Рельеф и геологические структуры 1 Глава
Стр 1 из 22Следующая ⇒ ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИИ КАК НАУКИ И ОБЪЕКТА ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ Геоморфология1 — наука о строении, происхождении, истории развития и современной динамике рельефа земной поверхности. Следовательно, объектом изучения геоморфологии является рельеф, т. е. совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба. Рельеф поверхности Земли не есть сочетание абстрактных геометрических поверхностей. Он представляет собой комплекс форм, которые имеют определенное геологическое строение и подвержены постоянному воздействию атмосферы, гидросферы и внутренних сил Земли. Поэтому изучение рельефа невозможно без четкого представления о составе и свойствах слагающих его горных пород, так же как оно невозможно без знания процессов, воздействующих на рельеф и имеющих своей причиной подвижность и непостоянство физических состояний земной коры, газообразной и водной оболочек Земли. Земная кора сама по себе не является чем-то неизменным. Она подвержена не только воздействию сил, обусловленных процессами, протекающими в атмосфере и гидросфере, но и является продуктом глубинных (эндогенных) процессов, протекающих в недрах Земли, и испытывает многообразные изменения и движения, происходящие под воздействием этих процессов. Земная кора состоит из магматических, осадочных и метаморфических горных пород, которые по-разному реагируют на воздействие внешних и внутренних сил. В. И. Вернадским введено в науку о Земле понятие «биосфера». Под биосферой понимается вся совокупность органической жизни Земли. Эта оболочка как бы пропитывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и приповерхностную часть земной коры. Составляющие ее живые организмы и мертвая органическая материя самым активным образом участвуют в формировании рельефа Земли либо непосредственно, создавая специфические биогенные формы рельефа и геологические тела, либо опосредствованно, изменяя физические и химические свойства горных пород, воздушной и водной оболочек нашей планеты.
Наконец, сам рельеф Земли, представляющий совокупность поверхностей то почти горизонтальных, то имеющих значительные уклоны, влияет на ход геоморфологических процессов. Так, в го- От греч. гэ — земля; логос — наука, учение; морфе — форма. pax и на низменных равнинах эти процессы протекают по-разному. Гипсометрия рельефа, т. е. положение того или иного участка земной поверхности относительно уровня моря, также влияет на рельефообразование, нередко обусловливая проявление таких процессов, которые не могут происходить на другом гипсометрическом уровне. Например, при современных климатических условиях появление ледников в умеренных и тропических зонах возможно только в высоких горах; ряд процессов возможен только на дне глубоких морских и океанических впадин и т. д. На основе сказанного можно уточнить понятие «рельеф». Рельеф земной поверхности, являющийся объектом изучения геоморфологии, представляет собой совокупность геометрических форм этой поверхности, образующихся в результате сложного взаимодействия земной коры с водной, воздушной и биологической оболочками нашей планеты. Поскольку в этом взаимодействии участвует земная кора и речь идет о неровностях ее поверхности, изучение рельефа немыслимо без знания внутреннего строения образующих его форм. При всей сложности взаимодействия и разнообразия рельефообразующих процессов в них всегда участвует как одна из важнейших составляющих процесса рельефообразова-ния сила тяжести, сила земного притяжения. Хотя движения масс в направлении, противоположном действию вектора силы тяжести, также возможны, и они происходят, но при этом они всегда должны ее преодолевать. Поэтому для геоморфологии одной из важнейших характеристик рельефа является уклон поверхности. Кроме того, сила земного притяжения, интенсивность проявления внешних агентов и их «набор» определяются гипсометрией
рельефа. Наконец, общий облик рельефа и характер рельефообразующих процессов зависят также от частоты смены положительных и отрицательных форм рельефа, степени их контрастности и географического положения того или иного участка земной поверхности. Таким образом, рельеф является одновременно продуктом геологического развития и компонентом (составной частью) географического ландшафта. Само положение объекта изучения геоморфологии определяет необходимость ее самых тесных связей с такими науками, как геология и физическая география. Можно сказать, что геоморфология — это типично пограничная наука. Поэтому было бы неправильно относить геоморфологию целиком к геологическому циклу научных дисциплин, так же как было бы односторонне считать эту науку исключительно географической. Следует подчеркнуть, что рельеф занимает в строении Земли особое место, являясь поверхностью раздела и одновременно поверхностью взаимодействия различных оболочек земного шара: литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Вместе с тем он'является составной частью географической среды. Поэтому наиболее плодотворное изучение рельефа и законов его развития может быть достигнуто только при изучении его во взаимодействии и взаимообусловленности со всеми другими компонентами географической среды. Этим и определяется особо тесная связь геоморофологии с физической географией и другими науками географического цикла. Геоморфология — наука историческая. Она стремится установить последовательность происходивших на Земле событий, приведших к формированию того рельефа, который наблюдается на поверхности Земли в настоящее время. В познании рельефа геоморфология использует достижения не только географии и геологии, но и многих других наук естественноисторического цикла. Так, например, поскольку Земля является планетой, геоморфология использует данные таких наук, как астрономия и космогония. В вопросах познания строения, состава и состояния вещества, участвующего в строении тех или иных форм рельефа, геоморфология использует достижения физики и химии и т. д.
