论文部分内容阅读
自然地理环境是由地形、气候、水文、生物、土壤等要素组成的，这些要素以物质和能量交换为基础，它们之间相互影响、相互作用，构成了一个有机的整体。研究元素的迁移富集可以从本质上了解地理环境的整体性和其内在联系。所有影响元素迁移富集的外部物理化学条件均受区域自然地理环境(地形、气候、水文、生物、土壤等)的制约。其中气候对地理环境中元素迁移富集的影响最为明显，主要表现为两个最重要的气候因子--热量与水分，它们之间的配合状况直接影响着化合物化学变化的强度和速度Ⅲ。
而地形对气候的影响极为明显，如山脉对气流有阻挡、抬升作用，往往在向风一侧，随着海拔的升高，气温下降，并在一定的海拔高度下降水增多；在背风一侧，空气下沉增温，降水减少，出现焚风，形成雨影；在某些盆地，因盆底山顶昼夜受热不同，形成山谷风[2]。
此外，一个地区的地形决定着该地区的流域和水系，影响到水位、流量等水文特征，影响到栖息生物的种类利数量，并且对土壤成分也会产生影响，进而影响到各种风化作用的速度、强度和规模，其结果造成了各种元素的机械迁移、物理化学迁移及生物迁移。因此，地形直接或间接地影响着地理环境中元素的迁移富集。
基于DEM的数字地形分析是在数字高程模型的基础上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术，是DEM应用的核心内容[3]。本研究以新疆哈密地区的荒漠地带为试验区，以ArcGIS9.3为平台，进行了基于DEM的空间分析，包括由DEM提取高程、坡度、曲率、起伏度、切割度等地形分析和提取河网、积水流域等水文分析；在此基础上，将得到的栅格数据与研究区的矿床数据、水系沉积物地球化学测量数据叠加，通过分析地形特征与元素丰度的相关性来研究地形对元素表生行为的影响。重点研究的地球化学元素为亲铜元素中的Cu、Zn、Pb。
研究过程中，利用Visual Studio2008，基于两个著名的国外免费开源的库LibTIFF和LibGeoTIFF编制了VC++程序，实现了GEoTIFF格式DEM的读写、显示、地形信息提取、元素迁移距离计算、化探数据处理以及绘制各类图件(散点图、条形图、曲线图)实现地形因子、元素丰度(比)、元素迁移距离等因素之间关系的可视化等功能，为探讨荒漠地区地形对地球化学元素迁移富集的影响提供了重要信息。
研究工作取得如下结果：
(1)元素丰度的比值与高程之间具有较明显的关系，如Cu/(Zn+Pb)比值随高程的增大而降低，且在高程较大和较小的地区各具有一个周期。
(2)元素丰度的比值与坡度之间具有较明显的关系，如Cu/(Zn+Pb)比值随坡度的增大而降低，在低坡度地区(坡度<21°)这种趋势更明显。
(3)元素丰度的比值与地形曲率之间具有较明显的关系，如Cu/(Zn+Pb)比值随地形曲率的增大而降低。在曲率接近0的地段地段相对较高，在低曲率地段相对较低，在高曲率地区变化较大。
(4)元素丰度的比值与地形起伏度之间具有较明显的关系，如Cu/(Zn+Pb)比值在地形相对较平缓的情况下，随地形起伏度的增大而降低低，在地形起伏度大的地区变化较大。
(5)元素丰度的比值与地表切割深度之间具有较明显的关系，如Cu/(zn+Pb)比值随地表切割深度的增大而降低。
(6)元素丰度随迁移距离的增大一般都呈下降趋势，下降趋势越迅速越明显，表明元素越难迁。
(7)元素丰度比值随迁移距离的增大呈现不同的变化趋势，反映了相同的环境下不同元素迁移的相对难易程度。