Геоморфология. Основы геоморфологии. Учебное пособие. Щеглов Д.И., Громовик А. Учебное пособие для вузов Воронеж Издательский дом вгу 2017 2 удк 551. 4 Ббк 26. 823 Щ33
 Скачать 5.56 Mb.
|
|
Вопросы для самоконтроля: 1. Что понимают под флювиальными просессами? 2. Чем отличаются эрозионные формы рельефа от аккумулятивных? 3. Что понимают под энергией водного потока? 4. Чем отличается глубинная эрозия от боковой? 5. Что понимают под общим базисом эрозии? 6. Что такое предельный профиль равновесия? 7. Дайте определение понятиям: катаракта, водопад и порог. 8. Как переносится материал, образующийся в результате эрозионной работы по- стоянных водотоков? 9. Что понимают под эрозионной бороздой? Каковы ее размеры и строение? 10. Дайте определение понятию сальтация. 11. Что понимают под эрозионной рытвиной? Каковы ее размеры и строение? 12. Что такое овраги и как они образуются? 13. Каково строение оврагов? 14. Чем отличаются ложбины от потяжин? 94 15. Чем отличаются донные и береговые (первичные) овраги? 16. Что такое балка и каковы ее геоморфологические особенности? 17. Что такое балочные террасы? 18. Что такое пролювий? 19. Что понимают под речной долиной? 20. Что такое реки? 21. Что понимают под руслом реки и меженью реки? 22. Дайте характеристику плесам и перекатам. 23. Что такое меандр? Охарактеризуйте элементы меандр. 24. Что такое пойма? Каково ее строение, и из какого материала она сложена? 25. Что такое паводок? 26. Что такое речные террасы и каковы их геоморфологические особенности? 27. С чем связана асимметрия речных долин? 7.4. Карстовые формы рельефа Под термином карст понимают совокупность специфических форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной некоторым областям, сложенным растворимыми горными породами, та- кими, как каменная соль, гипс, известняк, доломит и др. (рис. 49). И хотя каменная соль и гипс обладают большей растворимостью, чем известняки и доломиты, гипсовый и соляной карст развит сравнительно ма- ло из-за незначительного распространения этих пород, особенно выходов их на дневную поверхность. Рис. 49. Проявление карстовых явлений на земной поверхности Известняки и доломиты в обычных условиях характеризуются слабой растворимостью. Кроме того, в определенных физико-географических ус- ловиях химическая агрессивность воды в областях распространения карбо- натных пород может существенно возрастать и, если это еще сочетается с благоприятными геологическими условиями, возникают наиболее вырази- 95 тельные и занимающие обширные пространства карстовые ландшафты, приуроченные именно к карбонатным породам. Поэтому, имея в виду пре- имущественную приуроченность карстовых образований к областям разви- тия известняков, можно считать, что наиболее изучен и наиболее распро- странен именно карбонатный (чаще известняковый) карст. Сущность карстовых процессов заключается в растворении породы атмосферными, талыми, подземными, а в некоторых случаях и морскими водами. Главное условие растворимости известняка - достаточное количество растворенного СО 2 в воде. Тогда вода становится химически агрессивной и энергично воздействует на карбонатные породы. Кроме углекислоты растворяющее действие на известняки могут ока- зывать и другие кислоты, например гуминовая, серная. Объясняется это тем, что CaCO 3 и MgCO 3 довольно трудно растворимые в воде, образуют с углекислотой легкорастворимые бикарбонаты Са(НСO 3 ) 2 и Mg(HCO 3 ) 2 К другим важнейшим условиям, определяющим развитие карста, от- носятся: - рельеф - на горизонтальных и пологонаклонных поверхностях, как правило, карстовые образования возникают быстрее и представлены разно- образнее, чем на крутых склонах; - чистота и мощность известняков - чем чище и мощнее толща из- вестняков, тем интенсивнее они подвержены карстообразованию; - структура породы - грубообломочные или ракушечные известняки карстуются гораздо меньше, чем однородные мелкозернистые известняки; - климат, т.е. температурный режим, количество и характер выпа- дающих осадков, наличие многолетней мерзлоты, препятствующей проник- новению воды в карстующиеся породы; климатом обусловливается также характер растительного покрова, способствующего повышению химиче- ской агрессивности воды (вследствие разложения растительных остатков вода обогащается СО 2 , гуминовыми кислотами, азотной кислотой и др.); - трещиноватость карстующихся пород - при наличии трещиновато- сти возникает возможность проникновения агрессивных вод в толщу поро- ды и образования различных форм подземного карста, а также оттока вод, насыщенных диоксидом углерода, с поверхности в глубь карстующихся по- род. Подземная циркуляция, т.