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.
|
|
физическим выветриванием называется дезинте- грация 16 горной породы, не сопровождающаяся химическими изменениями ее состава. Химическое выветривание. В отличие от физического выветривания, этот тип выветривания приводит к химическим превращениям минералов гор- ных пород. Первостепенная роль в химических процессах выветривания при- надлежит растворению в воде, возрастающему с увеличением степени дис- персности породы. Взаимодействие раздробленной породы с водой приво- дит к переходу в раствор значительных количеств катионов и анионов - на первых стадиях выветривания преимущественно силикатов, алюмина- тов и карбонатов щелочей и щелочноземельных металлов, что способству- ет высокой щелочности растворов на этих стадиях. Постепенно щелочная реакция среды по мере выщелачивания катио- нов сменяется нейтральной и переходит на зрелых стадиях выветривания в кислую. Смена этих стадий происходит быстрее на бедных основаниями кис- лых породах, чем на богатых или основных. В результате выветривания путем растворения и выщелачивания граниты могут потерять 30-35% своей массы, базальты - 75-90, а известняк - до 99%. При гидратации ми- нералов происходит резкое увеличение их объема и растворимости. Химическое выветривание протекает под действием следующих ос- новных элементарных процессов: а) Гидролиз минералов, реагирующих с водой, сопровождается их существенными преобразованиями. Образующиеся при гидролизе первич- ных минералов растворимые и коллоидные соединения кремния, алюми- 16 Дезинтеграция горных пород - распадение их на обломки разных размеров без изменения состава. 62 ния и катионы служат исходным материалом для новообразования вторич- ных глинистых минералов, аккумулирующихся в корах выветривания. б) Окислительные процессы ведут к сильному подкислению среды и интенсивному выносу катионов в условиях достаточного увлажнения. в) Восстановление играет существенную роль в выветривании мине- ралов, содержащих элементы с переменной валентностью в окисленной форме. г) Десиликация особенно проявляется на первых стадиях выветрива- ния. При этом освобождающийся при гидролизе кремний образует раство- римые или подвижные коллоидные комплексы, легко мигрирующие в ще- лочной среде. д) Ресиликация – это процесс обогащения коры выветривания, крем- неземом за счет его привноса из зоны десиликации е) Гидратация - это химический процесс присоединения молекул во- ды к минералам. ж) Карбонатизация - это реакция между анионами карбонатов или бикарбонатов и щелочными и щелочноземельными катионами первичных минералов. В результате карбонатизации образуются бикарбонаты и карбо- наты кальция, магния, калия, и натрия, которые могут накапливаться и подщелачивать зону выветривания. з) Декарбонатизация - образовавшиеся карбонаты относительно хо- рошо растворимы и по мере их генерации усиленно вымываются нисходя- щими токами воды. В первую очередь выщелачиваются легко растворимые карбонаты натрия, калия и магния. Проявление химического выветривания не заканчивается вышеотме- ченными элементарными процессами, оно намного сложнее и разнообраз- нее. Таким образом, химическое выветривание - это результат взаимо- действия горных пород внешней части литосферы с химически активными элементами атмосферы, гидросферы и биосферы. Органогенное или биологическое выветривание. Биологическое вы- ветривание сводится в конечном результате к химическому выветриванию. В настоящее время считается неоспоримым фактом, что в разрушении гор- ных пород и синтезе вторичных минералов принимают активное участие растения, животные и микроорганизмы, которые контролируют и коррек- тируют направленность, кинетику и этапность выветривания. Все то, что 63 могут делать с горной породой физическое и химическое выветривание в состоянии и еще эффективнее способно сделать биогенное выветривание. Таким образом, выветривание само по себе не приводит к образова- нию каких-либо форм рельефа, а лишь готовит субстрат для экзогенного рельефообразования, то есть является его начальным этапом. Скорость, на- правленность и интенсивность процессов выветривания зависит от химиче- ского состава минералов горных пород и местных условий (климат, биоло- гический фактор и пр.). Необходимо также отметить, что выветривание является не только начальным этапом экзогенного рельефообразования, но и начальным эта- пом первичного почвообразования 17 . Особую важную роль в почвообразо- вании играет биологическое выветривание. Значительные пространства по- верхности суши в настоящее время покрыты разнообразными по составу и строению почвами, образующими в совокупности тонкую, но энергетиче- ски и геохимически очень активную оболочку, называемую педосферой (или почвенный покров Земли – особая геосфера). Знание свойств и проис- хождения почв является основой науки почвоведения, находящейся на сты- ке геологических и биологических наук, основателем которой был великий русский ученый В.