Итак, геоморфология изучает строение, происхождение, историю развития и динамику рельефа земной поверхности. Цель этого изучения — познание законов развития рельефа и использование выявленных закономерностей в практической деятельности человеческого общества. ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ Рельеф земной поверхности — одно из важнейших условий обитания человека, его хозяйственной деятельности. Несомненно, что сведения о рельефе накапливались с самых ранних этапов возникновения и развития человеческого общества. Однако как научная дисциплина геоморфология начала оформляться в конце XVIII — начале XIX в., вслед за геологией, с развитием которой она тесно связана. Именно в это время появились работы, в которых давалось первое, соответствующее тому уровню знаний, научное представление об условиях возникновения и развития рельефа земной поверхности. В 1763 г. вышла в свет работа М. В. Ломоносова «О слоях зем-<ных (Прибавление второе к первым основаниям металлургии и рудных дел)», в которой он впервые выдвинул идею развития рельефа как результата взаимодействия эндогенных и экзогенных сил. Эта идея лежит в основе и современной геоморфологической науки. Ко второй половине XVIII в. относится возникновение двух противоположных друг другу учений о факторах, принимающих участие в образовании земной коры и вызывающих изменения ее поверхности,— нептунизма и плутонизма. Основателем школы нептунистов был немецкий ученый Г. А. Вернер. Взгляды Верне-нера, сложившиеся на основе наблюдений на территории Саксо- нии, где ему приходилось иметь дело преимущественно с осадочными породами, вылились в ложную концепцию, согласно которой Мировому океану приписывалась исключительная роль как в образовании горных пород, слагающих земную поверхность, так и в выработке присущего ей рельефа. Эта концепция вскоре столкнулась с противоположной ей концепцией плутонистов и вынуждена была в конце концов уступить ей. Одним из творцов плутонизма был шотландец Д. Геттон. Свои наблюдения и исследования, проведенные преимущественно в Шотландии, Геттон опубликовал в 1788 г. в книге «Теория Земли», в которой он ввел в науку понятие о геологическом цикле и рассматривал изменения рельефа как составную часть геологического развития Земли. Основоположник научной геологии Ч. Лайель в своей книге «Основы геологии» (1830) уделил значительное внимание вопросам эволюции рельефа. Он выдвинул теорию медленного и непрерывного изменения земной поверхности под влиянием процессов, действующих и в настоящее время (в области геологии это эволюционное учение получило название актуализма). Основные формы рельефа, по Ч. Лайелю, возникают как результат движения земной коры, а затем нивелируются, разрушаются под действием внешних сил. Совокупное разрушение гор под действием внешних сил получило наименование «денудация».
