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.
|
|
Материковый склон начинается у бровки шельфа и углубляется под углом около 10°, а нередко 30 - 35°. Материковый склон расположен в интервале глубин от 200-1500 до 3000-3500 м. Реже он опускается еще глубже. Например, у Австралии его глубина достигает почти 5000 м. Ши- рина склона - не более 200 км. Он связывает два главных гипсометрических уровня Земли - поверхность континентов и дно океанов. По нему идет мас- совое перемещение осадочного материала в океанические глубины. Его верхняя граница обычно четкая - это бровка шельфа, нижняя граница с ло- жем океана менее отчетливая из-за мощного шлейфа осадков в основании склона. Материковый склон сложен породами материкового типа. Распола- гаясь между зоной поднятия - платформой и зоной погружения - ложем океана, на материковом склоне часто формируются молодые сбросы, и проявляется ступенчатость в строении. Иногда ступени бывают очень широки (десятки километров) и называются краевыми плато мате- рикового склона. Примером может служить подводное плато Блейк к вос- току от Флориды. Выделяют аккумулятивный, денудационный типы склона и промежу- точный между ними денудационно-аккумулятивный. Аккумулятивный 52 склон в большинстве случаев слагается терригенными осадками, представ- ленными илами с примесью песков. Эти осадки поступают с шельфа тече- ниями, сбрасываются за его пределы, наращивая его в виде последователь- но наслаивающихся друг на друга клиноформ. Денудационный склон сложен коренными породами или совпадает со склонами барьерных рифов, соляных куполов или вулканов. Из-за неравно- мерного погружения отдельных блоков земной коры, на склоне образуются ступени (Северная Америка), грабены или горсты (Австралия). Основные формы рельефа материковых склонов имеют эрозионный генезис. Они изрезаны многочисленными разной глубины, прямыми или извилистыми, короткими или длинными ложбинами, руслами, желобами, образованными суспензионными потоками, сносящими материал с шельфа. На крутых склонах развиты обвалы, а на пологих склонах и у их подножия - оползни, имеющие бугристый рельеф. Геоморфологической особенностью материкового склона служат подводные каньоны - глубоко врезанные поперечные ложбины, глубиной до 2000метров, протяженностью в сотни километров. Каньоны буквально расчленяют крутые склоны материкового склона, образуя в его нижней части крупные конусы выноса. Происхождение этих удивительных обра- зований до сих пор не ясно. Большинство каньонов заканчивается на глу- бинах около 3000 метров. С современной точки зрения считается, что мате- риковый склон в своей основе - это система ступенчатых сбросов, образо- вавшихся в пограничной зоне между областью с тенденцией к поднятию или слабому погружению - материковой платформой и областью с тен- денцией к значительному погружению - ложем океана. Важнейший геоморфологический процесс на дне океана - аккумуля- ция (накопление) осадочного материала разного происхождения. Расчеты показывают, что реки земного шара ежегодно выносят в море около 20 миллиардов тонн твердых частиц и 3,2 миллиарда тонн растворенного ма- териала; ледники доставляют в океан 1,5 миллиарда тонн, абразия - около 0,5 миллиарда тонн. Значительное количество терригенного материала приносится ветром, ежегодно в океан поступает около 3 миллиардов тонн вулканических продуктов. Если присоединить к этим цифрам величину биогенных осадков (1,82 миллиарда тонн), то сумма всего осадочного мате- риала, осаждающегося на дно океана, составит около 30 миллиардов тонн в год. 53 Распределение осадочных толщ в океане имеет свои закономерности. Обычно зона шельфа и материкового склона лишена мощных аккумулятивных образований благодаря значительным уклонам, проявлению эрозионной вол- новой деятельности, выносу вещества мутьевыми потоками. Благоприятны ус- ловия накопления мощной серии осадков в пределах материкового подножия. За счет сползания материала с материкового склона и очень пологих поверхно- стей подножия возникают ловушки для накопления осадочных толщ и появ- ляются условия для процесса аккумулятивного