Рельефообразующие процессы внутренние и внешние. Факторы рельефообразования. Литосфера. глубинное строение земли

Земная поверхность подвержена активному воздействию разнообразных природных и антропогенных процессов. Ведущую роль в этом комплексе играют геоморфологические (рельефообразующие) процессы, отвечающие за изменения основы ландшафта - рельефа. Наиболее важное значение имеет оценка действия этих процессов на протяжении последних 150–200 лет, что определяет современные тенденции развития природной среды.

Рельефообразование (геоморфогенез) подразделяется на эндогенные и экзогенные процессы. Эндогенные процессы действуют во внутренних и используют энергию, накопленную в ее недрах. Среди них выделяются тектонические, обусловленные деформацией твердого вещества земной коры, и магматические, связанные с движением вещества в жидком и газообразном состоянии и вызывающие вулканические явления. Эндогенные процессы действуют на протяжении многих миллионов лет и формируют главным образом крупные неровности рельефа (горы, впадины и т.п.). Скорость их, как правило, невелика (миллиметры, сантиметры в год). Исключение составляют и резкие подвижки по разломам, вызывающие сейсмические явления.

Экзогенные процессы являются внешними (по отношению к «твердой Земле») воздействиями, которые вызываются энергией, поступающей главным образом от Солнца, а также гравитацией и вращением Земли вокруг собственной оси. В зависимости от характера протекания они делятся на флювиальные, гравитационные, криогенные, гляциальные, нивальные, береговые (прибрежно-волновые), биогенные, карстовые и эоловые. Особый род представляют антропогенные процессы, связанные с хозяйственной деятельностью человека. Это наиболее динамичные процессы рельефообразования, роль которых в глобальном геоморфогенезе за последние 150–200 лет резко возросла.

Флювиальные процессы обусловлены деятельностью водных потоков. На территории России они действуют практически повсеместно, активно формируя русла, поймы и дельты многочисленных рек. Деятельность временных водотоков приводит к образованию оврагов, промоин, рытвин, борозд (эрозионные процессы), конусов выноса. Потоки дождевых и талых вод эродируют почву на склонах и вызывают накопление смытого материала (делювия) у их подножия.

Гравитационные процессы типичны для горных регионов, но распространены также на крутых подмываемых берегах рек, озер, водохранилищ и морей. Их основными разновидностями являются оползни, осыпи, обвалы, крип (медленное массовое движение рыхлого грунта вниз по склонам). При взаимодействии с нивацией или криогенезом возникают , курумы (подвижные скопления крупных глыб на склонах), солифлюкция (течение оттаявших грунтов в районах вечной мерзлоты).
Криогенные процессы связаны с сезонным оттаиванием и замерзанием грунтов в районах распространения вечной мерзлоты, которая широко развита в Сибири, на Дальнем Востоке и севере Европейской части России. Они проявляются в растрескивании и деформации горных пород, пучении грунтов, термокарсте (вытаивании подземных льдов), термоэрозии (образовании оврагов в мерзлых толщах) и термоабразии (разрушении льдистых берегов).

Гляциальные процессы обусловлены разрушительной (экзарация), транспортирующей и аккумулирующей деятельностью ледников в горных и полярных областях. В результате экзарации образуется альпинотипный рельеф (троги, кары, карлинги), гляциальная аккумуляция формирует моренные комплексы.

Нивальные процессы обусловлены разрушительным действием снега на подстилающие горные породы в полярных, субполярных и высокогорных областях, приводящим к образованию на склонах ниш, каров, цирков. Этому способствует попеременное промерзание и оттаивание пород и усиленное морозное выветривание.

Биогенные процессы проявляются главным образом на заболоченных участках, которых много в Западной Сибири, на севере Европейской части России, в районах с на востоке страны. Здесь идет активное накопление торфа, которое выражается в формировании пологовыпуклых междуречий и кочковатого микрорельефа.

Районам распространения растворимых горных пород (известняки, доломиты, гипс, каменная соль) свойственны карстовые процессы. Здесь возникают и продолжают развиваться различные формы поверхностного карста (воронки, карры, полья и т. п.) и глубинного (пещеры, пропасти). Нередко они сопровождаются провалами, имеющими катастрофические последствия.
Эоловые процессы распространены спорадически, главным образом, в местах скопления крупных песчаных массивов, которые находятся в условиях аридного или субаридного климата. Там формируются или продолжают развиваться созданные в предшествующие эпохи барханные гряды и дюны. В южных засушливых периодически имеет место дефляция (выдувание) верхнего плодородного слоя.

