳、有机酸和

无机酸的数量，以及水的流动性强弱(2)水流动性：取决于大气降水、地面坡度以及岩石

裂隙的类型与连通性4．喀斯特地貌的分类

可溶性：最主要的可溶性岩石是碳酸盐类

(1)地面喀斯特地貌：包括峰林、峰丛、孤峰、溶蚀洼地、落水洞等。

(2)地下喀斯特地貌：溶洞、地下河、石钟乳、石笋、石柱等。

二、剖析桂林“山水”的成因

1．岩石条件

石灰岩厚度大，岩性纯，空隙和裂隙发育广泛，岩石的可溶性、透水性都很好。

2．气候条件

位于我国亚热带湿润区，气候温暖，降水充沛。

3．水文条件

地势有利于地表水和地下水的形成与富集，漓江南北纵贯，水的流动性好。

4．生物条件

旺盛的生命活动和土壤中有机质的积累，导致土壤和流水中有机酸的含量较高。

知识点一认识喀斯特地貌

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情景导入先思考

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材料

某洞穴剖面景观示意图。

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(1)图示地貌在我国四大高原中有广泛分布的是什么高原？形成该地貌的作用有哪些？

提示：云贵高原。溶蚀、淀积作用。

(2)我国西北地区能否形成这种典型的地貌，为什么？

提示：不能。该地貌为喀斯特地貌，其形成条件之一就是水分充足，而我国西北地区气候干旱，降水少。

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核心要点掌握好

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一、喀斯特作用的基本条件

喀斯特作用的进行主要取决于岩石的可溶性和水的溶蚀能力，岩石的可溶性越大，水的溶蚀能力越大，喀斯特作用越强烈。喀斯特作用的深入程度则主要受岩石的透水性和水的流动性影响。具体影响因素如下表所示：

影响喀斯特作用的因素

岩石的可溶性

岩石的透水性

水体成分及溶蚀力

岩石成分，如石灰岩、白云岩

空隙、裂隙大，透水性强

二氧化碳含量多，溶蚀力强

有机酸含量多，溶蚀力强

无机酸含量多，溶蚀力强

大气降水多，流动性强

水体流动性

地面坡度大，流动性强

岩石裂隙大，流动性强

裂隙连通性好，流动性强

二、喀斯特地貌的代表形态及成因

喀斯特地貌在地表和地下的形态各不相同，其成因也不同，具体分析如下表所示：

水的流动性越强，水的溶蚀能力越强；反之则越弱

水中所含二氧化碳、有机酸、无机酸数量越多，水的溶蚀力越强；反之则越弱

对喀斯特作用的影响

岩石的可溶性强，喀斯特作用强；反之则弱

类型

形态

石芽→石林→峰林峰成因

地面喀斯特地貌

丛→孤峰→残峰

溶沟→溶蚀洼地→溶蚀谷地

落水洞

溶蚀

地下喀斯

特地貌

溶洞、地下河

石钟乳、石笋、石柱

淀积

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应用体验不可少

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喀斯特作用中的溶蚀和淀积作用的化学过程是：

①CaCO3＋CO2＋H2O＝Ca(HCO3)2，

②Ca(HCO3)2＝CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。

据此回答1～3题。

1．地面喀斯特地貌的形成主要与哪一过程有关？(

) A．①

C．②

2．反应②发生的基本条件是(

) ①水中的CO2含量增多

②压力升高

③温度降低

④压力降低

⑤温度升高

A．①②

C．③④

B．②③

D．④⑤

B．①②

D．部分①，部分②

3．有利于①②反应进行的条件是(

) ①岩石的可溶性强

②岩石的透水性强

③水的流动性好

④岩石的空隙、裂隙大

A．①②

C．③④

B．①②③

D．①②③④

解析：1.A

2.D

3.D

第1题，地面喀斯特地貌主要是化学溶蚀作用形成的，化学方程式①反映了这一过程。第2题，方程式②反映了化学淀积作用，其反应的基本条件是压力降低，温度升高。第3题，①②表示了喀斯特地貌的形成过程，影响其反应进行的条件包括岩石的可溶性、透水性和水的流动性等因素。

