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.
|
|
1.2 История развития геоморфологии за рубежом Научные представления, положившие начало геоморфологии, содер- жатся в работах многих ученых. Ко второй половине XVIII в. относится возникновение двух проти- воположных друг другу учений об агентах, принимающих участие в об- разовании земной коры и вызывающих изменения ее поверхности, - неп- тунизма и плутонизма. Основателем школы нептунистов был немецкий ученый Г.А. Вернер, взгляды которого сложились на основе наблюдений территории Саксонии, где ему приходилось иметь дело преимуществен- но с осадочными породами. Согласно концепции Вернера, Мировому океану принадлежит исключительная роль как в образовании горных по- род, слагающих земную поверхность, так и в выработке присущего ей рельефа. Эта концепция вынуждена была в конце концов уступить место концепции плутонистов, одним из авторов которой был шотландец Д. Геттон. Свои наблюдения и исследования, проведенные преимуществен- но в Шотландии, Геттон опубликовал в 1788 г. в книге «Теория Земли». Он ввел в науку понятие о геологическом цикле, рассматривал измене- ния рельефа как составную часть геологического развития нашей плане- ты. В начале XIX в. в геологии господствовала концепция катастро- физма, у истоков которой стоял французский ученый Ж. Кювье. Соглас- но этой концепции, деформации земной коры, а также изменения орга- нического мира происходят катастрофически быстро, в течение коротких промежутков геологического времени, разделенных длительными перио- 11 дами покоя. Возникла эта концепция для объяснения смены флор и фаун, наблюдаемых в пластах горных пород. В конце XIX в. она потеряла свое значение. Основоположник научной геологии Ч. Лайель в 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 настоя- щее время (в геологии это эволюционное учение получило название ак- туализма). Основные формы рельефа, по Ч. Лайелю, возникают как ре- зультат движения земной коры, а затем нивелируются, разрушаются под действием внешних сил. Совокупное разрушение гор под действием внешних сил получило наименование денудации. К. Науманн в 1852 г. впервые вводит в научную литературу понятие морфология земной по- верхности. Вторая половина XIX века известна появлением работ по геологии и рельефу Земли как общего, так и специального характера. В работах Д. Дана и Э. Зюсса разрабатываются основы тектоники и структурной гео- логии, освещается строение планетарных форм рельефа материков и океанов. П.А. Кропоткин обосновывает теорию материкового оледене- ния (1876). В работах Сюрреля, а позднее Рютимейера - рассматриваются проблемы образования и развития речных долин, Д. Пауэлла - процессы плоскостного смыва и т.д. К концу XIX века выходят в свет крупные обобщающие труды Ф. Рихтгофена и А. Пенка, в которых систематизи- руются представления о строении земной поверхности, происхождении рельефа и делаются попытки его классификации. Выделение за рубежом геоморфологии в самостоятельную отрасль знания и появление первых научных общегеоморфологических концеп- ций неразрывно связано с именами американского ученого В. Девиса (1899) и немецкого исследователя В. Пенка (1924). В 1967 году появился капитальный труд южно-американского ученого Л. Кинга «Морфология Земли». Наибольший интерес в нем представляют особенности образования выровненных поверхностей в условиях аридного климата. К числу крупных современных геоморфологов принадлежит предста- витель английской школы Р.Дж. Раис. Его монография посвящена пробле- мам геофизики и тектоники Земли на основе новейших представлений о ме- ханизме формирования рельефа. 12 2. ФАКТОРЫ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И ФОРМЫ РЕЛЬЕФА 2.1. Факторы рельефообразования Геоморфология имеет дело с очень сложной и необычайно динамич- ной сферой Земли, которая получила название географической или ланд- шафтной оболочки. Сложность этой оболочки определяется тем, что ее формирование и развитие происходит под совместным воздействием внут- ренних сил Земли и космических источников энергии. В ней существуют в глубокой взаимосвязи основные геосферы Земли (литосфера, атмосфера, гидросфера, криосфера, биосфера и педосфера 3 ). Как внутри Земных недр, так и на ее поверхности происходит посто- янная трансформация и перераспределение вещества и энергии. В связи с этим, рельеф Земной поверхности является совокупным результатом глу- бинных процессов, протекающих внутри Земли – эндогенных и процессов внешних - экзогенных, проявляющихся