В 1852 г. К- Науманн впервые вводит в научную литературу понятие «морфология земной поверхности». Вторая половина XIX в. знаменуется появлением ряда работ по геологии и рельефу Земли как общего, так и специального характера. В работах Д. Дана и Э. Зюсса разрабатываются основы тектоники и структурной геологии, освещается строение планетарных форм рельефа — материков и океанов. П. А. Кропоткиным обосновывается теория материкового оледенения (1876). В работах Сюрреля, а позднее Рютимейера, С. Н. Никитина и В. В. Докучаева рассматриваются проблемы образования и развития речных долин, Д. Пауэлла — процессы плоскостного смыва и т. д. К концу XIX в. выходят в свет крупные обобщающие труды Ф. Рихтгофена, А. Пенка, А. П. Павлова, в которых систематизируются представления о строении земной поверхности, происхождении рельефа и даются попытки его классификации. Выделение геоморфологии в самостоятельную отрасль знания и появление первых научных общегеоморфологических концепций неразрывно связано с именами американского ученого В. Девиса (1899) и немецкого исследователя В. Пенка (1924). В. Девис разработал учение о географических (геоморфологических) циклах, которое долгое время служило теоретической основой геоморфологической науки и не потеряло до сих пор своей научной ценности. Им была выдвинута формула — «структура — процесс (цикл) — стадия» как основа познания развития рельефа. По признаку веду-щего процесса Девис выделил «нормальный» (водно-эрозионный), ледниковый, морской и аридный (эоловый) циклы развития релье* фа. Согласно В. Девису, деятельность ведущего процесса проте-
в строении дна Мирового океана. Важнейшая особенность их — сложение земной корой материкового типа. Ложе океана — это основная часть дна Мирового океана, лежащая, как правило, на глубинах более 3 км и характеризующаяся распространением земной коры океанического типа. Современные геосинклинальные пояса располагаются на границе между материками и океанами, хотя и не везде. Так, на большей части протяжения окраин Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов материки непосредственно контактируют с ложем океана. Срединно-океанические хребты представляют собой самую большую по площади и протяженности горную систему, проходящую через все океаны, но существенно отличающуюся от ложа океана строением земной коры. Подробное обоснование выделения именно этих форм как планетарных будет дано ниже, в главе 8. Мегаформы занимают площади порядка сотен или десятков тысяч квадратных километров. Примеры мегаформ — впадины Мексиканского залива или Карибского моря, горные системы Альп, Большого Кавказа, плато Декан и др. Макроформы являются составными частями мегаформ. Площади, занимаемые ими, измеряются сотнями или тысячами, реже десятками тысяч квадратных километров. К макроформам относятся, например, отдельные хребты и впадины какой-либо горной страны. Площади мезоформ измеряются обычно несколькими квадратными километрами или десятками квадратных километров. Примером таких форм могут служить овраги, балки, долины ручьев, отдельные горные хребты, крупные аккумулятивные формы типа барханных цепей и др. Микроформы — это неровности, осложняющие поверхность мезоформ. Таковы, например, карстовые воронки, эрозионные рытвины, береговые валы. Формами нанорельефа называют очень мелкие неровности, осложняющие поверхность макро-, мезо- или микроформ. Таковы, например, луговые кочки, сурчины, мелкие эрозионные бороздки, знаки ряби на морском дне или на поверхности эоловых форм рельефа. Деление форм рельефа по их величине в значительной степени условно, и в природе нет четких границ между указанными выше градациями. Однако, несмотря на эту условность, различие в масштабе форм рельефа несет определенную генетическую информацию. Так, если планетарные формы рельефа и многие мегаформы и макроформы сформировались в результате деятельности эндогенных процессов, то образование мезо-, микро- и наноформ обусловлено деятельностью главным образом экзогенных процессов. И. П. Герасимов и Ю. А. Мещеряков в своей генетической классификации рельефа планетарные формы и формы мегарельефа выделяют как геотектуры, формы макрорельефа —как морфо-структуры, мезоформы относят к морфоскульптурам. _ МОРФОГРАФИЯ И МОРФОМЕТРИЯ РЕЛЬЕФА Планетарные, а также мега- и макроформы рельефа могут быть охарактеризованы площадью, которую они