|
|
Конспект лекций Геоморфология и геология.doc со... Конспект лекций для студентов специальности 156 02 01 Геодезия В. И. Михайлов Минск 2011 содержание
5.4.4. Структурный рельеф
Плато называют возвышенности с ровной поверхностью, ограниченные с краев более или менее выраженными склонами. Последние нередко имеют вид высоких уступов, иногда скалистых обрывов.
Плато и плоскогорье являются одним из видов структурного типа рельефа и образуются в тех местах, где пласты горных пород лежат горизонтально или с очень слабым наклоном, а самые верхние из них настолько твердые, что с трудом поддаются разрушению (рис. 20).
Рис. 20. Структурный рельеф (при горизонтальном залегании слоев)
Плато обычно слабо расчленены. Центральные части заняты плоской волнистой или холмистой равниной, на фоне которой возвышаются одинокие вершины или группы вершин. Только к краям плато заметно возрастает густота и глубина расчленения. Здесь наблюдается частая весьма сложная сеть глубоких, но коротких долин, типа крупных оврагов или ущелий и каньонов с очень крутыми, часто скалистыми склонами и круто падающим дном. Между ущельями и оврагами возвышаются узкие участки плато, отчлененные, изолированные высоты иногда с плоской (столовой) вершиной, но очень часто острые и конусовидные.
Участки плато, которые возвышаются между каньонами, имеют вид столовых гор с более или менее значительной по площади плоскими вершинами, сохранившимися лишь в центральных частях водоразделов, носят название плоскогорий (рис. 20).
Водораздельные возвышенности плоскогорий имеют вид больших массивов с насаженными на них отдельными вершинами. Последние чаще всего плоские с крутыми склонами, иногда конусовидные (усеченные или заостренные). К долинам рек водоразделы опускаются несколькими широкими ступенями (террасами) с чередованием более или менее широких равных пространств и уступов. Долины глубокие (до 150-400 м), обычно крутосклонные. Характерными являются многочисленные сужения долин, имеющих вид каньонов, с обрывистыми и высокими склонами и изрезанными речными долинами и промоинами. Поверхность, как самого плато, так и его крутых склонов, часто покрыта крупноглыбовой каменистой россыпью. Шлейфы осыпей тянутся вдоль подошвы склонов.
При складчатом и складчато-разрывном залегании горных пород структурный тип рельефа приближается к горному и, в основном, в зависимости от положения складок в пространстве, углов наклона крыльев и состава пород, слагающих складки, может принимать различные формы (рис.21).
Рис. 21. Структурный рельеф (при складчатом залегании слоев)
Достаточно распространенной формой рельефа при этом являются моноклинальные долины, ограниченные выходами твердых пород характерных структурных форм (куэсты). Склон куэсты, совпадающий с направлением падения пласта, пологий; другой склон крутой, обычно скалистый. Кроме того, как отмечалось ранее, в складчатых и складчато-разрывных областях встречаются антиклинальные хребты с асимметричным поперечным профилем и скалистым острым гребнем и синклинальные симметричные долины. В условиях складчато-сбросового залегания пластов, кроме перечисленных, встречаются террасированные формы (горсты и грабены) в виде склонов с уступами. В случае образования дислокации в виде горста склоны со ступенями и уступами направлены в противоположные стороны; в случае образования грабена склоны образуют ступенчатую выемку, которая в горах обычно является долиной реки или, в случае замкнутости ее, дном озера.
5.4.5. Карстовый рельеф
Карстовые формы встречаются в районах, сложенных легкорастворимыми и водопроницаемыми породами (известняк, доломит, гипс и др.). Поверхностные и грунтовые воды просачиваются по трещинам, постепенно растворяют породы, расширяют трещины и превращают их в извилистые ходы, естественные колодцы, шахты и пещеры.
Таким образом, при образовании карста на первое место выступает действие воды, как растворителя породы, а не эрозионная ее деятельность.
В результате растворения пород на оголенных поверхностях карстующихся пород возникает сеть узких борозд – карров, обычно совпадающих с направлением трещиноватости.
Кары имеют ширину в среднем 5-20 см, при глубине до 1м и более. Они разделены узкими и часто острыми гребнями. Те места, где сеть карров очень густа, носят название каровых полей. Последние отличаются трудной проходимостью (рис. 22).