е. гидрогеологические условия, имеют важ- нейшее значение для развития карстового процесса. В каждой карстовой 96 области можно выделить три этажа, или зоны, различающиеся по гидрогео- логическому режиму (рис. 50). Верхняя зона охватывает толщу породы от ее выхода на поверхность до зеркала грунтовых вод. Это зона аэрации, или зона вертикальной циркуляции, в которой преобладает периодическое (во время дождей или таяния снега) свободное гравитационное движение влаги. Рис. 50. Карстовый массив (по И.С. Щукину) Пояснения к рисунку: А-А - мощная известняковая свита; В-В - водоупорная порода; Р - карстовые воронки; П - крупные провалы над подземными пустотами; а-а - зона аэрации и эфемерных источников; b-b - зона постоянного полного насыщения и постоянных ис- точников (стрелками показано направление циркуляии подземных вод); М - мешкооб- разная долина В зоне периодически полного насыщения совершаются резкие коле- бания уровня подземных вод, связанные, прежде всего с периодическим по- ступлением воды с поверхности. Циркуляция воды в этой зоне близка к го- ризонтальной, но может происходить и с большим уклоном водной поверх- ности у края карстовой области. Зону периодически полного насыщения чаще всего рассматривают как наиболее активную в отношении глубинного карстообразования, в ча- стности пещерообразования. Границы ее - наивысший и наинизший уровни зеркала грунтовых вод. Нижняя зона - зона постоянного полного насыщения, верхняя граница которой является наинизшим уровнем зеркала грунтовых вод, нижняя - во- доупорным горизонтом. Циркуляция в ней преимущественно горизонталь- ная. По окраинам карстовой области эта зона дает начало рекам, карстовым источникам, через которые происходит разгрузка подземных вод на земную поверхность. 97 Положение зон в карстующихся массивах зависит от ряда причин: мощности карстующихся пород и их трещиноватости; расчлененности рельефа карстовых областей и глубины вреза речных долин; наличия в со- ставе карстующихся пород прослоек или линз нерастворимых глинистых пород, которые могут служить водоупорными горизонтами, способствую- щими образованию верховодки - временному или сезонному скоплению под- земных вод в зоне аэрации. В областях восточно-европейского типа карста выделяются два этажа развития полостей. Нижний этаж сложен карстующимися породами разного состава и возраста, в которых развиты различные карстовые формы - во- ронки, котловины, колодцы, трещины, - по форме и размерам аналогичные тем, которые развиваются в настоящее время в голом карсте. Образование карстовых форм происходило в различные эпохи конти- нентального развития территорий, когда карстующиеся породы находились на поверхности и подвергались разрушению. В различных областях эти эпохи приходятся на разные интервалы времени. Так, в центральной части Русской равнины эпоха карстообразования продолжалась от позднего кар- бона (а местами от позднего девона) до четвертичного времени, когда кар- стующиеся породы были перекрыты четвертичными отложениями. На вос- токе Восточно-Европейской платформы образование карстовых форм нача- лось с конца ранней или начала поздней перми, а на юге местами с позднего мела. Верхний этаж представлен покровной толщей, сложенной рыхлыми, преимущественно песчаными, а также глинистыми и лессовидными отло- жениями. По генезису это флювиогляциальные, аллювиальные, эолово- делювиальные отложения, морены, имеющие четвертичный возраст. Их мощность самая различная - от первых до нескольких десятков метров. Граница с нижележащими карстующимися породами может нахо- диться выше или ниже уреза рек. В образовании поверхностных форм участвуют суффозия 19 , разви- вающаяся в рыхлой толще, и коррозия, идущая в карстующихся породах. 19 Суффозия - (suffosio - подкапывание) - выщелачивание растворимых (хлоридных, хлоридно- сульфатных, карбонатных) солей почвы, нарушение микроагрегатной структуры грунтов и вмывание в глубину с нисходящими токами воды тончайших частиц горной породы, в дальнейшем также выносимых подземными водами. Это вызывает оседание всей вышележащей толщи с образованием на поверхности замкнутых понижений; либо мелких (микрозападин, блюдец, западин, воронок), либо более крупных (па- дин). Диаметр первых до 10, редко до 100-500 м при глубине от 10 до 150 см, вторых 0,6-1,5 км при глу- 98 Основная масса поверхностных форм образуется в процессе переме- щения водой песчаных, суглинистых или глинистых частиц вниз и вмыва- ния их в подземные карстовые полости. Поверхностная вода (дождевая, та- лая, паводковая), просачиваясь или фильтруясь сквозь рыхлую толщу, ув- лекает мелкие частицы. На поверхности образуется блюдце - первичная суффозионная форма в виде