занимают. Безусловно, такая характеристика будет недостаточна для описания более мелких форм. Да и для форм высшего порядка наряду с площадью необходимы другие характеристики. Первая из них —это высота или глубина относительно уровня моря (так называемые абсолютные высоты или глубины). Наиболее общую характеристику высот и глубин земной поверхности в целом дает гипсографическая кри- вая 1 (рис. 1). На этой кривой четко выделяется два основных гипсометрических уровня земной поверхности: материковый уровень и уровень, соответствующий ложу океана. Средняя высота поверхности Земли равна —2450 м, из чего следует, что для Земли в целом более характерны отрицательные гипсометрические характеристики. Ниже приведены средние высоты материков и глубины океанов. Материки Средняя высота, м Океаны Средняя глубина, Евразия 840 м Африка 750 Тихий 4280 Северная Америка 720 Атлантический 3940 Южная Америка 600 Индийский 3960 Австралия 320 Северный Ледови-- 1200 Антарктида 2100 тый Для характеристики рельефа Земли в целом, а также отдельных регионов важное значение имеют не только средние, но и экстремальные отметки рельефа. Наивысшая точка Земли — вершина 1 Для отдельных материков строятся гипсографические кривые поверхности материков, для океанов и морей — батиграфические кривые. горы Джомолунгма (в Гималаях)—имеет отметку 8880 м, самая большая глубина относится к Марианскому глубоководному желобу (Тихий океан) и равна 110.34 м. Следовательно, максимальный размах высот на поверхности земного шара достигает почти 20 км. Гипсометрическая характеристика — одна из важнейших характеристик рельефа. По степени возвышения поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (0—200 м) и возвышенный рельеф. Последний по характеру расчлененности подразделяется на высокие равнины, возвышенности, плоскогорья и горный рельеф. Горный рельеф по гипсометрии подразделяют на низкогорный (до 1000 м), среднегорный (1000—3000 м) и высокогорный (>3000 м) рельеф. Гипсометрию дна морей и океанов называют батиметрией (от «батос» — глубина). По батиметрическим различиям выделяют неритовую зону морского дна (0—200 м глубины), батиальную (200—3000 м), абиссальную (3000—6000 м) и гипабиссалъную (глубина более 6 тыс. м). Описание планетарных форм, а также мега- и макроформ рельефа ведется обычно по обобщающим материалам — картам, сводкам или обработанным данным по геофизическому и геологическому строению. В полевых условиях геоморфологу чаще всего приходится заниматься описанием форм рельефа низших порядков. При таком описании фиксируется общий облик рельефа и внешний облик составляющих его форм, отмечаются их площади и линейные размеры (ширина, длина), абсолютные высоты и размах высот между соседними положительными и отрицательными формами рельефа (относительные высоты), описываются составляющие эти формы элементы — склоны и субгоризонтальные поверхности. Замеряются углы наклона этих поверхностей и указывается характер границ как между элементами в пределах одной формы, так и между соседними формами рельефа. Дается также характеристика плановых очертаний форм, их ориентировка, отмечается, какими породами сложены формы и как залегают эти породы. Морфографическая (качественная) и морфометрическая (количественная) характеристики рельефа не заканчиваются полевыми наблюдениями. В камеральных условиях на основе полевых материалов, а также топографических карт, аэро- и космических снимков может быть составлена целая серия так называемых морфо-метрических карт: 1. Карты густоты горизонтального расчленения. Наиболее простой способ построения такой карты сводится к определению длины эрозионной сети L на единицу площади P—L/P. Показатели интенсивности расчленения подписываются на карте внутри квадратов, по которым велся подсчет длины эрозионной сети, и затем в соответствии с выбранной шкалой квадраты закрашиваются или заштриховываются. Обычно придерживаются правила: чем интенсивнее расчленение, тем темнее окраска или гуще штриховка (рис. 2). Можно также интенсивность расчленения показывать изолиниями, соединяющими отметки с одинаковыми показателями 2 ' Карты глубины расчленения. Один из способов составления подобного рода карт заключается в том, что на топографической основе проводят границы элементарных бассейнов, а затем в каждом из них определяют амплитуду между самой высокой и самой низкой точками. Согласно полученным цифровым показателям и шкале условных знаков, площади бассейнов закрашиваются или заштриховываются, обычно, по правилу: чем больше глубина расчленения, тем темнее окраска или гуще штриховка. Для определения глубины расчленения может быть использован и такой прием: по изучаемому профилю определяется разница между наиболее низкими и наиболее высокими точками профиля. 