地理实践力是课程标准制定的地理四大核心素养之一,也是地理教师的必备素养。为了增强工作室成员的地理实践力素养,2023年7月31日至2023年8月12日,扬州市邗江区初高中地理名师工作室参与了全国地理教师“环祁连山,穿越柴达木盆地、河西走廊”研学活动。
8月3日研学地点是荒漠戈壁、水上雅丹、国道315U型公路、西台吉乃尔湖,当天的行程结束后,团队就以下问题做了深入研讨:
研讨问题1:今日沿途荒漠戈壁的植被越来越少,利用形色、花伴侣APP识别三种以上荒漠植被,并指出其生长习性和利用价值。
研讨结果:
●柽柳
习性:柽柳是较为耐旱耐高温的绿植,对土质要求不高,对荒漠气侯和高温气候具备很高的适应力。这是较为喜爱光照的植物,不太耐阴。
价值:①药用价值。柽柳有疏风散寒、解表止咳、升散透疹、祛风除湿的功效。②经济价值。可作薪炭柴,亦可作农具用材。其细枝柔韧耐磨,多用来编筐,坚实耐用;其枝亦可编耱和农具柄把。③环境价值。柽柳是泌盐植物,可以将吸收的盐分排出,排出的盐分晶粒落到地面遇水变干后会形成一层坚硬的“壳”,从而抵挡风沙。柽柳是最能适应干旱沙漠生活的树种之一,它不怕沙埋,被流沙埋住后,枝条能顽强地从沙包中探出头来,继续生长,所以,是防风固沙的优良树种。④景观观赏价值。增加戈壁滩地表景观美观性。
●芦苇
习性:芦苇是多年生水生植物,花果期8~12月,常生长于江河湖泽、池塘沟渠,繁殖能力强,根茎块十分发达,对水分适应能力很强,具有深水耐寒、抗旱、抗高温、抗倒伏的优点。
价值:①经济价值,可以做薪柴耐。②环境价值,芦苇耐盐碱存活阈值为1%,在pH值6.5~9的土壤都能正常生长,对NaHCO3溶液耐受性强。因此,可以在戈壁滩滩涂广泛种植,固水固沙,保护戈壁滩地表环境。③景观观赏价值。
●骆驼草
习性:骆驼草又称骆驼刺、芨芨草,性喜光、强健耐寒、耐旱、耐贫瘠土壤,喜欢沙漠地带或通气、排水良好处。骆驼刺主要采用种子和根系无性繁衍。
价值:①药用价值。主要医治痢疾,腹泻,腹胀痛。②骆驼刺的饲用价值高,骆驼四季喜食,霜打后更喜食;春季鲜草,牛较喜食;山羊和绵羊在返青、秋季结实和冬季枯黄后较喜食。③骆驼刺在防止土地遭受风沙侵蚀方面也具有非常重要的作用。
主讲人:左晓媛
研讨问题2:今日沿途野外观察,分享拍摄的照片和观察,探究类“昂头的鲸鱼、海豹”雅丹地貌的长条形土墩陡高坡侧和缓地坡侧哪个是迎风坡?并分析其成因。
研讨结果:
主讲人:金舒意
研讨问题3:网红315国道“U”型公路,每年都有拍照出交通事故的游客,探究事故多发的原因,并分析一旦发生交通事故,很难得到及时治疗的原因。
研讨结果:
容易发生事故的原因:①格尔木区域的315国道,由于特殊的地理环境与长下坡造成的视觉落差,使很多人冒险在此停留拍照。成为了网红公路,知名度较高,吸引较多的游客。由于U型公路长,停车随意性比较大,难以管理游客,很难及时阻止和疏散拍照的游客。②315线国道起点为青海西宁,终点为新疆喀什,是连接两个省份的重要通道,因此路上来往的车量较多,尤其大型货车,加上路途遥远,休息站距离比较长,驾驶员容易出现疲劳驾驶。③U型谷有一部分视野盲区,不容易察觉坡对面的情况,下坡很难及时刹车,加上游客有侥幸心理,觉得司机能及时看到,就容易出现交通事故。所以在长下坡路段,且长途运输的重型车辆较多、车速较快,随意停车拍照会造成交通拥堵与安全隐患。
救援困难原因:①部分路段无通讯信号,一旦有交通事故,救援相对较为困难。②这里地处柴达木腹地,相距格尔木、德令哈市区近百余公里,一旦有交通事故,救援相对较为困难。③医疗设备,技术相对落后,加上高原反应,救援难度更大。
主讲人:王姣
研讨问题4:通过野外观察,利用照片或视频,用2种方法判定乌素特水上雅丹附近的盛行风向。探究乌素特水上雅丹地貌的形成过程,并分析其未来逐渐消亡的影响因素。