Рис. 22. Каровые поля
Наиболее типичным образованием являются карстовые воронки (рис. 23), которые образуются вследствие растворения пород над подземными пустотами и иногда как оспины покрывают поверхность карстовых районов. Воронки бывают самой разной формы. Плановые очертания большинства их округлые или овальные, дно узкое, склоны прямые и крутые.
Встречаются воронки и кольцеобразные с совершенно отвесными стенками или блюдцеобразные с пологими сглаженными склонами и широким пологим дном.
Рис. 23. Карстовые воронки
Размер карстовых воронок колеблется от 10 до 200 м в диаметре, а глубина может достигать размеров поперечника. На дне нередко имеется отверстие (понор) в которое уходит вода. Такие воронки обычно сухие, но есть воронки, заполненные водой и представляющие собой карстовые озера.
Во многих карстовых областях широко распространены обширные замкнутые котловины, которые называются польями. Их размеры достигают нескольких сотен квадратных километров. Дно польев плоское, ровное, края нередко обрывистые небольшой высоты. Полья бывают сухие. периодически затопляемые и постоянно заполненные водой. На дне польев часто имеются поноры, поглощающие воду.
Естественные колодцы распространены в карстовых областях реже. чем воронки. Они имеют цилиндрическую форму с отвесными скалистыми стенками. Шахты значительно глубже (до нескольких десятков метров) и уже колодцев, на дне они переходят в пещеру или канал подземной реки.
Пещерами называют мешкообразные или каналообразные полости внутри массивов горных пород, которые также образуются в результате, растворяющего действия воды, циркулирующей по трещинам и подземным руслам.
Наружные отверстия пещер располагаются обычно на склонах или отвесных обрывах и бывают очень узкими и малозаметными, а порой, непроходимыми. Формы и размеры пещер весьма разнообразны. Многие пещеры состоят из нескольких гротов. Длина некоторых гротов достигает 1200 м и высота до 90 м. Некоторые пещеры-пропасти достигают глубин до 1000 м.
Вследствие обилия поглощающих воду трещин, воронок и шахт, карстовые районы очень бедны реками. Здесь встречаются сухие долины в виде неглубоких ложбин, часто лишенных однообразного уклона. По тальвегу их располагается цепь замкнутых карстовых воронок.
Долины водотоков представляют большей частью глубокие ущелья с крутыми и даже вертикальными склонами. Встречаются мешкообразные долины, имеющие замкнутую циркообразную вершину, упирающуюся в скалистый обрыв. из под которого появляется водоток в виде мощного источника. Противоположностью мешкообразных долин являются слепые долины, оканчивающиеся в том месте, где водоток уходит в понор под землю, нередко на большую глубину.
При изображении карстового рельефа необходимо учитывать, что нередко к карстовым формам ошибочно относят формы совершенно другого происхождения (ветровые, вымывные и т.п.). Поэтому, показывая карст, следует обязательно привлекать для уточнения геологические карты.
Типичный признак карста – наличие многочисленных воронок разных размеров.
5.4.6. Вулканический рельеф
Чаще всего вулканы представлены конусообразными возвышенностями в виде усеченных конусов, широких куполов, массивов и щитов, сложенными лавой, вулканическим пеплом, крупными и мелкими обломками горных пород.
Высота вулканических конусов над окружающей местностью бывает до 3-4 км и более (рис.24, 25).
Рис. 24. Излияние лавы из кратера Авачинского вулкана в январе 1991 г.
(Камчатка). На заднем плане вулкан Корякский
Рис. 25. Авачинский вулкан. Видны два лавовых потока и грязекаменные потоки
(лахары) в долине (фото В.А.Подтабачного)
На вершине вулканов находится кратер – чашеобразное или воронкообразное расширение у большинства потухших вулканов в кратерах часто накапливается атмосферная вода в виде небольших кратерных озер. Размеры кратера могут быть различные: от сотен метров до 20-25 км в диаметре и от 40 до 1000 м глубины. Некоторые вулканы имеют несколько кратеров, расположенных на вершине и на склонах. Иногда из обширного кратера древнего вулкана подымается дополнительный конус меньших размеров.