知识点二剖析桂林“山水”的成因

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情景导入先思考

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徐霞客在考察了广西、贵州、云南后，对这一带发育的峰林地貌作了总结：“峭峰离立，分行竞颖”，“磅礴数千里，为西南奇胜”。他还指出这“磅礴数千里”的喀斯特地貌，并不是一成不变，而是各省有各省的特点：广西之山的特点是“有纯石者，有间石者，各自分行独挺，不相混杂”；云南之山，“皆土峰缭绕，间有缀石，亦十不一二，故环洼|

为多”；贵州之山，“则介于二者之间，独以逼耸见奇”。又说：云南之山“惟多土，故多壅流成海，而流多浑浊”，广西“惟石，故多穿穴之流，而水悉澄清”，至贵州则“介于二者之间。”

(1)喀斯特地貌为什么在我国的亚热带地区最典型？

提示：水对可溶性岩石的化学反应速度随着温度的升高而加速，所以我国南方的亚热带地区的溶蚀速度比北方快；再加上南方的热带、亚热带地区的生物化学作用较强，土壤中二氧化碳的含量比温带要高几倍，经土壤进入水中的二氧化碳就多，所以喀斯特地貌典型。

(2)西南地区喀斯特地貌发育的主要自然条件是什么？

提示：岩石条件：原为海洋，沉积形成了大量的石灰岩，地壳活跃，升降明显；气候条件：亚热带季风气候，气候温暖湿润，有利于地表水和地下水的形成与富集；生物条件：气候条件有利于生物的生长，导致土壤和流水中有机酸含量高，所以喀斯特地貌发育。

(3)文中“壅流成海”的“海”是指什么，“流多浑浊”的形成原因是什么？

提示：湖泊。“惟多土”即泥沙入河流，水变浑浊。

(4)文中“穿穴之流”是指什么？

提示：地下暗河。

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核心要点掌握好

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剖析桂林“山水”的成因

以桂林“山水”的成因来理解陆地各圈层的整体性：

喀斯特

圈层

作用条件

自然要素

条件和环境特征

原为海洋，石灰岩大量沉积；后抬升成为陆地，石灰岩石的

岩石圈

可溶性

岩石条件

石灰岩厚度大，岩性纯，空隙和裂隙广泛发育，透水性、可溶性好

大气圈

气候条件

位于亚热带湿润区，气候温暖，降水充沛

地势东、西、北部高，中、南部低，利于地表水、地水的

溶蚀力

生物圈

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应用体验不可少

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生物条件

和流水中的有机酸含量较高，水的溶蚀力强

水圈

水文条件

下水的形成与富集，漓江南北纵贯，水的流动性强，侵蚀作用强烈

亚热带气候利于生物生长和土壤有机质的积累，土壤岩广布

桂林地区的自然

桂林山水是北起兴安，南到阳朔的绵延100多千米的山水风光的代名词。据此完成1～2题。

1．下列是对桂林山水自然景观形象描述的是(

) A．“人在水下走，船在天上行”

B．“远看是山，近看是川”

C．“一山有四季，十里不同天”

D．“青莲出水，碧莲玉笋世界”

2．关于桂林山水成因的叙述，不正确的是(

) A．石灰岩厚度大，岩性纯，空隙和裂隙发育

B．气候炎热多雨，地表水和地下水丰富

C．流水沉积作用强烈，淀积沉积地貌发育

D．土壤和流水中有机酸的含量较高

解析：1.D

2.C

第1题，“青莲出水，碧莲玉笋世界”是徐霞客对桂林山水的形象描述。第2题，桂林山水是岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的结果，是含有二氧化碳的水对可溶性岩石的溶蚀和淀积作用形成的。

古往今来，“桂林山水甲天下”不知唤起了多少人对桂林山水的神往。读图回答1～3题。

1．图中属于地面喀斯特地貌的是(

) A．①②③

C．①②④

B．②③④

D．①③④

2．图中景观主要与喀斯特淀积作用有关的是(

) A．①

C．③

B．②

D．④

3．景观④的代表性喀斯特地貌形态有(

)

A．石芽、漏斗、落水洞

C．天生桥、石林、洼地

B．石钟乳、石笋、石柱

D．溶洞、地下河、峰丛

解析：1.A

2.D

3.B

第1题，从图中可以看出漓江风光、象鼻山、峰林都是典型的地面喀斯特地貌；地下“神宫”是地下喀斯特地貌。第2题，由图示可知，①②③均为地面喀斯特地貌，形成原因是溶蚀作用；④是地下喀斯特地貌的钟乳石，主要是淀积作用形成的。第3题，景观④是典型的地下喀斯特地貌，包括溶洞、地下河及各种由碳酸钙淀积而成的堆积体，如石钟乳、石笋、石柱等。