3. Карта общего показателя расчленения рельефа. Составление 4. Карты крутизны земной поверхности. Показателями крутиз Существуют и другие типы морфометрических карт, как и другие способы составления перечисленных выше карт. По получаемым морфометрическим показателям выделяются следующие категории рельефа. 1. По густоте горизонтального расчленения (удаленности линий 1000 м — слаборасчлененный рельеф 500—1000 м — среднерасчлененный рельеф 100—500 м — значительно расчлененный рельеф 50—100 м — сильнорасчлененный рельеф <50 м — очень сильно расчлененный рельеф 2. По глубине вертикального расчленения. Для плоских равнин <2,5 м — нерасчлененный или мелкорасчлененный 2—5 м — среднерасчлененный f - 5—10 м — значительно расчлененньй БИБЛИОТг-КЯ t I ЛиЛ&лт<...............»т Для холмистых равнин 10—25 м — мелкорасчлененный 25—50 м — среднерасчлененный 50—100 м — глубокорасчлененный Для горных территорий 100—250 м — мелкорасчлененный 250—500 м — среднерасчлененный 500—1000 м — глубокорасчлененный >1000 м — очень глубоко расчлененный 3. По крутизне земной поверхности.
Выделенные морфометрические категории не являются абсолютными, в особенности, если учитывать только какой-либо один показатель. Например, встречаются наклонные равнины, средний угол наклона поверхности которых может достигать 5°, но вместе с тем они не расчленены, поэтому их нельзя отнести к холмистым равнинам. Морфографическая и морфометрическая характеристики рельефа имеют большое прикладное значение, так как без знания этих характеристик немыслимо строительство зданий и возведение сооружений, прокладка трасс железных и шоссейных дорог, проведение разного рода мелиоративных мероприятий и т. д. Тщательное изучение морфографии и морфометрии рельефа имеет значительный научный интерес. Разнообразие морфографиче-ских и морфометрических показателей заставляет искать причину их различий, которая может заключаться в неоднородности геологического строения изучаемой территории, в характере и интенсивности новейших тектонических движений и современных экзогенных рельефообразующих процессов. В связи с научно-прикладной зна* чимостью морфографические и морфометрические показатели являются важнейшей составной частью легенд и содержания общих геоморфологических карт. Однако характеристика рельефа только по морфографическим и морфометрическим показателям недостаточна. При классификации рельефа по этим показателям в одной категории могут оказаться формы, имеющие сходный внешний облик, но различные по происхождению (например, моренный холм и эоловый бугор) и, напротив, близкие по генезису, но разные по внешнему облику формы окажутся разобщенными (например, овраг и конус выно-„са-этого оврага). I ГЕНЕЗИС РЕЛЬЕФА Главное исходное положение современной геоморфологии — представление о том, что рельеф формируется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Этот тезис является одновременно наиболее общим определением генезиса рельефа Земли вообще, но он безусловно остается слишком общим и должен быть детализирован при рассмотрении конкретных форм или комплексов форм рельефа. Как уже говорилось выше, наиболее крупные формы рельефа — планетарные, мега- и макроформы, а в некоторых случаях и мезо-формы — имеют эндогенное происхождение. Своим образованием они обязаны особенностям структуры земной коры. Эндогенные и экзогенные процессы формирования рельефа взаимосвязаны. Экзогенные процессы в ходе своей деятельности либо усложняют, либо упрощают рельеф эндогенного происхождения. В одних случаях экзогенные агенты вырабатывают более мелкие мезо- и микроформы, в других — срезают неровности коренного рельефа, в-третьих — происходит погребение или усложнение эндогенного рельефа за счет образования различных аккумулятивных форм. Характер воздействия экзогенных агентов на рельеф эндогенного происхождения в значительной мере определяется тенденцией развития рельефа, т. е. тем, являются ли господствующими восходящие (положительные) движения земной коры или же преобладают