В некоторых случаях вулканической деятельности взрывами газов разрушается внутренняя часть вулканов с образованием пустот. Так же пустоты могут образовываться и при истощении лавы в очаге. В образованные таким образом полости может проседать верхняя часть вулкана, а иногда и весь вулкан вместе с частью прилегающей к нему дневной поверхностью. В таких случаях на поверхности образуются впадины провала с крутыми стенками, называемые кальдеррами. Иногда образование кальдер объясняют процессами воздействия экзогенных факторов.
Склоны вулканов, за редким исключением, слабо вогнутые, средний угол их падения – 14-15º, в верхней части угол может достигать 30-35º.
Накапливающиеся на склонах вулканов рыхлые обломочные продукты обычно смываются дождевыми водами или обрушиваются в виде каменных лавин к подножию вулкана. В результате на склонах остаются лишь разделенные оврагами, отпрепарированные эрозией потоки лавы и склоны приобретают ребристый характер: радиально расположенные овраги чередуются с гребнями, сложенные застывшей лавой. Подобные овраги получили название барранкосов. Барранкосы сильно ветвятся, вследствие чего разделяющие их пространства часто имеют вид гребней.
Действующие вулканы имеют правильную коническую форму со склонами, слабо расчлененными барранкосами. Это объясняется тем, что материал извержений идет почти целиком на построение конуса и, отлагаясь вокруг кратера, засыпает все мелкие неровности рельефа. Потоки лавы застывают на склонах вулканов, образуя поверхности с очень неровным (волнистым или глыбистым) рельефом. Здесь в изобилии встречаются лавовые уступы и другие формы рельефа, обусловленные вулканической деятельностью. У потухших вулканов кратер обычно разрушен, а склоны сильно изрезаны барранкосами. Некоторые потухшие вулканы изрезаны настолько сильно, что от них сохранились только руины в виде изолированных центральных вершин и радиально расходящихся от них отрогов.
Щитовые вулканы имеют форму слабо выпуклого щита. Их склоны очень пологи (2-10). При той же высоте, что и конические, щитовые вулканы занимают значительно большую площадь.
Наиболее примитивной разновидностью вулканов являются так называемые маары – воронкообразные и реже цилиндрические углубления среди ровной местности: форма их округлая или слегка овальная, иногда они окружены невысоким валом. Маары нередко заполнены водой, представляя собой озера. Размер их поперечника колеблется в широких пределах и достигает 2-3 м.
Недоразвившимися вулканами являются лакколиты. Они поднимаются часто среди равнинной местности в виде возвышенностей, имеющих правильную куполообразную форму. Обычный характер расчленения вулканического рельефа – радиальный.
5.4.7. Эоловый рельеф
Формы песчаного эолового рельефа созданы деятельностью ветра. Наиболее характерные среди этих форм – грядовые, ячеистые, лунковые, кучевые пески и барханы.
Кроме того, ветровые песчаные формы образуются на берегах морей, озер и крупных рек. Они называются дюнами.
Грядовые пески имеют наиболее широкое распространение в пустынных областях. Гряды относятся к формам полузакрепленных малоподвижных песков (рис. 26).
Рис. 26. Грядовые полузакрепленные пески. Аэрофотоснимок.
Масштаб
1:18 000
Для песчаных гряд характерна вытянутость в направлении господствующих ветров. Формирование гряд происходит за счет песка, выдуваемого из межгрядовых понижений. Если помимо одного господствующего ветра, под углом к нему дует другой менее сильный ветер, то образуются так называемые «усы», разглаживающие межгрядовые понижения.
Поперечный профиль гряд имеет форму пологой и низкой дуги; склоны примерно симметричны, гребень округлый. Ширина межгрядовых понижений колеблется от 50 до 200 м и бывает немного меньше самих гряд. Длина гряд в среднем – 2-3 км, высота 10-30 м.
Грядово-ячеистые пески возникают тогда, когда наряду с господствующими ветрами одного направления дуют ветры другого направления, под влиянием которых гряды приобретают несимметричное строение, один склон становится пологим, другой – более крутой. Кроме того, между грядами образуются перемычки, разделяющие продольные межгрядовые понижения на отдельные вытянутые ячейки.