В.Докучаев (1846-1903). Вопросы для самоконтроля: 1. Общее понятие о морфоскульптуре рельефа. 2. Что называют выветриванием? 3. Что такое кора выветривания? 4. Какие коры выветривания вы знаете? 5. Чем отличается физическое выветривание от химического? 6. Температурное выветривание. 7. Механическое выветривание. 8. Основные элементарные процессы химического выветривания. 9. Органогенное или биологическое выветривание. 10. Каково значение выветривания в рельефообразовании? 7.2 Склоновые процессы рельефообразования Разнообразие рельефа поверхности Земли представлено совокупно- стью его элементов, создающих сочетание поверхностей и линейных эле- ментов. 17 Почвообразовательный процесс, или почвообразование - это сложный природный про- цесс образования почв из слагающих земную поверхность горных пород, их развития, функ- ционирования и эволюции под воздействием комплекса факторов почвообразования в природ- ных или антропогенных экосистемах Земли. 64 К склонам относят такие поверхности, на которых в перемещении вещества определяющую роль играет составляющая силы тяжести, ори- ентированная вниз по склону. При углах наклона 1-2° составляющая ускорения силы тяжести, стре- мящаяся сместить частицы вниз по склону, еще очень мала. Такие поверх- ности к склонам чаще всего не относят. На долю склонов приходится более 80% поверхности суши. Склоновые процессы с разной интенсивностью распространены практически везде и развиваются при взаимодействии сил гравитации и сцепления частиц рых- лых пород между собой и с коренными породами. В результате происходит перемещение продуктов выветривания, накопление их на участках сокраще- ния угла наклона. Рыхлые породы, возникающие в процессе склоновой дену- дации, позже преобразуются в аллювиальные, морские и другие осадочные отложения. Связь склоновых процессов и выветривания выражается в скорости удаления со склонов разрушенного материала, в итоге обнажаются коренные породы, которые снова включаются в механизм выветривания. Та- ким образом, темп склоновых процессов определяет быстроту денудации. Поэтому изучение их играет большую роль в геоморфологии. Морфология склонов.Морфология склонов включает в себя крутиз- ну, форму и длину. Рис. 29. Крутизна и длина склона Под крутизной склонапонимаютугол,образуемый направлением склона с горизонтальной плоскостью в данной точке (рис. 29). По крутизне склоны разделяют следующим образом: - очень крутые >35º - крутые - 15-35º - средней крутизны - 8-15º - пологие - 4-8º - очень пологие - 2-4º. 65 Такое деление имеет некоторый генетический смысл, дает возмож- ность судить о характере и интенсивности процессов, происходящих на склонах, о возможных путях использования склонов в хозяйственной дея- тельности человека (например, в земледелии). По форме выделяют склоны прямые, выпуклые, вогнутые, ступенчатые (рис. 29). Форма профиля склонов несет особенно большую информацию о процессах, происходящих на них, а иногда дает возможность судить о харак- тере взаимодействия эндогенных и экзогенных сил. прямой склон выпуклый склон вогнутый склон ступенчатый склон Рис. 30. Формы склонов Выпуклые склоны свидетельствуют об активности процессов эрозии, особенно на поднятиях, а вогнутые склоны - об их вялости. Ступенчатые склоны характерны как для горных, так и для равнинных областей. Проис- хождение ступеней различно: эрозионное (например, террасированные скло- ны речных долин и морских побережий), денудационное, тектоническое (ступени тектонических блоков). По длине склоны условно делят на длинные - более 500 м, средние - 500-50 м и короткие - менее 50 м. Генезис склонов. В своем большинстве склоны являются полигенети- ческими формами рельефа. Они непрерывно преобразуются. Одни процессы - денудационные или аккумулятивные - сменяются другими в связи с изме- нениями климата или тектоническими движениями. Среди процессов, участ- вующих в формировании склонов, выделяются первичные склонообразующие процессы и собственно склоновые процессы, определяющие их дальнейшее преобразование. В зависимости от этого склоны подразделяются на первич- ные и преобразованные. Среди первичных склонов выделяются эндогенные и экзогенные. 