выравнивания ложа океана. Материковое подножие как важнейшая часть подводной окраины материков выражено обычно наклонной волнистой равниной шириной в несколько сотен километров между материковым склоном и ложем. В сто- рону океана оно выполаживается, достигая глубин 3,5 - 4,5 километра. Ос- новная часть подножия сложена рыхлыми породами конусов выноса под- водных каньонов. В верхней части, примыкающей к материковому склону, не- редко отмечается оползневый рельеф. В целом материковое подножие - акку- мулятивное образование с мощной (3-5 километров) толщей осадочных по- род, выносимых реками в пределы шельфа. Под слоем аккумулятивных по- род залегает кора материкового типа. 6.2 Ложе океана Большинство океанских впадин образовалось в мезозойское и кайно- зойское время в результате раздвигания континентов. Мегарельеф планетар- ных форм Мирового океана включает ложа океанов и срединно- океанические хребты. В центральных частях океанического ложа, где количество терриген- ных осадков 15 резко сокращается, большое значение приобретают вулкани- ческие и биогенные отложения. Последние нередко имеют смешанное био- хемогенное происхождение и связаны со способностью некоторых морских организмов усваивать из воды карбонаты кальция и кремнезем, которые по- сле их отмирания выпадают на дно в виде кремнистых (диатомовые) и карбонатных (фораминиферовые, птероподовые, глобигериновые) илов. Образование карбонатных морских осадков - один из важнейших геологиче- ских процессов. Абиссальные осадки маломощные, они покрывают и слегка нивелируют неровности ложа, придавая ему волнистый характер. 15 Терригенные осадки (от лат. terra - Земля и ген,- генный) - преимущественно морские и океанические осадки, образующиеся в результате поступления в водоем веществ с водосборной площади (при ветровой и водной эрозии). Играют существенную экологическую роль в жизни данных биоценозов. 54 В структурном отношении ложе океана соответствует океаническим платформам (талассократонам), сложенным корой океанического типа (от- сутствует гранитный слой). Они представлены гигантскими плоскими котло- винами, разделенными высокими хребтами. Глубины океанических плат- форм превышают 3500-4000 м, что характеризует их областями длительного погружения и аккумуляции. В отличие от океанических платформ, срединно-океанические хребты представляют собой вытянутые в меридиональном и субмеридиональном направлениях гигантские вздутия земной коры, высотой более 2000 м, увен- чанные вулканами щитового типа. Они образуют единую планетарную океа- ническую систему длиной более 60000 км. Строение срединно-океанических хребтов сложно. Сводовая часть осевой зоны обычно разбита рифовой впа- диной с крутыми бортами и плоским дном. Склоны расчленены резко вы- раженными ложбинами, по линиям которых происходят тектонические сме- щения (трансформные разломы). Высокая сейсмичность и вулканизм срединно-океанических хребтов, максимальные значения теплового и магнитного потоков, резкая расчленен- ность рельефа, молодость слагающих пород и их зеркальное повторение по обе стороны рифтовой впадины свидетельствуют о проявлении в этом типе мегарельефа интенсивного современного тектогенеза, свойственного процес- сам спрединга, субдукции. Современная теория тектоники литосферных плит доказывает, что процесс рифтообразования проявляется с конца мезозоя и продолжается в современный период со скоростью раздвижения плит до не- скольких сантиметров в год. Срединно-океанические хребты сложены обычно ультраосновными породами, главным образом перидотитами, дунитами. Они проникают в зем- ную кору из верхней мантии, чем и объясняется высокая плотность рифто- генной коры. 6.3 Геосинклинальные области Термин геосинклинальные области был введен в науку Д.А. Архан- гельским. В последнее время в геоморфологической литературе широко применяется, как синоним этого понятия, термин переходная зона. Под со- временными переходными или геосинклинальными областями понима- ются области современного горообразования, протекающие на стыке материков и океанов. 