через деятельность атмосферы, гид- росферы, криосферы и биосферы. Эндогенные процессы рельефообразования или внутренние силы Земли. К ним относятся, главным образом, тектоническая деятельность и магматизм. Основным источником эндогенных сил является тепловая энер- гия, которая возникает и накапливается в результате гравитационной диф- ференциации и радиоактивного распада вещества недр Земли. Гравитация и радиоактивность, разогрев и последующее охлаждение недр Земли ведут к изменениям объема масс вещества, слагающего мантию и земную кору. Это приводит к возникновению вертикальных и горизонтальных движе- ний; земная кора реагирует на них либо деформациями без разрыва пла- стов (пликативные дислокации), либо разрывами и перемещением (дизъ- юнктивные дислокации). Возникают интрузивные (батолиты, штоки) и эффузивные (вулканы) геологические образования. Тектонические движения и деформации земной коры распределяют положительные и отрицательные формы на поверхности Земли. Под дейст- вием малоамплитудных движений отдельные участки платформ испытыва- ют опускания или поднятия, иногда сменяющие друг друга во времени. Ин- тенсивные движения действуют в более узких зонах, приводя к горообразо- ванию. 3 Педосфера (от греч. πέδον - грунт и σφαίρα - шар) - почвенная оболочка Земли или почвенный покров Земли. 13 Тектонические движения вызываются не только внутренними факто- рами - тепловой и гравитационной энергией - но и внешними. Например, во время четвертичных оледенений под давлением мощных толщ ледниковых покровов земная кора прогибалась, а после таяния ледников и снятия на- грузки испытывала изостатический подъем, который обеспечивался пере- мещением (течением) глубинного вещества на уровне астеносферы и, воз- можно, более высоких слоев литосферы. Аналогичные процессы связаны с колебаниями уровней океанов и морей. Многие ученые склоняются к мнению, что в развитии эндогенных процессов играет роль изменения ротационного режима Земли (скорости ее вращения). Это приводит к изменению фигуры и наклона земной оси, что является толчком для перераспределения напряжения и сил, действующих на разных глубинах в земных недрах, в том числе и на поверхности Земли. Экзогенные факторы рельефообразования или факторы внешней среды. К этим факторам относят деятельность климата или атмосферные агенты (температура, осадки, солнечная активность, ветер и пр.), деятель- ность гидросферы, криосферы, живых организмов и человека (антропоген- ный фактор). Главным источником экзогенных процессов служит лучис- тая энергия солнца, которая трансформируется в энергию движения воды, воздуха, вещества литосферы, ледниковых масс, которые тесно взаимодей- ствуют с гравитационной энергией и силой притяжения небесных тел, причем последние нередко проявляют себя как самостоятельно дейст- вующие факторы рельефообразования (склоновые процессы, приливные силы). Экзогенное рельефообразование сводится к разрушению одних форм рельефа и созданию других, перемещению продуктов разрушения и их на- коплению (аккумуляции). Так экзогенные процессы участвуют в непрерыв- ном образовании вещества, его переносе и переотложении, что приводит к образованию новых форм рельефа. Совокупность процессов разрушения и переноса их продуктов назы- вается денудацией. Денудация приводит к снижению абсолютных и отно- сительных высот территории, а формы рельефа, образуемые денудацией, называют денудационными или выработанными. Как правило, денудация 14 приводит к эрозии 4 , в том числе и к эрозии почв. Примером денудационных форм рельефа могут быть овраги 5 и балки 6 (рис. 1, 2). Рис. 1. Овраг Рис. 2. Балка Одновременно с денудацией происходит аккумуляция (накопление) продуктов денудации в понижениях рельефа или впадинах. Аккумуляция по своим пространственным масштабам (охвату терри- торий) может быть региональной и локальной. В результате аккумуляции, наоборот происходит повышение абсолютных и относительных высот тер- ритории, а формы рельефа, образованные аккумуляцией, называются акку- мулятивными. Примером аккумулятивных форм рельефа являются морен- ный холм 7 , бархан 8 (рис. 3, 4) и т.д. Итогом совместной деятельности акку- мулятивных и денудационных процессов является выравнивание рельефа. Главным законом геоморфологии, определенным немецким исследо- вателем В. Пенком еще в начале XX веке, является постоянное взаимодей- ствие эндогенных и экзогенных процессов. Рельеф земной поверхности - от 4 Эрозия (от лат. erosio - разъедание) - процесс разрушения горных пород и почв поверхностными водны- ми потоками и ветром, включающий в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающийся их отложением. 