неглубокого (0,5-1 м) округлого понижения, диаметром в первые метры, часто заросшего растительностью. Вода движется по уклону до ближайшей трещины, поглощающей воду. Здесь увеличивается скорость движения воды, она увлекает все большее количе- ство рыхлых частиц вниз в карстовые полости. В нижней части песчаной толщи возникает полость, которая растет вверх до поверхности, в результа- те чего образуется поверхностная форма - воронка просасывания или кар- стово-суффозионная. При этом не всегда поверхностная форма располага- ется над подземной. По форме и размерам воронки практически аналогичны коррозион- ным. На их дне также существуют поноры. Из-за того, что воронки образу- ются в рыхлых отложениях, они быстрее выполаживаются и задерновыва- ются. На склонах воронок в рыхлых отложениях часто образуются эрозион- ные борозды, промоины. Благоприятными условиями развития карстово-суффозионных форм рельефа являются: - высокая степень водопроницаемости рыхлых покровных отложе- ний; - достаточное количество поверхностной воды; - уровень подземных вод должен быть ниже поверхности карстую- щихся пород, чтобы обеспечивать нисходящую фильтрацию поверхностной воды из покровных отложений в карстовые полости; - наличие открытых трещин, понор, полостей в карстующихся поро- дах. Вопросы для самоконтроля: 1. Что понимают под карстом? 2. В чем заключается сущность карстовых процессов? 3. Какие условия необходимы для образования карста? 4. Опишите строение карстового массива 5. Что понимают под верховодкой? бине 150-200 см. Суффозионные понижения особенно характерны для лёссов и лёссовидных грунтов. Очень хорошо (лучше, чем в натуре) выделяются на аэрофотоснимках. 99 6. Дайте определение понятию суффозия. Какие формы рельефа имеют суффози- онное происхождение? 7. Какие условия необходимы для образования карстово-суффозионных форм рельефа? 7.5 Гляциальные и флювиогляциальные формы рельефа Гляциальные рельефообразующие процессы обусловлены деятельно- стью льда. Обязательным условием для развития таких процессов является оледенение, т.е. длительное существование масс льда в пределах данного участка земной поверхности. Оледенение возможно лишь в том случае, ес- ли данный участок находится в пределах хионосферы. Хионосфера (от греч. chion - снег и sphaira - шар) - условное понятие, под которым подра- зумевается слой тропосферы с положительным балансом твердых атмо- сферных осадков независимо от того, достигает нижняя граница хионо- сферы поверхности Земли или нет. С нижней границей хионосферы часто отождествляют снеговую гра- ницу, или снеговую линию, в горах, т.е. высотный уровень, выше которого снег и другие твердые осадки могут сохраняться на горизонтальных незате- ненных поверхностях хотя бы в виде отдельных небольших пятен в течение всего года, т.е. накопление твердых осадков преобладает над их таянием и испарением. Высотное положение снеговой границы находится в прямой зависи- мости от климата. Так, в Андах, в районе Магелланова пролива она распо- лагается на высоте 900 м, а на широте южного тропика - выше 6700 м. Наи- более высокое положение снеговой границы наблюдается в тропическом поясе. В экваториальном поясе она располагается несколько ниже из-за большого количества осадков и менее высоких среднегодовых температур (на горе Килиманджаро высота снеговой границы 5500 м). От экватора по направлению к северу и югу высота снеговой границы снижается: на Шпицбергене она наблюдается на высоте 600 м, на северных островах Зем- ли Франца-Иосифа - на высоте 50 м, а вблизи полюсов опускается до уров- ня моря. Верхняя граница хионосферы является функцией влажности воздуха и реально существует лишь в центральных частях Антарктиды и Гренлан- дии. Различают два типа природного льда - водный и снежный. Водный лед образуется при замерзании вод суши или океана. Снежный лед образуется при метаморфизации снега. Снег в результате многократного замерзания и оттаивания, а также давления приобретает крупнозернистую структуру, 100 превращается в фирн, который в процессе дальнейшего преобразования превращается в глетчерный лед, т.