55 Молодые геосинклинальные области Земли слагаются из трех ос- новных элементов: котловин глубоководных морей (Японское, Охотское), лишенных на дне материковой коры, островных дуг с мощной материко- вой корой (Японские, Курильские острова) и глубоководных желобов с океаническим типом земной коры (Курило-Камчатский, Марианский). Резкие переходы одного типа коры в другой создают высокую тектониче- скую активность геосинклинальных морфо структур. Наиболее ярко геосинклинальные области выражены на окраинах Тихого океана (Тихоокеанская геосинклиналь), в Карибском море, в за- падной части Альпийского пояса горообразования, который протягивает- ся от Канарских островов через Средиземное море до Индонезии. О.К. Леонтьев на основании строения глубоководных желобов, ост- ровных дуг и котловин глубоководных морей выделяет несколько типов переходных зон: 1. Марианский тип связан с наиболее глубокими желобами: Мари- анским, Тонга, Кермадек и др. В этой зоне очень активны процессы вул- канизма и сейсмичности. Мощность осадочных пород настолько тонкая, что коренные породы и структуры выходят на поверхность. 2. Витязянскийтип переходных зон представлен глубоководным желобом Витязь и Северофиджитской котловиной. Глубина желоба не более 6000 - 6500 метров. Отсутствие островной дуги отличает этот тип от других. 3. Курильский тип переходных зон имеет общие черты с Мариан- ским, но характеризуется крупными островными дугами и большой мощно- стью континентальной коры. Особенно интенсивна весьма активная тек- тоническая деятельность. 4. Японский объединяет в своем составе крупные острова и мощ- ную материковую кору, достигающую десятков километров. Характерен также интенсивный вулканизм и отрицательные аномалии силы тяжести. 5. Средиземноморский тип устроен наиболее сложно. Основу со- ставляют крупные складчато-глыбовые горные системы (Альпы, Апенни- ны), разделенные глубокими морскими впадинами или понижениями су- ши. В их облике проявляются черты переходной стадии. Средиземномор- ский пояс альпийской складчатости является типичным примером по- стгеосинклинальной стадии развития. На западе его сохранились мор- ские впадины - остатки древнего Тетиса с субокеаническим типом зем- ной коры. Характерна большая мощность осадочного слоя (в Черном мо- 56 ре более 15 километров). Сохранились в рельефе также структуры типа островных дуг (Ионические острова) и глубоководные желоба. Например, Эллинский желоб имеет глубину 5,5 километра. В направлении на вос- ток тип коры Средиземноморской геосинклинали становится все более материковым. Восточнее южного Каспия и вплоть до Индокитая господ- ствует мощная материковая кора, хотя высокая сейсмичность, степень расчлененности, вертикальные движения свидетельствуют о том, что пе- реход от коры геосинклинального типа к континентальной не закончен. Вопросы для самоконтроля: 1. Понятие о границе материка. 2. Состав и строение подводных окраин материков. 3. Понятие о ложе океана и его строение. 4. Понятие о переходных (геосинклинальных) зонах и их типах. 57 7. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РЕЛЬЕФ Рельеф поверхности Земли является результатом взаимодействия эн- догенных и экзогенных процессов. Формы микро- и мезорельефа (а в ряде случаев и макрорельефа) в большинстве являются результатом деятельно- сти экзогенных сил. Несмотря на ведущую рельефообразующую роль эндо- генных процессов, экзогенные факторы играют не менее важную роль, а иногда и соизмеримую с внутренними силами Земли. Под морфоскульптурой понимают все формы рельефа, независимо от их размеров, возникшие в результате перемещения вещества на земной поверхности под действием экзогенных агентов. В зависимости от характера экзогенных сил различают денудацион- ные и аккумулятивные морфоскульптуры. Общим результатом экзогенных процессов согласно закону всемирного тяготения является перемещение вещества с повышенных мест в пониженные, то есть с более высоких гип- сометрических уровней на более низкие. Экзогенный рельеф классифицируется по разным признакам. В зави- симости от деятельности различных рельефообразующих агентов - воды, льда, постоянной мерзлоты и др. и