66 К эндогенным относятся склоны тектонические (изгибных и разрывных деформаций земной поверхности, сейсмогенные), магматические (склонов лакколитов, даек и др.), вулканические (склоны вулканов, остывших лавовых потоков и др.). Экзогенные склоны формируются различными процессами: эрозион- ными (склоны речных долин, оврагов, балок, террас и др;), ледниковыми (склоны ледниковых каров, цирков, трогов, моренных и флювиогляциальных холмов и др.), морскими и озерными (склоны абразионных уступов, берего- вых валов и др.), эоловыми (склоны барханов, котловин выдувания и др.), мерзлотными (склоны термокарстовых воронок, гидролакколитов и др.), под земноводными (склоны карстовых пещер, воронок и др.). В создании склонов принимают участие организмы (склоны коралловых построек) и человек (склоны шахтных терриконов, карьеров, дамб и др.). Большая часть склонов создана денудационными процессами (эрозией, абразией, экзарацией и др.), а меньшая - аккумулятивными (например, склоны моренных холмов, подвод- ные склоны речных дельт и оползневых тел). Первичные склоны любого генезиса в чистом виде практически не существуют. Они тут же преобразуются вторичными процессами перемеще- ния обломочного материала под действием силы тяжести. По характеру перемещения обломочного материала выделяются скло- ны: - собственно гравитационные (обвальные, осыпные, оползневые); - массового смещения обломочного материала (солифлюкционные); - плоскостного смыва (делювиальные) Кроме того, существуют склоны со сложным типом перемещения ма- териала, т. е. совместного воздействия нескольких процессов. Таким образом, сила тяжести является главным фактором, постоянно преобразующим пер- вичные (или исходные) склоны и формирующим новые их типы. На всех склонах выделяются денудационная часть, наиболее крутая, с которой сносится материал, и аккумулятивная, болей пологая, где он накап- ливается. Возраст склонов. Определяется началом их образования. Склоны все- гда имеют базис денудации - поверхность, на которую они опираются и к ко- торой переносится и накапливается смещаемый с верхней части склонов об- ломочный материал. Таковыми базисами являются урезы рек, озер, морей, поверхности пойм, террас (речных, озерных, морских), поверхности ледни- ков. Обычно возраст денудационных склонов соответствует возрасту по- 67 верхности, на которую они опираются. Так, например, если возраст террасы, на которую опирается склон речной долины, среднеплейстоценовый, то та- ким же будет и возраст этого склона. Существуют обстановки, когда базис денудации, к которому формиро- вался склон, срезан, и он стал опираться на более низкую и, следовательно, более молодую поверхность. В этом случае верхняя часть склона является более древней, а нижняя - более молодой, хотя граница между ними не все- гда ясная. Склоновые процессы и рельеф склонов. Собственно гравита- ционные склоны включают осыпные, обвальные, лавинные, оползневые ти- пы. Условиями развития этих процессов являются: значительная крутизна склона (более 35-43°), превышение силы тяжести над силами сцепления в массиве горных пород и их смещение вниз по склону. Осыпные склоны (рис. 31). Образование осыпей связано преимущест- венно с физическим выветриванием. Наиболее типичные осыпи наблюдают- ся на склонах, сложенных мергелями или глинистыми сланцами. У классиче- ски выраженной осыпи различают осыпной склон, осыпной лоток и конус осыпи. Осыпной склон сложен обнаженной породой, подвергающейся физи- ческому выветриванию. Продукты выветривания (щебень и дресва), перемещаясь вниз по скло- ну, оказывают механическое воздействие на поверхность склона и вырабаты- вают в нем желоба - осыпные лотки глубиной 1-2 м при ширине в несколько метров. В нижних частях денудационных участков склонов желоба объеди- няются в более крупные ложбины, ширина которых может достигать десят- ков метров. Рис. 31. Осыпной склон 68 Талые и дождевые воды еще более углубляют желоба, расчленяют де- нудационную часть склонов. Движение обломков на осыпных склонах про- должается до тех пор, пока уклон поверхности не станет меньше угла естест- венного откоса. С этого момента начинается аккумуляция обломков, форми- руется конус осыпи. Осыпные конусы могут сливаться друг с другом. К ним примешивается грубообломочный обвальный материал. В результате у под- ножия склона образуется сплошной шлейф из крупных и мелких обломков породы. Формируются отложения, называемые коллювиальными, или просто коллювием (colluvio - скопление, беспорядочная груда). Коллювий отличается плохой сортировкой материала. Одна из особенностей строения коллювиаль- ных отложений заключается в том, что наиболее крупные обломки продви- гаются дальше всего по аккумулятивной части осыпного склона и слагают подножие осыпей. В образовании обвалов и осыпей принимает участие вода. Дождевые и талые