研讨结果:
雅丹地貌:干旱地区,河湖相土状沉积物所形成的地面,经风化、侵蚀作用,形成与盛行风向平行的风蚀土墩(垄脊)和风蚀凹地(沟槽)相间排列的地貌组合。
乌素特水上雅丹附近盛行风向的判断方法:①沟槽垄脊的走向与风向平行,结合雅丹地貌“迎风面陡、背风面缓”的特点,可以判断盛行风向为西北风;②结合影子朝向和雅丹地貌“迎风面陡、背风面缓”的特点判断。
雅丹地貌的形成和发育过程大都具备以下三大条件:①物质组成:通常为河湖相泥质、沙质和粉沙质沉积物,夹杂砾石薄层,这些沉积物没有固结成岩,容易被风和流水侵蚀。②内力作用:地壳抬升,使河湖相沉积物整体抬升,为雅丹地貌的形成创造良好的地势条件。③外力作用:包括流水作用和风力侵蚀作用。此外,重力的崩塌作用以及垂直节理也对雅丹地貌的形成起重要作用。
乌素特水上雅丹的形成过程:①古湖演化阶段。中新世时期,这里是一片古湖,气候相对温暖干旱,接受着来自东北方向赛什腾山的碎屑物质的沉积,形成了一套湖相和湖泊三角洲前缘相的碎屑沉积。②雅丹形成阶段。青藏高原隆升,这里受挤压变形产生西北向褶皱,气候越来越干旱,古湖逐渐萎缩,失去了碎屑物质的供应,湖泊沉积物广泛暴露于地表,在一些隆起区开始发育古雅丹。 在流水侵蚀和强劲的东亚季风作用下,上覆地层不断被剥蚀,逐渐形成现今所见的雅丹地貌。③湖水入侵阶段。气候转向温暖湿润,源自南部昆仑山冰川融水的那棱格勒河自南向北汇入之前已干涸的东、西台吉乃尔湖和鸭湖,湖泊周缘部分雅丹浸泡于水中,形成水上雅丹。④人类活动影响阶段。近些年来,人类采盐活动阻断了流往东、西台吉乃尔湖的河道,河水集中汇人鸭湖,致使原先陆地上大量雅丹浸泡在水中,呈现为目前奇特壮观的水上雅丹景观。其间,2010年7月,那棱格勒河发生特大洪水(气候异常,冰川融水和降水异常增多导致),采盐企业在东、西台吉乃尔湖抢险救灾,分别修筑数十公里长堤封堵入湖通道,于是超过5亿立方米洪水滞留鸭湖形成世界罕见的乌素特水上雅丹。
乌素特水上雅丹未来逐渐消亡的影响因素:【从较小的时间尺度来看】①在全球气候变暖的背景下,高山冰川融水增多,湖面水位上升,逐渐淹没低矮的雅丹体;②岩层裂隙中水体冻融风化作用,加剧岩层破碎;③雅丹体底部长时间受湖水浸泡,岩层软化,加上湖面波浪侵蚀和风力差异化侵蚀,长期持续在重力作用下,岩体易崩塌,从而也会加速水上雅丹衰亡。【从较大时间尺度看】水上雅丹的形成得益于发源于南部昆仑山冰川融水的那陵格勒河径流补给,随着全球进一步变暖,冰川最终全部融化,失去补给水源,湖泊逐渐萎缩,没有水,自然不能在称之为水上雅丹了。
主讲人:廖佳丽
研讨问题5:乌素特水上雅丹修建了高大的观景台,评价其对游客旅游体验的利和弊。
研讨结果:
利:①增加高度、游客可以登高望远,扩大游客的视野,增强游客的体验感:从高处看去,晴天的水上雅丹在太阳的照射下显得格外清晰,近处是蓝色的湖水,而远处则是粗狂的雅丹地貌,风吹过的时候,会有淡淡的凉意席卷而过。②在观景台上拍摄日出國、日落口、雅丹地貌等景观也会比较方便,容易出大片,增强游客体验感。③利于游客找到归属感和方向:在茫茫的水上雅丹游玩时,高大的景观台像灯塔一样利于游客找到归属感,此外,高大的观景台可为游客导航。
弊:①如果遇到大风,可能会威胁游客的安全,影响游客的体验感。②观景台容易招蚊子,影响游客的体验感。观景台一楼有一些商铺,这里还是景区的第四站,游客乘坐区问车的地方,人比较多;二楼观光游客比较多,极易招蚊子,降低游客的体验感。
主讲人:王灵丹
小组成员在乌素特水上雅丹地质公园门口的合影
研讨问题6:西台吉乃尔湖一个以卤水为主的特大型锂矿床。被 G315国道从湖中穿过,把湖水分开成两个双色湖。探究国道315为何从湖中而过而非绕行湖滨原因,并分析该地锂矿开采可能遇到的困难。