связанных с ними процессов выделяются соответствующие типы рельефа: флювиальный, ледниковый, криогенный и др. В то же время экзогенные процессы могут быть объединены в группы в зависимости от того, в образовании каких комплексов форм рельефа они участвуют. Это, например, склоновые, русловые, береговые (морских побе- режий, водохранилищ) процессы и формы рельефа. Иногда выделяются комплексы процессов и соответствующие им формы рельефа, характерные для определенных климатических обстановок (условий): нивальные, гумид- ные, аридные и др. Выветривание_и_его_роль_в_рельефообразовании'>7.1 Выветривание и его роль в рельефообразовании Как только горная порода выходит на дневную поверхность, она сразу же подвергается воздействию внешних условий среды (климат, живые орга- низмы и т.д.). В процессе выхода горной породы на поверхность соприкосно- вения с атмосферой, изменяются термодинамические условия. Изменение этих условий нарушают устойчивость породы, и она становится податливой к разрушению и трансформациям в процессе выветривания. Выветривание - это совокупность процессов качественного и коли- чественного изменения состава и свойств горных пород и слагающих 58 их минералов под воздействием агентов атмосферы, гидросферы и био- сферы, ведущих к трансформации и транслокации вещественного со- става поверхностных слоев литосферы и превращению ее в кору вы- ветривания. Продуктом выветривания является элювий (от лат. eluo - вымываю). В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа - физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсив- ность проявления каждого из них, определяемая рядом факторов (клима- том, составом пород, рельефом и др.), в разных местах неодинакова. Иногда выделяют еще один тип выветривания - органогенное или биологическое, связанное с воздействием на горные породы раститель- ных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветрива- ние в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к про- цессам физического или химического выветривания. Кора выветривания - сохранившаяся от древних эпох совокуп- ность остаточных (несмещенных) продуктов выветривания (элювия). Мощность современных элювиальных кор выветривания варьирует от миллиметров на первичных стадиях до многих метров - древние остаточные коры выветривания могут достигать нескольких десятков метров, а иско- паемые остаточные и переотложенные коры могут составлять многие сотни метров. Существует несколько классификаций кор выветривания. Большин- ство авторов выделяют следующие типы кор: 1) обломочная, состоящая из химически неизмененных или слабо из- мененных обломков исходной породы; 2) гидрослюдистая кора, характеризующаяся слабыми химическими изменениями коренной породы, но уже содержащая глинистые минералы - гидрослюды, образующиеся за счет изменения полевых шпатов и слюд; 3) монтмориллонитовая кора, отличающаяся глубокими химически- ми изменениями первичных минералов; главный глинистый минерал в ней монтмориллонит; 4) каолинитовая кора; 5) красноземная; 6) латеритная. 59 Последние два типа коры представляют собой результат длительного и интенсивного выветривания с полным изменением первичного состава исходных пород. Каждый из выделенных типов кор выветривания формируется в оп- ределенной природной обстановке, т.е. имеет зональный характер. Обло- мочные коры преобладают в полярных и высокогорных областях, а также в каменистых пустынях низких широт. Гидрослюдистые коры характерны для холодных и умеренных облас- тей с вечной мерзлотой. Монтмориллонитовая кора образуется в степных и полупустынных областях, каолинитовая и красноземная наиболее харак- терны для субтропиков и, наконец, латеритная кора формируется при наи- более активном химическом выветривании в условиях жаркого и влажного экваториального климата. Характер кор выветривания зависит также от со- става горных пород, на которых они образуются, от возраста кор выветри- вания и стадии их развития. По своей сути выветривание является начальным этапом любого экзо- генного процесса. В связи с этим главная роль выветривания сводится к то- му, что, оно готовит