Береговые процессы. Деятельность волн на берегах морей, озер, водохранилищ изменяет поперечный профиль береговой зоны и конфигурацию береговой линии. На берегах , Белого и существенную роль в формировании берегов играют также приливно-отливные процессы. В результате разрушения (абразия) на берегах возникают уступы (клиф) и скальные площади у их подножия (бенч). Аккумулирующая деятельность волн приводит к формированию пляжей, береговых баров, подводных валов, кос, пересыпей и иных форм.

На дне океана происходит аккумуляция вещества, поступающего с суши, перераспределение и размыв отложений течениями, среди которых наиболее значительную роль играют мутьевые потоки, концентрирующиеся в подводных каньонах. В восточном секторе Арктики существенное значение имеет термоабразия льдистых отложений, которыми слагается дно.

Антропогенные геоморфологические процессы чрезвычайно разнообразны по характеру и интенсивности проявления. Прежде всего обращает на себя внимание перепланировка рельефа на урбанизированных территориях, в районах промышленного и транспортного строительства. Добыча сопровождается образованием разной величины отрицательных форм рельефа (карьеры) и положительных (отвалы, терриконы). Некоторые из них достигают нескольких километров в поперечнике при относительной глубине (высоте) в несколько сот метров.

Зональность экзогенных процессов выражается в поясном расположении различных разновидностей этих процессов. В горах намечается вертикальная поясность геоморфогенеза, особенно ярко выраженная в южных высокогорных областях (Кавказ, Алтай). В нижнем поясе этих горных регионов, как правило, преобладают флювиальные процессы (эрозия, плоскостной смыв, селевая и аккумуляция). В среднем поясе существенное значение приобретают гравитационные и отчасти нивально-криогенные процессы. В верхнем, высокогорно-альпийском поясе господствуют нивально-гляциальные процессы.

В большинстве среднегорий и низкогорий Сибири и Дальнего Востока, а также на севере Урала и в , которые находятся в области распространения многолетнемерзлых пород, высотная поясность выражена не столь отчетливо. В них преобладают криогенные и нивальные процессы, и лишь местами в вершинном поясе к ним добавляются гляциальные и гравитационные.

Зональность экзоморфогенеза на равнинах подчинена глобальным климатическим закономерностям, поэтому она носит широтный характер. Арктический пояс находится во власти нивально-гляциальных и нивально-криогенных процессов. В зоне тундры на равнинах преобладает криогенный морфогенез. Зона тайги, где по преимуществу распространены мерзлые грунты, также подпадает под влияние криогенеза, хотя в ней существенное значение получают и флювиальные процессы. В зонах смешанных и широколиственных лесов, как правило, преобладают флювиальные процессы. В степной и лесостепной зонах, кроме флювиальных процессов, интенсивно развита антропогенно обусловленная эрозия и периодически проявляется дефляция. В наибольшее распространение получили эоловые процессы, с подчиненным значением эрозионных.

отдельные хребты и межгорные впадины – в горах, возвышенности и низменности – на равнинах. Мезоформы занимают квадратные километры и их первые десятки. Это овраги, балки, моренные

холмы, барханы и др.

Микроформы – карстовые воронки, прирусловые валы на пойме и др.Наноформы – кочки, эрозионные борозды, песчаная рябь на барханах и др.

Планетарные и крупные формы рельефа образовались за счет внутренних сил Земли. Средние – мезоформы – и мелкие формы обязаны действию экзогенных процессов: работе поверхностных текучих вод, растворяющей деятельности воды, ледников, ветра и др. К экзогенным процессам относится и разнообразная, все возрастающая хозяйственная деятельность человека.

Академик И.П. Герасимов, возглавлявший с 1951 по 1985 г. Институт географии Академии наук

СССР, и Ю.А. Мещеряков предложили принцип разделения всех форм рельефа Земли на три категории, различающиеся по порядку величины (размерам) и происхождению с учетом возраста рельефа (начала его формирования).

Геотектуры (греч.ge – Земля, лат.tectura – покрытие) – самые крупные формы рельефа Земли, обусловленные планетарными геофизическими и космическими процессами. К геотектурам первого ранга относятся материковые выступы и океанические впадины, к геотектурам второго ранга – крупнейшие мегаформы: равнинно-платформенные области и горные системы разного генезиса на суше, океанические котловины и срединно-океанические хребты в океане и переходные зоны между материками и океанами. Формирование современных геотектур началось на рубеже палеозоя и мезозоя и совпадает с геоморфологическим этапом развития Земли.