研讨结果:
这条公路的名字叫盐壳公路,这片湖的名字叫做西台吉乃尔湖。湖中的这段315国道,完全变成了景观大道,道路两边的湖水在阳光下还呈现出不一样的颜色,一边蓝色,一边绿色,惊艳无比。
国道315湖中而过的原因:①从湖中穿过可以从湖中取盐铺路,就地取材成本低。②湖水盐度高,路基的盐不易被溶解。数据显示,柴达木地区每年的降水量为17.8mm,年蒸发量为 2505mm,高浓度卤水蒸发易结晶,用盐铺路不易被溶解。③盐壳承重能力强。数据最深的厚度60米,承载能力能够达到每平方米60吨。④穿湖而过距离短,可以缩短运输距离和时间;相反,绕行湖滨路途远,增加了运输距离和时间。
西台吉乃尔湖是硫酸镁亚型盐湖,富含、硼、锂等许多化学成分。锂盐提纯以纯化得到氢氧化锂、碳酸锂为标准。近年来,随着我国大力推进新能源汽车战略,锂作为动力电池的重要组成部分,其需求在不断上升。然而,我国在锂资源方面的对外依存度超过70%,在价格等因素的影响下非常受制于人。锂作为我国重要的战略资源,能够自给的重要性不言而喻,必须摆脱对进口的依赖,大力开发国内锂资源。相关数据显示,我国有81.5%的锂资源存在于盐湖中,且成本较低因此高效开发盐湖资源,在盐湖卤水中提锂将成为我国锂资源开发的关键。我国锂资源能够占到全球锂资源量的7.1%,其中以卤水锂矿为主,占我国锂资源量的81.5%。
西台吉乃尔湖锂矿开采可能遇到的困难:①虽然盐湖提锂具有成本相对较低的优势,但由于其工艺发展较晚,远没有矿石提锂工艺成熟。②开采环境差。经济落后、运输不便、设备不够先进、气候条件差、年工作时长短。③污染环境。提炼过程需要使用强酸强碱,影响环境、腐蚀设备。④盐湖品质低。盐湖中的镁锂比是决定盐湖品质最为关键的指标,过高的镁锂比会造成提锂难度大、生产成本高等问题。我国盐湖的镁锂比远高于海外,青海盐湖镁锂比普遍高于60,而南美盐湖镁锂比均处于20以下,因为两者具有相似的离子水合半径和化学特性相似,分离它们存在一定的难度,也限制了我国盐湖提锂的发展。
因此分离盐湖卤水中锂离子与镁离子是盐湖提锂技术的关键。
近年来,随着科研人员与相关企业加大研发力度,我国盐湖提锂产业逐步形成了以沉淀法、吸附法、电析法等多工艺并存、一湖一策的格局。
沉淀法的优势在于能够充分利用西藏地区光照充足、昼夜温差大、有适宜修建盐田的粘土层等地理条件。太阳能和廉价的沉淀试剂在一定程度上也降低了开发锂资源的成本。而这种方法最大的缺点在于蒸发沉淀的过程时间长,需要12-24个月才能完成提取。
吸附法通过高锂离子选择性的吸附剂捕获锂离子,然后用洗脱剂抽离出锂离子,从而实现锂离子与其它杂质离子分离的目的。吸附法提锂生产效率高,无环境污染,工艺成熟可靠。缺点是在碳酸型盐湖使用过程中有一定局限性。
电析法在高镁锂比盐湖卤水提锂中的应用具有重要意义。通过电渗析器这种纯物理操作分离镁离子与锂离子,操作较为简单并且不污染环境。美中不足的是电析法的前期预处理系统与机器维护都增加了提锂的成本。
纳滤法通过纳滤膜来进行镁锂分离。对于高镁锂比的盐湖,纳滤膜虽然能明显降低其镁锂比,但无法使镁锂完全分离,因此常与电析法一起使用。纳滤法的提锂过程操作简单且能耗低,但由于膜污染,纳滤膜经过长期使用后,分离性能会明显下降。
萃取法指利用与卤水不互溶且密度不小于水的有机溶剂,通过萃取与反萃取得到纯锂溶液的过程。这种方法生产成本低、提锂效率高,适用于较高镁锂比的盐湖卤水提锂。但此法的生产过程易腐蚀设备管道,萃取剂的排放也会对周围环境造成一定程度的污染。
主讲人:王兴辉
研讨问题7:根据在红河谷拍野外观察,拍摄的季节性河床断面照片,您能解读出那些信息?
