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1705407790 气团主要靠基本性质——温度和湿度——及其垂直分布的一致性来识别。还要考虑一些次要性质,如云的类型、降水和能见度等。气团远离其源地以后,这些性质能保持相当长的时间——通常为几周,这些性质使此气团能够和其他气团相区别。
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1705407792 图13.6表示美洲的主要气团类型及其对应的源地和运行路径。
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1705407797 图 13.6 北美洲和南美洲气团源地和运行路线。
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1705407799 地理学与生活(插图第11版) [:1705395625]
1705407800 自然资源区
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1705407802 (见第161页“煤炭”)
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1705407804 人们赖以生存的、分布不均的资源,理所当然地成为属于地球科学的地理学感兴趣的主题。人们编制资源区的地图,讨论原料的质量与数量。地区与工业集中的关系和物料开采对地区土地利用方式的影响,都是资源地理学研究和定义资源区所感兴趣的典型问题。
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1705407806 然而,我们通常都把那些资源区看作可观察到的地表现象的符号,就好像一个油田被莫明其妙地像一个土壤区或林区那样揭示为一个二维的区域。大多数矿藏是地下的三维区域这一点却被忽视了。除了面积的特性可用以划定区域界线和描述地表现象以外,地表以下的区域又将其特殊性加入到区域定义问题之中。例如,这些资源除了表面的周界以外,还有上界和下界。还可能有与地面景观不一致的内部地形。地下部分的关系——例如矿物分布及其与围岩的关系,或地下水的数量与运动对矿物的影响——对于了解这些特殊而真实的区域是至关重要的。下面引述宾夕法尼亚州东北部斯库尔基尔(Schuylkill)无烟煤区的例子有助于表明地下区域的性质。
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1705407808 斯库尔基尔无烟煤区⑥ 
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1705407810 在产无烟煤的乡间旷野的地表上,没有任何迹象表明地下存在着煤层与互层岩石、板岩和耐火黏土组成的同样崎岖的地形,最厚处垂直总深度达到900米。不过地表景观的形成本质上也是由斯库尔基尔地区的区域范围、其地层扭曲程度以及其含煤特性所决定的。该地区一个县的史料称:“无烟煤地区的自然特征是一片旷野,展示着一系列奇特的平行峻岭与深谷,就像平坦岸滩上一排排起伏的拍岸浪一般。”地表和地下地形都反映了煤层沉积后地层的强烈褶皱,无烟(硬)煤是原先的烟煤层碳化而形成的。随后河流和冰川侵蚀掉了多达95%的无烟煤沉积,并使那些残留的煤层以不连续的形式存在,分布在像斯库尔基尔那样界线分明的旷野中,构成一个断续地绵延470平方千米的区域实体(图13.7)。
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1705407815 图 13.7 宾夕法尼亚州东北部无烟煤区因形成其的地质事件而界线分明。
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1705407817 斯库尔基尔地区地下不规则的地形意味着整个无烟煤地区最陡峭倾斜的煤矸互叠层(图13.8)明显地出露在山坡上和河谷旁。这些出露早在1770年就使人们知道煤层的存在,不过直到1795年斯库尔基尔无烟煤才首次被当地铁匠所使用。尽管1815年之前无烟煤曾用于斯库尔基尔河一带的电线厂和轧钢厂,1830年以前该地也曾用它生产蒸汽,但其仍被斥为不能点燃的“石煤”或“黑石头”,因而找不到现成的商业市场。
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1705407822 图 13.9 斯库尔基尔运河,如照片中的利哈伊(Lehigh)运河一样,1825年以来为无烟煤地区煤炭资源输往市场提供了出路。(© Elizabeth J. Leppman)
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1705407824 直到1825年斯库尔基尔运河开通(图13.9),为这种燃料和新近落户该地区的工业产品提供了通向快速扩张的外部市场的通道,该地区的地下资源才开始影响当地人的生活模式。日益增长的需求诱发了采煤业的繁荣,导致容易开采的裸露煤矿的耗竭,进而当地人开始进行更艰辛而危险的地下开采。
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1705407829 图 13.8 斯库尔基尔煤层的深部褶皱使开采费用高昂。猛犸煤层深度达地下450—600米。
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1705407831 早期的开采方法很简单:只须从裸露煤矿上采掘,通常略微倾斜地掘进以便自然排水。无须、实际上也未曾考虑过打深井,因为无人指望深层无烟煤的存在。后来在已知裸露上已不能再采到煤炭,就向下挖掘一个9—12米深的小坑;当坑中煤炭和积水不能安全地用卷扬机提升到地面时,就放弃旧坑开采新坑。最后竖井开采成为必须,即从地表开凿一条垂直通道穿透一个或多个煤层;有了竖井,就认识到煤层厚度、岩石与黏土互层的性质、瓦斯的存在以及地下水运动之间复杂的相互关系。
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1705407833 斯库尔基尔地区地下有一个三维利用模式。煤层的构型和变化不定的厚度要求开采活动集中在某些地方。由于岩层的交叠和极端的褶皱,可采煤层在任何垂直或水平断面上都不是均质的。开采还受到竖井位置和巷道构筑的进一步限制,而这些又受制于矿山所有制结构和煤层的厚度。一般说来,厚度小于0.6米的煤层就无法被开采,而理想厚度——15米——仅见于该区的猛犸煤层。
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1705407835 夹层中易碎的岩石增加了采煤的风险,提高了冒顶防护的费用。虽然斯库尔基尔矿山瓦斯不多,但是留作矿山支护的煤柱崩塌可能释放瓦斯,这就必须有高于为矿工提供最低限度通风换气要求的更复杂的通风系统。无烟煤开采工作面上经常有水,开采作业时必须经常抽水或排水。河流下面地层的坍塌可能造成突发性水灾。
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1705407837 斯库尔基尔地下无烟煤区域在自然与文化特色分布上表现出一种复杂模式,同时展现了各种现象之间的相互关系模式,比如寻找伟大并引人瞩目的地理分析与纯粹的地表区域之间的联系。
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1705407839 地理学与生活(插图第11版) [:1705395626]
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