материал, который становится доступным для переме- щения другими экзогенными агентами. Выветривание горных пород - на- чальный этап большого геологического круговорота веществ (БГК) на зем- ной поверхности. Рассмотрим основные типы выветривания более подробно. Физическое (механическое) выветривание. Протекает под влиянием изменений температуры (тепловое расширение и сжатие минералов), за- мерзания (расширение) и таяния (сжатие) попадающей в трещины породы воды, механической деятельности ветра, воды, льда, истирания в грави- тационном или водном потоке, разрыхляющей деятельности корней рас- тений. В результате монолитная порода с плотностью 2,5-2,6 г/см 3 из- мельчается, дробится и превращается в рухляк с плотностью 1,2-1,5 г/см 3 и пористостью 40-50%. При этом возрастает общая степень дис- персности материала и резко растет его удельная поверхность, подвергаю- щаяся воздействию химических реагентов. Таким образом, физическое вы- ветривание приводит к изменению только агрегатного состояния породы, но не изменяет ее химического состава. В зависимости от главного действующего фактора и характера раз- рушения горных пород физическое выветривание делят на температурное и механическое. 60 Температурное выветривание происходит без участия внешнего ме- ханического воздействия и вызывается изменением температуры. Интен- сивность температурного выветривания зависит от состава породы, ее строения (текстуры и структуры), а также от окраски, трещиноватости и других факторов. Большое значение при температурном выветривании имеют амплитуда и особенно скорость изменения температуры. Поэтому при выветривании ее суточные колебания играют большую роль, чем се- зонные. Температурное выветривание наблюдается во всех климатических зонах, но наиболее интенсивно оно протекает в областях, характеризую- щихся резкими контрастами температур, сухостью воздуха, отсутствием или слабым развитием растительного покрова. Такими областями, прежде всего, являются тропические и внетропические пустыни. Интенсивно тем- пературное выветривание протекает также на крутых склонах высоких гор, особенно на склонах южной экспозиции. Механическое выветривание происходит под воздействием таких факторов, как замерзание воды в трещинах и порах горных пород, кристал- лизация солей при испарении воды, т.е. оно тесно связано с температурным выветриванием. Особенно сильный и быстрый механический разрушитель горных пород - вода. При ее замерзании в трещинах и порах горных пород возникает огромное давление, в результате которого порода распадается на обломки. Это явление часто называют морозным выветриванием. Предпосылками морозного выветривания служат трещиноватость горных пород, наличие воды и соответствующие температурные условия. Следует отметить, что интенсивность морозного выветривания определяет- ся не амплитудой, а частотой колебания температуры около точки замерза- ния воды, т.е. около 0°С. Вследствие этого наиболее интенсивно морозное выветривание протекает в полярных странах, а также в горных районах, преимущественно выше снеговой границы. Раздробляющее действие кристаллизующихся солей ярче проявляется в условиях жаркого, сухого климата, где днем при сильном нагревании солнцем влага, находящаяся в капиллярных трещинах, подтягивается к по- верхности и соли, содержащиеся в ней, кристаллизуются. Под давлением растущих кристаллов трещины расширяются. В конечном счете, это приво- дит к нарушению монолитности горных пород, к их разрушению. Разруше- нию горных пород способствуют намокание и высыхание (этот фактор осо- 61 бенно важен для глин, суглинков, мергелей), а также физическое воздейст- вие организмов (корней растений и землероев). В результате физического выветривания компактные породы распа- даются на остроугольные обломки различной формы и разных размеров, т. е. образуется материал, из которого формируются осадочные обломочные породы - глыбы, щебень, дресва, песок. По мере дробления горных пород интенсивность физического вывет- ривания ослабевает, и создаются все более благоприятные условия для хи- мического выветривания. Таким образом, |