Ячеистые пески отличаются от предыдущего типа отсутствием ориентированных гряд и сложностью рисунка, образованного короткими, не имеющими определенной ориентировки, песчаными грядами и перемычками. В плане ячейки имеют округлую и многогранную форму, напоминающую пчелиные соты, иногда вытянуты в одном направлении.
Лунковые пески характеризуются преобладанием котловин, близким к полулунной форме. Каждая котловина, с одной стороны, ограничена дугообразными грядами, напоминающими по форме барханы, но отличающимися от них более симметричным строением вследствие меньшей длины и большей крутизны наветренного склона.
Кучевые пески представляют собой накопления песка около некоторых видов пустынных растений (саксаула и др.). Они имеют вид отдельно разбросанных куч в среднем высотой 2-6 м.
Барханы образуются на ровной поверхности при небольшом количестве сыпучего песчаного материала, подстилаемого плотным грунтом. Барханы лишены растительности и представляют собой формы подвижных песков. Важным условием для образования барханов является наличие ветра одного господствующего направления или ветров противоположных направлений, когда в течение одной части года или сезона ветер дует в одном направлении, другая часть года – в строго противоположном.
Типичный бархан в плане имеет полулунную форму с концами в виде рогов, вытянутых по направлению господствующего ветра. Наветренный склон барханов пологий (5-12), подветренный более крутой, падающий под углом 28-35 (рис. 27).
Рис. 27. Барханы
Высота одиночных барханов не превышает 3-5 м, редко достигает 8 м. При сильных устойчивых ветрах одного направления барханы начинают двигаться до 12 м в месяц. При постоянном чередовании ветров противоположных направлений основная часть барханов остается неподвижной, перемещаются только рога. Барханы бывают единичные, рассеянные по площади в беспорядке. В тех местах, где песка накапливается больше, образуются барханные цепи (гряды). Они имеют острый гребень, описывающий в плане небольшие дуги.
Гряды барханов вытянуты перпендикулярно к направлению господствующих ветров и поднимаются над разделяющими их понижениями до 8-10 м, а в отдельных случаях и больше. Длина гряд различна, от 30-40 м до 400 м. Барханные цепи тоже имеют пологий наветренный склон с углом падения 12-15. По сравнению с барханами барханные цепи менее подвижны.
На фоне барханных песков часто развиваются пирамидальные пески. Последние представляют собой группы изолированных песчаных возвышенностей иногда значительной высоты (до 500-800 м). По форме они напоминают пирамиды, число граней которых может доходить до 5 и более.
Дюны представляют собой песчаные накопления в виде продолговатых холмов, вытянутых перпендикулярно к направлению преобладающих ветров. Склоны дюн с наветренной стороны пологие (5-12), с подветренной – крутые (до 25-33). Дюны могут быть как неподвижные, так и подвижные. Последние иногда соединяются в длинные неровные прерывистые цепи, которые перемещаются в направлении господствующего ветра. Дюны часто встречаются на побережье морей, больших озер, в долинах крупных рек. Вдали от морей, озер и рек на песчаных грунтах встречаются материковые дюны. В плане они обычно имеют дугообразную форму.
Рельеф песков настолько сложен, разнообразен и обладает такой дробностью расчленения, что более или менее точную картину надежная топографическая съемка может дать только в масштабах 1:1000 – 1:5000 с сечением горизонталей через 1 м и меньше.
Примеры изображения на топографических картах различных форм рельефа, изложенных в разделах 4 и 5, приведены в приложениях 1.
6. Космические исследования Земли
Фотографические снимки Земли из космоса начали получать с исследовательских ракет еще до запуска искусственных спутников Земли (ИСЗ). Съемка Земли производилась с высот 100-150 км. Снимки были сильно перспективны и имели изображение горизонта. Вместе с тем программы съемок уже включали опыты по выбору оптимальных параметров космических фотографических систем.
Уже на первых космических снимках были хорошо видны горные цепи, выходы коренных пород, долины и русла рек, снежный покров и лесные массивы.
Съемки с ракет не потеряли своего значения и с запуском ИСЗ. И в настоящее время ученые Беларуси используют снимки, полученные при съемках с ракет. Эти снимки ценны не только своей информацией, но и тем, что они дают серии разномасштабных снимков на одну и ту же территорию.