研讨结果:
红河谷位于青海省海西州境内都兰县香日德河,是柴达木盆地的第三条大河,因河底的石头由红色片麻岩组成,加之上游地区下雨冲刷红色页岩风化粉沙而形成棕红色河流的自然景观,故称“红河谷”。河流夹带矿物质,长年累月积累形成了干涸浅红色的河床。
我们昨天所看到的这段平行于315国道757里程碑处到780公里处之间,是自东向西顺着我们车行方向流淌的季节性河,暴涨暴落是它的本性,该河段流经相对平缓的地表。从这季节性河流的河床段面看到的信息是:①该河段较为展宽,且有一处明显向南的弯曲折转,有明显的凹岸逼近公路一侧(不符合地转偏向力作用的右蚀原理,这种情况的出现,当然是既有汹涌洪水泥流或许遇右岸相对不易侵蚀而向左侧的侧蚀,也有流速比较平缓导致的河床堆积迅猛。②是河床泥沙滞留堆积旺盛,放眼可见河道有冲积洪积物泛滥的明显链状河床迹象。③沿河床泥沙呈现很明显带状猩红色,因此也有人红河谷又被称为“大地之血流成河”。
主讲人:余奕瑶
研讨问题8:途径俄博梁无人区,有一段既有典型的风蚀雅丹地貌,又有典型的风积沙丘地貌,指出二者分布的空间位置差异,并探究二者在一起集中分布的成因。
研讨结果:
柴达木盆地是中国海拔最高的内陆盆地和沙漠分布区,地处寒冷干旱的特殊自然环境,极干旱的风力条件塑造了丰富的沙漠地貌类型,柴达木盆地的风成地貌包括风蚀地貌和风积地貌,面积约占盆地总面积的三分之一。在多种风成地貌中,以风蚀作用的雅丹地貌和风积作用的沙丘地貌为代表,二者连续分布,呈现出一系列有规律的分布格局。“雅丹”,源于维吾尔语“险峻的小土丘”的意思,俄博梁雅丹地貌群形成源于青藏高原的隆起及远古海床干涸后的不断风蚀。
俄博梁地区风蚀雅丹地貌、风积沙丘地貌分布的空间位置差异:从遥感影像图可以知道,对于柴达木盆地总体来说,风蚀雅丹主要分布在盆地北部,而风积沙丘分布在盆地的南部。对于我们途径俄博梁无人区的沿线路上来说,风蚀雅丹地貌分布在风积沙丘地貌的东部,并且在俄博梁无人区有一小段交错集中分布。
俄博梁地区风蚀雅丹地貌、风积沙丘地貌集中分布的成因:①岩石岩性。柴达木盆地的岩层是携带丰富碎屑物的强风剥蚀软硬相间的岩层,使雅丹的迎风端呈平滑的流线型,背风端逐渐变得窄而尖锐,雅丹地貌经长期风蚀,不断扩展,常成群或呈带状分布。由于风蚀作用雅丹地貌下部往往遭受较强的剥蚀,并逐渐形成向里凹的形态,剥落的碎屑物在西北风的作用下塑造出与雅丹地貌伴生的沙丘。②背斜构造。背斜构造影响雅丹的发育,风蚀发育区第三系的泥岩、粉砂岩和砂岩所构成的西北—东南走向的短轴背斜构造,岩层疏松,软硬相间,是雅丹的主体。雅丹也是沙丘形成的物质来源,沙丘与雅丹总是相伴而生,西北风携带丰富的碎屑物在背风处发育沙丘和小型的条带状沙波纹。
主讲人:丁丹
研讨问题9:茫崖翡翠湖景区门口远眺,山体上遍布清晰的流水侵蚀痕迹,与季风区山体流水痕迹远眺并不明显,探究二者景观差异的成因。
研讨结果:
这座山叫英雄岭,与东部季风区的差异主要是:①岩性基础差异。该山脉的物质基础是河湖相沉积岩(页岩,泥岩等),岩性脆弱易受风化;再加上当地昼夜温差大等气候条件,使得风化作用剧烈,因此在山上有很厚的风化残积物。②土质差异。该山脉地表土壤多沙粒,土质疏松。东部季风区土壤黏粒比重较大,不易受侵蚀。③植被差异。植被有保持水土的功能。当地地表植被稀少,地表径流流速更快,下渗更少,也就是说大部分降水都是从山坡表面顺坡而下的。对山坡表面产生比较强的侵蚀作用。东部季风区地表植被茂密,地表径流流速慢,下渗多,因此水土流失较弱。
主讲人:吴云姿
以上研讨结果是研学团队集体讨论形成,欢迎朋友们评论区留言补充。
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