е. лед ледников суши. В течение геологической истории климат Земли неоднократно изме- нялся: в холодные эпохи нижняя граница хионосферы понижалась, и оледе- нение распространялось на большие территории, в эпохи потеплений гра- ница хионосферы поднималась, что приводило к сокращению оледенения, смене ледниковой эпохи межледниковьем. Оледенения происходили в различные периоды геологической исто- рии Земли, свидетельством чему являются древние ископаемые ледниковые отложения (тиллиты), встречаемые на разных континентах среди отложе- ний нижнего протерозоя, венда, верхнего ордовика, карбона и перми. Но особенно мощные оледенения, оставившие отложения и различные формы рельефа, происходили в четвертичный период. На протяжении четвертич- ного периода было пять-семь ледниковых эпох. Во время теплых межлед- никовых эпох льды полностью стаивали или площадь, занятая ими, значи- тельно сокращалась. Причиной развития оледенений так же, как и климата Земли, является неравномерное во времени распределение солнечного тепла на поверхности Земли. Это зависит от периодически изменяющихся параметров земной ор- биты: ее эксцентриситета, наклона земной оси к плоскости ее движения во- круг Солнца (эклиптики) и др. Югославский ученый М. Миланкович рас- считал количество солнечного тепла, поступающего на Землю в Северном полушарии на 65° с.ш., в зависимости от изменения всех параметров за по- следние 600000 лет. Минимальное количество тепла приходится на время основных оледенений Северного полушария. Каждое оледенение состоит из последовательно сменяющих друг дру- га стадий развития, совокупность которых американский гляциолог В. Г. Хоббс в начале XX века назвал ледниковым циклом. На разных стадиях оледенений, от зарождения ледников до их максимального развития и по- следующего отмирания, меняется форма ледников и тип оледенения. В начальную стадию на равнинах в области зарождения ледников возникают ледниковые шапки, которые, увеличиваясь в размерах и объе- диняясь, образуют ледниковый щит. Последний, разрастаясь, под действи- ем давления льда начинает растекаться в разные стороны. Образуются от- дельные потоки льда, двигающиеся прежде всего и далее всего по пониже- ниям рельефа. В стадию максимального развития ледники, объединяясь и сливаясь, образуют ледниковый покров. В стадию деградации (таяния) лед- 101 никовый покров сокращается в размерах (отступает), распадается на от- дельные потоки и может полностью исчезнуть. Сокращение покрова идет от краев к центру из-за того, что таяние на краях покрова происходит ин- тенсивнее, чем приток льда из области питания. Или ледниковый покров тает одновременно - и в центре, и по краям, что связано с быстрым потеп- лением климата. Тогда движение льда прекращается, и масса льда стано- вится мертвой. В горах, когда их высокие части оказываются в пределах хионосферы, на начальной стадии образуются небольшие каровые ледники. Кар - углуб- ление, напоминающее чашу или кресло. Кары имеют крутые скалистые стенки и вогнутые днища. Снег, по мере накопления, превращается в фирн и лед, который, увеличиваясь в мас- се, переполняет кар и начинает из него вытекать, спускаясь по склону в до- лину. В устье кара нередко существует выступ коренного ложа (порог), над которым образуется перегиб ледяного потока, возникает система трещин, перпендикулярных движению льда, - ледопад (рис. 51 А). Сначала образу- ется карово-долинный (рис. 51 Б), а затем долинный ледник. Когда ледники заполняют систему речных долин, точнее, верховий речных долин, оледе- нение становится долинным. Рис. 51. Продольный разрез ледника (А); цирк, образованный слившимися карами и ка- рово-долинный ледник (Б) По мере развития долинные ледники, увеличиваясь в размерах и при- нимая ледники боковых притоков, превращаются в дендритовые, или дре- вовидные (по форме напоминают ветви деревьев). 102 Длина таких ледников достигает многих десятков километров. Так, современный ледник Федченко на Памире имеет длину 80 км, а ледник Бе- ринга на Аляске - 203 км. В стадии максимального развития оледенения ледники переполняют речные долины, лед распространяется и на водоразделы, перекрывает их, и оледенение становится сначала полупокровным, или сетчатым, с отдельны- ми торчащими среди льда грядами и вершинами, а затем - покровным. Та- кое развитие оледенения - от карового, долинного к покровному типу - представляет собой трансгрессивный (или прогрессивный) тип. В стадию отмирания, или деградации, оледенения процесс идет в об- ратном направлении, образуется регрессивный тип оледенения: от покров- ного к долинному, а затем к каровому или полному исчезновению. Так за- канчивается ледниковый цикл, который может повториться через десятки или сотни тысяч лет. В настоящее время оледенение повсеместно находится в стадии отмирания. В некоторых горах ледники исчезли, в других еще продолжают существовать. Каровый тип оледенения характерен для полярного Урала, а долин- ный - для Кавказа, Тянь-Шаня, хребтов Аляски, Анд, Гималаев и многих других горных стран. Лед является одним из агентов, активно преобразующих земную по- верхность. Он разрушает эту поверхность, производя экзарацию, и в то же время аккумулирует обломочный материал. Соответственно выделяются |