Космические исследования, начатые в шестидесятых годах прошлого столетия, велись и ведутся с такой интенсивностью, что позволили накопить богатый фонд космических снимков (КС).
Большое, если не сказать – огромное, количество оперативных и метеорологических спутников, пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций несли и несут научную вахту. Многие их этих космических объектов были или в настоящее время оснащены съемочной аппаратурой. Полученные и получаемые в них снимки чрезвычайно разнообразны в зависимости от выбора регистрируемых характеристик, технологии получения снимков и передачи их на Землю, масштаба съемки, вида и высоты орбиты и т.п.
Космические снимки выполняются в трех основных съемочных диапазонах: видимом и ближнем инфракрасном (световом) диапазоне, инфракрасном тепловом и радиодиапазоне.
Наиболее значительна первая группа – в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне, она подразделяется по способам получения и передачи информации на Землю на три подгруппы: фотографические, телевизионные и сканерные, фототелевизионные снимки. Многообразие снимков по группам, более или менее равноценных по содержанию и объему передаваемой информации и качеству изображения, расширяет возможности использования снимков в тех или иных областях географических исследований.
Геологические исследования – одна из областей, где космические снимки находят наиболее активное применение. Уже первые снимки с космических кораблей нашли широкое использование в исследовании стратиграфии и литолого-петрографических свойств пород; структурно-тектонического изучения территории; поисков месторождений полезных ископаемых; изучения геотермальных зон и вулканизме.
Одно из важных достоинств космических снимков – возможность увидеть новые черты строения территории, незаметные на снимках крупного масштаба – относится прежде всего к изучению крупных геологических структур, фильтрация мелких деталей в результате «оптической генерализации» изображения создает возможность пространственной увязки разрозненных фрагментов крупных геологических образований в единое целое.
Небольшое количество сведений, получаемых при дешифрировании космических снимков, относится именно к области структурной геологии. Хорошо выделяются пликативные структуры и разрывные нарушения разных порядков.
Особенно хорошо отражаются линейные разрывные нарушения, как со смещением, так и без смещения смежных блоков. В платформенных областях они выражаются слабыми перепадами рельефа, искривлениями речных русел и эрозионных форм; в горно-складчатых – дешифрируются благодаря сдвигам горных пород различного литологического состава.
Пликативные нарушения – складчатые структуры, сложные антиклинории, кольцевые структуры – также хорошо дешифрируются на космических снимках.
Космические изображения открывают принципиально новые возможности для познания глубинного строения литосферы, позволяя выявлять по совокупности признаков структуры разных глубин и сопоставлять их между собой. Это направление использования космических снимков приобретает большое значение в связи с поисками скрытых месторождений полезных ископаемых и задачами выявления глубинных сейсмогенных структур.
На космических снимках рельеф не находит достаточно полного прямого отражения; стереоскопически по стереопарам воспринимаются лишь формы предгорного и горного рельефа с амплитудами в несколько десятков-сотен метров. Однако хорошая передача различных индикаторов рельефа, главным образом почвенно-растительного покрова, позволяет изучать рельеф в морфолого-морфометрическом и генетическом отношениях.
Различные генетические типы рельефа имеют свои особенности изображения на КС, свои дешифровочные признаки и индикаторы дешифрирования. Так, например, флювиальный рельеф находит яркое отражение на КС в видимом диапазоне более темным фоном, чем окружающая местность, четко прослеживаются и пролювиальные конусы выноса временных водотоков.
КС позволяют изучать и древние флювиальные формы, например, древние эрозионные притоки и дельты.
На снимках четко отражаются не только отдельные долины, но и вся система эрозионного расчленения, хотя выделения отдельных балок и оврагов удается лишь на снимках наиболее крупного масштаба. В целом же эрозионная сеть выявляется с большой полнотой. По полноте отображения эрозионной сети КС масштаба 1:2 000 000 сопоставимы с топографическими картами масштаба 1:200 000 и 1:100 000.