4．关于影响喀斯特作用的因素，叙述错误的是(

) A．温度越高，水中CO2含量越少，溶蚀作用越弱，所以热带地区喀斯特地貌发育不如温带地区强

B．岩石空隙和裂隙的发育程度较好，喀斯特地貌越典型

C．水中含有CO2、有机酸和无机酸的数量越多，喀斯特作用越强烈

D．地表水和地下水越丰富，喀斯特作用越强烈

解析：选A

热带地区虽然水中CO2的含量少，但是由于热带雨量充沛，水循环快，气温高，植物分泌出有机酸，这些都加速了喀斯特作用的过程，因而热带地区喀斯特地貌发育很好。

下图为我国第五套人民币20元票样图。读图，回答5～6题。

5．此人民币票样，展示的是我国何处景观(

) A．九寨沟风光

C．泰山风光

B．桂林山水

D．长白山天池

6．下列对该处景观成因的叙述，错误的是(

) A．石灰岩广布，岩性纯，所以岩石的可溶性、透水性好

B．位于我国热带湿润地区，全年降水丰沛

C．气候利于生物生长，导致土壤和流水中有机酸含量高，为其形成创造了条件

D．与该地岩石条件、气候条件、生物条件密切相关

解析：5.B

6.B

第5题，图中所示为桂林的峰林地貌和漓江。第6题，桂林地区位于我国的亚热带地区。

读喀斯特地貌示意图，回答7～8题。

7．关于图示各部位地质作用的叙述，正确的是(

) A．5为地下河，因淀积作用而成

B．6和7两个小地貌均为侵蚀作用而成

C．1和4两个小地貌均为流水溶蚀侵蚀而成

D．2和3之间是断层，为地壳运动而成

8．图中6和7像年轮一样成为环境变化的记录器，环境要素的变化会形成粗细不等的节，下列说法正确的是(

) ①粗大的节往往代表低温少雨的年份

②细小的节代表降水较少的年份

③粗大的节代表植物茂盛的年份

④细小的节代表土壤发育良好的年份

A．①②

C．②③

B．②④

D．③④

解析：7.C

8.C

地下河是在流水的溶蚀作用下形成的；图中6为石钟乳，7为石笋，是在流水的淀积作用下形成的；2、3处为裂隙，不是断层。6、7在温暖湿润的年份发育得比较快，比较粗大，在这样的年份植物生长茂盛、土壤发育良好。

读我国某地河流发育示意图，回答9～10题。

9．该类河流地貌主要分布于(

) A．东北地区

C．云贵高原

B．青藏地区

D．长江中下游平原

10．该地貌分布区农业发展面临的主要问题是(

) A．地表缺水

C．咸潮危害

B．土地次生盐碱化

D．洪涝灾害

解析：9.C

10.A

第9题，图示地貌位于石灰岩地区，多地下暗河，为喀斯特地貌，主要分布于我国的云贵高原。第10题，喀斯特地貌分布区，由于地表水下渗，多形成地下暗河，往往造成地表灌溉水源不足。

一、选择题

下面是云贵高原形成与发育过程示意图。读图完成1～2题。

1．从上图中可以看出，云贵高原的形成发育过程中(

) A．内力作用为主导因素

B．外力作用为主导因素

C．内外力共同作用，不同时期，内外力都有可能成为主导因素

D．以上说法都不正确

2．贵州素有“八山一水一分田”的说法，人均耕地不足，石漠化现象突出，造成石漠化的主要原因是(

) ①降水丰富

②不合理的农业活动

③土层薄，水土易流失

④地表干燥度大

A．①②③

C．②③④

B．①③④

D．①②④

解析：1.C

2.A

第1题，结合四幅示意图分析可知，云贵高原形成初期，内力的隆起作用起主导作用；后期流水的侵蚀作用对形成目前云贵高原崎岖的地形起主导作用，所以C项正确。第2题，贵州地处季风气候区，降水丰富，流水侵蚀作用强，石灰岩地区土层薄，地势起伏大，水土易流失，再加上人类不合理的农业活动对植被的破坏严重，导致水土流失严重，石漠化现象突出，所以A项正确。