Морфоструктуры (греч.morphe – форма, лат.structura – строение) – крупные формы рельефа – мегаформы и макроформы, которые возникли в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов при ведущей, активной роли внутренних процессов – тектонических движений; в их строении четко отражаются геологические структуры. Формирование морфоструктур соответствует неотектоническому этапу развития Земли.

Морфоскульптуры (греч.morphe – форма, лат.sculptura – ваяние, резьба) – это сравнительно мелкие (мезо-, микро- и т. д.) формы рельефа, обязанные своим происхождением прежде всего экзогенным процессам, которые тесно связаны с современными и прошлыми климатическими условиями. Возраст морфоскульптур большей частью ограничен рамками четвертичного периода.

В генетическом отношении (не по величине!) геотектуры и морфоструктуры характеризуются относительной общностью и объединяются в категорию морфотектонического рельефа, т. е. рельефа, обусловленного активной ролью эндогенного фактора. Обобщенная классификация форм морфотектонического рельефа (морфоструктур) по их структуре, генезису и морфологии приведена на схеме 1. Морфотектонический рельеф может быть противопоставленморфоскульптурному (морфоклиматическому) рельефу, возникшему в основном под воздействием экзогенных процессов, подчиненных закону климатической зональности.

Сочетания форм рельефа, сходные по внешнему облику, внутреннему строению, происхождению и условиям развития, закономерно повторяющиеся на определенной территории, образуют морфогенетические типы рельефа (например, холмистые моренные равнины, увалистые долиннобалочные эрозионные равнины, плоские зандровые равнины и пр.).

На подробных геоморфологических картах изображаются либо отдельные формы рельефа, либо морфогенетические типы рельефа, причем на цветном фоне последних значками отмечаются типичные формы рельефа. На мелкомасштабных картах морфоструктура показывается цветным фоном, а морфоскульптура – штриховкой и значками (например, в Физико-географическом атласе мира).

2.2. Рельефообразующие процессы

Исходным положением геоморфологии является представление о том, что рельеф формируется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Источником энергии внутренних процессов является энергия, образующаяся в недрах Земли и за счет химико-плотностной гравитационной дифференциации вещества, распада радиоактивных элементов, и при замедлении вращения Земли (ротационная энергия). Движущей силой эндогенных процессов является большой круговорот вещества в мантии и литосфере, в результате чего в них происходит разогрев и последующее охлаждение вещества. Это неизбежно сопровождается изменением его объема и возникающими в связи с этим напряжениями, которые, в свою очередь, приводят к различным горизонтальным и вертикальным перемещениям земной коры и литосферы в целом. Такие

перемещения называются тектоническими движениями. С ними связаны нарушения в условиях залегания пластов горных пород и формирование основных черт современного рельефа Земли, отраженных в геотектурах и морфоструктурах. К эндогенным процессам относится имагматизм, связанный как с первичным разогревом вещества мантии и коры, так и с температурными колебаниями в земной коре, возникающими за счет трения слоев при тектонических движениях.

Экзогенные процессы происходят на поверхности Земли. Почти все они обязаны энергии Солнца (кроме склоновых, обусловленных гравитационной энергией) и происходят с помощью различных агентов рельефообразования – воды, льда, ветра и т. д. Любое проявление экзогенного рельефообразования обязательно происходит на фоне гравитации, которая действует на перемещение материала как непосредственно (на склонах), так и опосредованно, через другие экзогенные процессы. Поэтому гравитацию тоже можно включить в число агентов рельефообразования. В особую группу экзогенных процессов выделяются антропогенные процессы.

2.2.1. Внутренние (эндогенные) процессы и их рельефообразующая роль

Эндогенные процессы заключаются в тектонических движениях имагматизме. Тектонические движения характеризуются различной направленностью и интенсивностью во времени и в пространстве. По направлению относительно поверхности Земли выделяютвертикальные (радиальные) игоризонтальные (тангенциальные)движения, по направленности –обратимые (колебательные) инеобратимые, по скорости проявления –быстрые (землетрясения) имедленные

(вековые), по времени проявления – движения отдаленного геологического прошлого, новейшие

(олигоцен-четвертичные) исовременные. Все типы геотектонических движений взаимосвязаны. Так, разделение тектонических движений на вертикальные и горизонтальные во многом условно.

В природе, как правило, осуществляется переход горизонтальных движений в вертикальные и наоборот, так как один тип дв ижений порождает другой: горизонтальное растяжение приводит к опусканию, горизонтальное сжатие – к смятию пород в складки и их поднятию.