5 Овраг - это форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками в результате размывания почвенного покрова или рыхлых пород. 6 Балка(суходол, байрак, лог, яр) - сухая или с временным водотоком долина с задернованными склонами. Балки отличаются от оврагов более пологими склонами и наличием растительного покрова на поверхно- сти склонов и днища. 7 Моренный холм - положительнаяформа рельефа,валообразная или холмистая гряда образованная из морены, отложенной при колебаниях края ледника в период его временного стационарного положения. Морена - ледниковые отложения, образовавшиеся в результате накопления обломочного (моренного) ма- териала в теле ледника в процессе его движения, выпахивания ложа и последующего таяния. Представляет собой неоднородную смесь обломочного материала - от гигантских глыб, имеющих до нескольких сотен метров в поперечнике, до глинистого материала, образованного в результате перетирания обломков при движении ледника. 8 Бархан - положительная форма рельефа, подвижное скопление сыпучего песка, навеянное ветром и сла- бо закрепленное (либо не закреплённое) растительным покровом. 15 планетарных форм до микроформ во все этапы геологической жизни Земли представляет результат воздействия экзогенных процессов на неровности земной поверхности, созданные эндогенными процессами - тектоникой и магматизмом. Суммарное действие тех и других в масштабе геологического времени вполне соизмеримо. По роли в создании рельефа и скорости его преобразования они также сопоставимы. Например, горы, созданные текто- ническими движениями, могут быть полностью разрушены экзогенными процессами до состояния равнины. Рис. 3. Моренный холм Рис. 4. Бархан На Земле практически не существует чисто эндогенных форм релье- фа, они всегда несут признаки более или менее глубокого преобразования экзогенными процессами. В соответствии с этим разработана генетическая классификация типов рельефа, согласно которой выделяют две большие группы типов рельефа – эндогенная и экзогенная (табл. 1). Эта классификация основана на процессах, под действием которых формируется рельеф. Каждый тип экзогенного рельефа подразделяется на два подтипа - рельеф денудационный (выработанный) и рельеф аккумулятивный. Подтипы денудационного рельефа, созданные разными экзогенны- ми процессами, имеют собственные названия: эрозионный, абразионный, экзарационный, дефляционный, суффозионный и др. Что касается акку- мулятивного рельефа, то для его подтипов сохраняется единое название. Очень важно то, что генетическая классификация синтезирует весь комплекс знаний о рельефе и содержит не только генетическую, но также морфологическую, геологическую, морфометрическую характеристики. Если опытный исследователь знает происхождение формы рельефа, то он 16 может представить ее внешний вид, внутреннее строение, примерные раз- меры, геологические и морфометрические особенности. В связи с этим большинство общих геоморфологических карт составляется на генетиче- ской основе. Таблица 1. – Генетическая классификация рельефа земной поверхности Группа типов рель- ефа Типы рельефа Подтипы (процессы, под действием кото- рых формируется рельеф) 1. Эндогенная Тектонический вертикальные и горизонтальные тектониче- ские движения земной коры Вулканический взрывной, аккумулятивный – в результате магматизма 2. Экзоген- ная Флювиальный эрозия, аккумуляция Гляциальный, флювиогля- циальный экзарация, эрозия, аккумуляция Прибрежный морская или речная абразия, аккумуляция Карстовый выщелачивание, аккумуляция Эоловый дефляция (ветровая эрозия), коррозия, эоловая (ветровая) аккумуляция материала Склоновый гравитация, перенос, аккумуляция, денудация Биогенный денудация, аккумуляция Антропогенный (техно- генный) денудация, аккумуляция Таким образом, генетическими типами рельефа – называют соче- тания форм рельефа, обладающих сходным обликом, строением, проис- хождением и закономерно повторяющихся на определенной террито- рии. Вопросы для самоконтроля: 1. Что понимают под эндогенными процессами рельефообразования? 2. Перечислите основные источники эндогенных сил. 3. Как ротационный режим земли влияет на эндогенные процессы? 17 4. Что понимают под экзогенными процессами рельефообразования? 5. Перечислите основные источники экзогенных сил. 6. Что понимают под денудацией и денудационными формами рельефа? 7. Приведите примеры денудационных форм рельефа. 