自然界鬼斧神工，形成了许多天然的“桥”，下面是由侵蚀作用形成的几座“天生桥”。读图回答3～4题。

3．以上“天生桥”所在地区水土流失最严重的是(

) A．①

B．②

C．③

D．④

4．喀斯特溶蚀桥的形成与下列哪些物质循环有关(

) ①地壳物质循环

②碳循环

③水循环

④生物循环

A．①③④

C．①②③

B．①②④

D．①②③④

解析：3.A

4.D

黄土桥主要分布在黄土高原地区，该地区水土流失严重；海蚀桥主要分布在基岩海岸地带，是海浪侵蚀的结果；喀斯特溶蚀桥主要出现于石灰岩广泛分布地区，是常见的喀斯特地貌，其形成与地壳物质循环、碳循环、水循环、生物循环都密切相关；风蚀桥则是分布于干旱地区，风力侵蚀严重。

下图表示我国某地地形发育示意图。读图，回答5～6题。

5．图中甲地反映的地形主要分布在我国的(

) A．黄土高原

C．内蒙古高原

B．云贵高原

D．青藏高原

6．下列选项中，描述该地区景观的是(

) A．不识庐山真面目，只缘身在此山中

B．会当凌绝顶，一览众山小

C．山在两岸走，人在画中游

D．一片孤城万仞山

解析：5.B

6.C

图中显示甲地为高原地形，分布有溶洞地貌，说明是喀斯特地貌区，主要分布在我国的云贵高原。著名的桂林山水景观即为喀斯特地貌形成的。

右图为我国南方喀斯特地区一处地貌，读图回答7～8题。

7．图中石林的形成原因是(

) A．风力侵蚀作用

B．岩浆作用

C．流水溶蚀作用

D．变质作用

8．下列有关叙述，正确的是(

) ①岩石的透水性越好，喀斯特地貌发育越典型

②气候越湿润，喀斯特地貌的发育程度就越好

③气温愈高，愈有利于喀斯特地貌的发育

④喀斯特地貌与生物活动没有关系

A．①②④

B．②③④

C．①②③

D．①③④

解析：7.C

8.C

第7题，我国西南地区有大量的石灰岩分布，长期受流水的溶蚀作用而形成喀斯特地貌。第8题，水的溶蚀作用不仅取决于水中二氧化碳的含量，而且与水中有机酸与无机酸的浓度有关，而水中酸性物质含量与生物的活动密切相关。

二、综合题

9．某地理课题组为完成“喀斯特地貌发育机制的研究”采取了以下设想，据此回答问题。

设想一：气候是我国南北方喀斯特地貌发育差异的主导因素为论证这一设想，课题组在我国三个石灰岩(CaCO3)分布区采样，获取如下数据：

地区

广西中部

湖北三峡

河北西北部

降水时间分布

相对均匀

中等

集中

年降水量/mm 1 500～2 000 1 000～1 200 400～600 年平均气温/℃

20～22 12～15 6～8 年溶蚀率/(mm/年) 0.12～0.3 0.06 0.02～0.3 (1)分析解释年降水量、年平均气温与年溶蚀率之间的内在关系。

设想二：植被、坡度对地下喀斯特地貌发育有一定程度的影响，课题组根据植被覆盖率、坡度与地下岩溶地貌发育程度的相关数据画出了如下坐标图：

(2)分析解释植被覆盖率与地下喀斯特地貌发育程度关系曲线的形成理由。补充坡度与地下喀斯特地貌发育程度的关系曲线。

(3)为什么在我国北方的深厚石灰岩分布区没有形成像桂林那样的“山水”？

解析：降水量大，温度高，植被覆盖率高，有利于喀斯特地貌的发育，反之不利于喀斯特地貌的发育。我国北方没有形成像桂林那样的“山水”主要是因为北方水热条件差，生物量少。

答案：(1)年降水量大、分布均匀促使了石灰岩受溶蚀的时间长，年溶蚀率大；年平均气温高，水中二氧化碳含量高，加快了石灰岩的溶蚀。

(2)植被覆盖率高，减弱了地表径流，加快下渗量，从而促进了地下岩溶地貌的发育；同时植物根系排放的酸性物质也有利于石灰岩的溶蚀。画图：

(3)①北方热量较差，降水较少；②北方生物量少，土壤和流水中有机酸含量较南方低；③北方石灰岩分布区流水的侵蚀、溶蚀作用都比南方弱。