КС современного и древнего эолового рельефа позволяют изучать особенности образования и эволюции различных форм рельефа, выражающиеся в их рисунке, и выявлять зависимость ориентировки форм от режима ветров. В то же время снимки засвидетельствовали несовершенство изображения песков на картах многих районов мира и необходимость привлечения КС при составлении карт пустынных районов. Кроме того работы показали, что КС могут быть использованы при изучении не только открытых, но и закрытых территорий.
На КС хорошо отображаются карстовые и просадочно-суффозионные формы рельефа, а на крупномасштабных снимках горных территорий различаются даже отдельные обвально-осыпные конусы выноса, делювиальные шлейфы. На КС распознаются некоторые формы ледникового рельефа: троговые долины с их параллельными линиями «плечей» на склонах, конечные морены, перегораживающие крупные долины, ледниковые озера. Часто отражается древний конечно-моренный рельеф. Хорошо на КС отображается береговая форма с характерной резкостью береговых линий абразионного берега и плавными линиями – аккумулятивного.
Тщательный геоморфологический анализ КС показывает целесообразность привлечения их для геоморфологического картографирования в средних масштабах. Снимки масштаба 1:2 000 000 могут служить хорошей основой для проведения полевых работ и рисовки геоморфологических контуров, т.е. составления карты в масштабе 1:1 000 000 и мельче.
КС полезны и для составления других карт рельефа, например, карт густоты расчленения рельефа, карт орографических линий и точек. При составлении последних по снимкам уточняются узлы схождения хребтов (узловые точки), разделения характерных линий первого и последующего порядков и вся сеть расчленения горных районов, границы раздела горных и равнинных территорий и т.п.
КС, сделанные при низком положении солнца, дающие пластическую картину рельефа благодаря светотеневой мозаике, могут быть использованы при изготовлении гипсометрических карт.
Заключая теоретическую часть дисциплины «Геоморфология и геология», необходимо напомнить студентам слова академика, профессора Санкт-Петербургского университета И.Лемана: «Геодезист, рисующий рельеф и не знающий геоморфологии, подобен хирургу, делающему операции и не знающему анатомии».
Вопросы для самопроверки
1. На какие дисциплины делится геоморфология?
2. Какие элементы формы и типов рельефа Вы знаете?
3. Расскажите о классификации рельефа по генезису.
4. Расскажите о классификации форм рельефа по их количественным характеристикам.
5. Дайте общую характеристику типов рельефа.
6. Какие типы равнин по происхождению Вы знаете?
7. Опишите холмисто-моренный рельеф.
8. Опишите долинно-балочный рельеф.
9. Опишите горный рельеф.
10. Опишите структурный рельеф.
11. Опишите карстовый рельеф.
12. Опишите вулканический рельеф.
13. Опишите эоловый рельеф.
14. Какие летательные аппараты используются при космических съемках?
15. В каких съемочных диапазонах выполняются космические снимки?
16. Что дает многообразие использования съемочных диапазонов при космической съемке и что это за диапазон?
17. Каковы результаты использования космических снимков в геологических исследованиях?
18. Каковы результаты использования космических снимков в геоморфологических исследованиях?
Литература
Инженерная геодезия. Учеб. для вузов / Е.Б. Клюшин [и др.]; под ред. Д.Ш. Михелева. – М.: Высшая школа, 2000. – 464 с.
Колпашников, Г.А. Инженерная геология / Г.А. Колпашников. – Минск: Технопинт, 2005. – 134 с.
Короновский Н.В. Общая геология: учебник / Н.В. Короновский. – 2-е изд. – М.: КДУ, 2010. – 526 с.
Леонтьев, О.К. Общая геоморфология / О.К. Леонтьев. – М.: Высшая школа, 2007. – 413 с.
Рычагов, Г.И. Общая геоморфология / Г.И. Рычагов. – М.: Недра, 2006. – 416 с.
Чураков С.М. Геоморфология и геология: учеб.-методический комплекс для студентов спец. 1–56 02 01 «Геодезия» / С.М. Чураков. – Новополоцк: ПГУ, 2009. – 164 с.
Якушко, О.Ф. Задания и методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Общая геоморфология» для студентов спец. 01.18 / О.Ф. Якушко, Ю.А. Емельянов, Л.В. Марьина. – Минск: Издательство Белорусского госуниверситета. 1989. – 39 с.
,
|
|
|
Скачать 26.51 Mb.