8. Что понимают под аккумуляцией и аккумулятивными формами рельефа? 9. Приведите примеры аккумулятивных форм рельефа. 10. Почему эндогенные и экзогенные процессы рельефообразования находятся в постоянном взаимодействии и взаимообусловлены? 11. Какой принцип лежит в основе генетической классификации типов рельефа? 12. Приведите основные генетические типы и подтипы эндогенного рельефа. 13. Что понимают под генетическими типами рельефа? Темы к устным сообщениям и докладам 1. Вулканизм, как фактор эндогенного рельефообразования. 2. Тектоника, как фактор эндогенного рельефообразования. 3. Влияние деятельности человека на рельефообразование. 2.2 Формы рельефа Рельеф любого участка земной поверхности состоит из сочетаний элементов, форм и типов рельефа, расположенных в определенной зако- номерности взависимости от их происхождения, возраста, геологических структур, климата и деятельности человека. Существует множество типов: холмисто-западинный рельеф ледни- кового происхождения, долинно-балочный эрозионно-денудационного про- исхождения и др. По геометрическим признакам выделяются следующие элементы рельефа: 1. Грани, или поверхности - по величине наклона их целесообразно разделить на субгоризонтальные поверхности (с углами наклона до 2°) и склоны (углы наклона 2° и более). 2. Ребра (пересечение двух граней) 3. Гранные углы (пересечение трех или более граней). Формы рельефа могут быть замкнутыми (моренный холм, моренная западина) или открытыми (овраг, балка) (рис. 5, 6), простыми или сложны- ми, положительными или отрицательными (рис. 7). Простые формы обычно невелики по размерам, имеют более или менее правильные геометрические очертания, состоят из элементов релье- фа. Сложные формы - это комбинация простых форм. Выделение положительных и отрицательных форм рельефа свя- зано с различием абсолютных высот одних форм рельефа относительно других. Так, балки являются отрицательными формами по отношению к разделяющим их межбалочным пространствам. 18 Рис. 5. Котловина, как пример замкнутой формы рельефа Рис. 6. Овраг, как пример открытой формы рельефа Рис. 7. Примеры положительных и отрицательных форм рельефа Пояснения к рисунку: Положительные формы рельефа: гора, хребет Отрицательные формы рельефа: лощина, седловина, котловина Это справедливо, например, для Среднерусской возвышенности и расположенной к востоку от нее Окско-Донской низменной равнины. Но если взять всю Среднерусскую возвышенность как форму рельефа в целом, то она вместе с расчленяющими ее отрицательными формами (балками, ов- рагами, долинами рек) будет выступать как положительная форма рельефа по отношению к Окско-Донской низменной равнине. Понятие положи- тельные и отрицательные формы рельефа еще более усложняется при пе- 19 реходе к сопоставлению форм рельефа более высокого таксономического ранга. В зависимости от размеров выделяют различные формы рельефа: планетарные, мегаформы, макроформы, мезоформы, микроформы и нано- формы (табл. 2). Таблица 2. Классификация форм рельефа в зависимости от их размера Форма рельефа Площадь, км 2 Рельефообра- зующие процессы Примеры Планетарная Сотни ты- сяч и мил- лионы Эндогенные К планетарным формам рельефа относятся: 1) материки; 2) геосинк- линальные пояса (переходные зо- ны); 3) ложе океана; 4) срединно- океанические хребты. Мегаформа Сотни или десятки тысяч Эндогенные К этим формам относят: 1) горные пояса и равнинные страны в преде- лах материков (горные системы Альп и Кавказа, Западно-Сибирская равнина и Среднесибирское плос- когорье); 2) крупные впадины и поднятия в пределах ложа океана (Впадины Мексиканского залива и Карибского моря); 3) разломы пла- нетарного масштаба, выраженные в рельефе, и др. Макроформа Сотни или тысячи (реже де- сятки ты- сяч) Эндогенные Отдельные хребты и впадины ка- кой-либо горной страны: например, Главный Кавказский хребет, Ку- ринская низменность, Среднерус- ская возвышенность. Мезоформа От не- скольких до десят- ков Экзогенные (очень редко - эндоген- ные) Овраги, балки, долины рек, круп- ные аккумулятивные формы типа барханных цепей или моренных гряд. Микрофор- ма Экзогенные Неровности, являющиеся деталями более крупных форм рельефа (на- пример, карстовые воронки, эрози- онные рытвины, береговые валы и др.). Наноформа (от греч., nanos - кар- лик) Экзогенные Очень мелкие неровности, ослож- няющие поверхность макро-, мезо- и микроформ (например, луговые кочки, сурчины, мелкие эрозионные бороздки, знаки ряби на морском дне и на поверхности эоловых форм рельефа). |