нисходящие (отрицательные) движения. По существующим представлениям основным источником энергии эндогенных рельефообразующих процессов является тепловая энергия, продуцируемая главным образом гравитационной дифференциацией и радиоактивным распадом вещества недр Земли. Гравитация и радиоактивность, разогрев и последующее охлаждение недр Земли неизбежно ведут к изменениям объема масс веществ, слагающих мантию и земную кору. Расширение земного вещества в ходе нагревания приводит к возникновению восходящих вертикальных движений как в мантии, так и в земной коре. Земная кора реагирует на них либо деформациями без разрыва пластов (образованием складчатых нарушений, или пликативных дислокаций), либо разрывами и перемещением ограниченных разрывами блоков (дизъюнктивные дислокации) земной коры. Складчатые дислокации образуются также и в тех случаях, когда движение блоков влечет за собой вспучивание или сползание по склонам поднимающихся блоков пород, находящихся в пластичном или по-лупластичном состоянии. Разрывы могут проникать в толщу коры, проходить сквозь нее и достигать очагов расплавления пород. Тогда гигантские трещины превращаются в каналы, по которым расплавленное вещество — магма — устремляется вверх. Если магма не достигает поверхности Земли и застывает в толще земной коры, образуются интрузивные тела. Образование крупных интрузий — батолитов, штоков — неизбежно ведет к механическому перемещению вверх толщ пере- крывающих их пород, т. е. также способствует образованию пли-кативных или дизъюнктивных дислокаций. Не менее важно при этом динамическое (давление), термическое и химическое воздействие внедряющихся магматических пород на осадочные породы, которые превращаются в результате такого воздействия в метаморфические породы. Излияние расплавленного материала на поверхность, сопровождаемое выбросами паров воды и газов, получило название эффузивного магматизма, или вулканизма. Образование разломов в земной коре, мгновенные перемещения масс в недрах Земли сопровождаются резкими толчками, которые на поверхности Земли проявляются в виде землетрясений. Землетрясения— это одно из наиболее заметных простому наблюдателю проявлений современных тектонических процессов, протекающих в недрах Земли. Итак, вертикальные колебательные движения земной коры, сопровождающиеся образованием разломов, перемещением блоков коры и складчатостью, глубинный магматизм, вулканизм и землетрясения— вот те рельефообразующие процессы, источником энергии которых являются внутренние силы Земли. Однако создаваемые этими процессами формы рельефа в нетронутом виде в природе встречаются редко, так как уже с момента своего зарождения они подвергаются воздействию экзогенных процессов, преобразуются ими. Главный источник энергии экзогенных процессов — энергия Солнца, трансформируемая на земной поверхности в энергию движения воды, воздуха, материала литосферы. Во всех этих процессах принимает участие гравитационная энергия, и поэтому названные процессы не являются чисто экзогенными. К числу экзогенных процессов относятся рельефообразующая деятельность поверхностных текучих вод и водных масс океанов, морей, озер, растворяющая деятельность поверхностных и подземных вод, а также деятельность ветра и льда. Существует также целая группа процессов, протекающих на склонах и получивших наименование склоновых. Наконец, есть еще две группы процессов, которые также можно отнести к экзогенным геоморфологическим процессам: рельефообразующая деятельность организмов, а также хозяйственная деятельность человека, роль которой как фактора рельефообразования по мере развития науки и техники становится все более значительной. Перечисленные рельефообразующие процессы лишь в редких случаях протекают обособленно. Довольно редко мы можем сказать, что та или иная форма рельефа образовалась и развивается в настоящее время под действием лишь одного какого-либо процесса. Поэтому при определении генезиса рельефа геоморфолог всегда или почти всегда сталкивается с вопросом, какому геоморфологическому процессу следует отдать предпочтение, какой из них следует считать ведущим и в наи- большей степени определяющим генезис рельефа. Трудности генетического анализа могут быть систематизированы в виде следующего перечня: 1. Рельеф Земли, как было отмечено выше, есть результат взаи
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|