воды разрабатывают трещины, по которым происходит срыв обвально- осыпных масс, способствуют разрушению породы при замерзании в трещи- нах. Разрушение усиливается и за счет изменения объема породы при увлаж- нении и высыхании. При сильных ливнях стекающие по склону осыпей по- токи воды подхватывают и приводят в движение не только мелкие частицы, но и дресву, мелкий щебень. Возникает грязекаменная масса - микросель. При незначительном изменении уклона микросель отлагает несомый матери- ал в виде небольшого «языка» с расширенной и утолщенной частью в осно- вании. Такие как бы застывшие в своем движении потоки нередко можно ви- деть в нижних частях и у подножия осыпей сразу после ливня. В этом про- цессе примерно равное участие принимают гравитация и вода. Обвальные склоны. Обвалом называется процесс отрыва от основной массы горной породы крупных глыб и последующего их перемещения вниз по склону (рис. 32). Образованию обвала предшествует возникновение трещины или сис- темы трещин, по которым затем происходят отрыв и обрушение блока поро- ды. Морфологическим результатом обвалов является образование стенок (плоскостей) срыва и ниш в верхних частях склонов и накопление продуктов обрушения у их подножий. Стенки срыва - довольно ровные поверхности, часто совпадающие с плоскостями разломов и границами пластов. Они наблюдаются на склонах крутизной 35-40° и более. Ниши формируются на более крутых склонах. 69 Крутизна их стенок достигает 90°, иногда ниши ограничены нависающими карнизами. Для аккумулятивной части обвального склона характерен беспорядоч- ный холмистый рельеф с высотой холмов от нескольких метров до 30 м, реже больше. Высота холмов зависит от размера обломков. Обвалы наблюдаются как в горах, так и на равнинах. Наиболее гранди- озны обвалы в горах. Обвалы в горах часто приводят к перегораживанию речных долин и образованию озер. А - аэрофото Б - схематический профиль Рис. 32. Крупные обвальные массы у подножия одного из хребтов Центрального Тянь-Шаня Пояснения к рисунку: I - север; II - юг; 1 - обвальные массы; 2- разрывы (взбросы); 3 - направление давления Крупные обвальные массы распадаются на множество обломков раз- ных размеров, движутся вниз по склону, откладываются у подножия склона или по инерции продолжают перемещаться по дну долины. Обвалы небольших масс породы, состоящей из обломков размером не более 1 м 3 , называют камнепадами. Обвалы и камнепады вместе с осыпями и лавинами осуществляют едва ли не основную работу по денудации склонов гор. Лавинные склоны.Скользящие и низвергающиеся вниз со склона снежные массы называют лавиной (рис. 33). Лавины - характерная особен- 70 ность горных склонов, на которых образуется устойчивый снежный покров. В зависимости от характера движения снега по склонам Г.К. Тушинский вы- деляет лавины осовы и лотковые. Осовами называют соскользнувший широким фронтом снег (вне стро- го фиксированных русел). При осовах в движение вовлекается слой снега толщиной 30-40 см. Геоморфологическая роль такого типа лавин незначи- тельна. Лишь иногда у подножия склонов формируются небольшие гряды, состоящие из материала, захваченного осовом со склона. Рис. 33. Типичный лавиносбор (схема) Лотковые лавины движутся по строго фиксированным руслам, зало- женным часто временными водотоками. У лотковых лавин, как правило, хо- рошо выражены лавиносборные понижения, лотки, по которым движется снежная масса, и конусы выноса. Лавиносборными понижениями служат от- мершие ледниковые кары или эрозионно-денудационные водосборные ворон- ки. Лавинные лотки - это крутостенные врезы с отшлифованными склона- ми, обычно лишенными растительности. В поперечном сечении у них часто бывает корытообразная форма. Продольный профиль лотков может быть ровным или с уклонами различной величины. Конусы выноса лавин состоят из снега, перемешанного с обломочным материалом, вытаивающим из него и скапливающимся из года в год у осно- вания лавинных лотков. Он образует своеобразную рыхлую толщу, которую часто называют лавинным мусором. 71 Лавинные конусы выноса состоят из несортированного обломочного материала и большого количества органических остатков - обломков деревь- ев, дерна и др. Поверхность лавинных конусов выноса из-за неравномерного содержания обломочного материала в снежной массе лавины неровная, буг- ристая. Рельефообразующая роль лавин определяется их размером и частотой схода. Размер и частота схода, в свою очередь, зависят от размера лавинос- борных понижений, длины и крутизны склонов, количества выпадающих осадков, а также погодных условий в момент схода лавин. Сухой и мокрый снег лавин по-разному воздействуют на подстилающее ложе. |