Под вертикальными колебательными движениями земной коры понимают постоянные,

повсеместные, обратимые движения разных масштабов по площади и по амплитуде, не создающие складчатых структур. В зарубежной литературе их называют эпейрогеническими (греч. epeiros – материк, суша,genesis – происхождение). Рельефообразующая роль этих движений огромна. Вертикальные движения высшего порядка лежат в основе формирования планетарных форм рельефа земной поверхности. Они обусловливают морские трансгрессии и регрессии и тем самым контролируют площади суши и океанов и их конфигурацию.

Вертикальные движения более низкого порядка в тектонически спокойных областях (на платформах) образуют синеклизы и антеклизы, которые в случае унаследованного характера этих движений в новейшее время находят прямое отражение в рельефе в виде мега- и макроформ: низменностей и возвышенностей (Среднерусская возвышенность в основном соответствует Воронежской антеклизе, Прикаспийская низменность – Прикаспийской синеклизе).

Медленные вертикальные движения разного знака происходили в геологическом прошлом и продолжаются в настоящее время. Сейчас медленно поднимается Скандинавия, а побережье Северного моря, наоборот, опускается, из-за чего в Голландии, чтобы спастись от трансгрессии, вынуждены возводить дамбы до 15 м высотой. Скорость этих движений достигает нескольких миллиметров в год и фиксируется с помощью наблюдений и инструментальных измерений.

Наряду с вертикальными повсеместно и постоянно существуют и горизонтальные движения, которые играют ведущую роль в развитии и формировании прежде всего крупнейших форм рельефа. Так, с континентальными рифтами и горизонтальными перемещениями блоков литосферы в стороны связано раскрытие океанов и передвижение материков и соответственно изменение их площадей и очертаний. Молодым гигантским расширяющимся грабеном, т. е. рифтом, – будущим океаном, считается впадина Красного моря, борта которого смещаются на несколько миллиметровв год от осевой зоны в разные стороны. Столкновением континентальных плит, сжатием и скучиванием осадочных и вулканических толщ океана Тетис, особенно против Аравийского выступа и Индостанского блока Гондваны, объясняется образование высочайших горных цепей от Кавказа до Гималаев.

На вертикальные и горизонтальные тектонические движения земная кора реагирует деформациями пластов горных пород, приводящими к двум типам дислокаций: складчатым (пликативным) – изгибам слоев без нарушения их сплошности иразрывным (дизъюнктивным), вдоль

которых, как правило, происходит перемещение блоков коры в вертикальном и горизонтальном направлениях. Оба вида дислокаций свойственны подвижным поясам Земли, где образуются горы. Поэтому тектонические движения, приводящие к нарушению первичного горизонтального залегания пород, т. е. к формированию дислокаций, называютсяорогеническими, создающими горы (греч.oros – гора,genesis – происхождение). Складчатые и разрывные дислокации находят проявление в рельефе.

Складчатые дислокации ярко выражены в геосинклиналях и молодых эпигеосинклинальных областях и практически отсутствуют в чехле платформ. Сравнительно простые выпуклые складки – антиклинали обычно образуют невысокие складчатые хребты (Терский, Сунженский хребты на Северном Кавказе), а вогнутые складки – синклинали – межгорные и предгорные впадины.

Более крупные и сложные по внутреннему строению выпуклые складки (антиклинории) выражены в рельефе высокими хребтами, а вогнутые складки (синклинории) – крупными, глубокими межгорными впадинами. Однако, как правило, они имеют более сложную складчато-глыбовую структуру, как, например, Главный и Боковой хребты Кавказа.

Самые крупные и сложные складки образуют эпигеосинклинальные горные страны (Кавказ, Альпы и др.). Их образование сопровождается крупными сводовыми поднятиями большого радиуса, вызванными увеличением мощности земной коры, которая легче океанической и в силу закона изостазии обладает плавучестью.

Разрывные дислокации имеют место не только в пределах складчатых поясов, но и на платформах, как на суше, так и на дне Мирового океана. Так как они сопровождаются вертикальными и горизонтальными перемещениями блоков земной коры, то являются мощным фактором рельефообразования.

Крупнейшими формами рельефа Земли, обусловленными разрывной тектоникой, являются рифты

– глубокие, узкие впадины, ограниченные зонами разломов. Они образуются при растяжении земной коры за счет проседания осевых частей крупных волнообразных вздутий, сформировавшихся, в свою очередь, под влиянием восходящих мантийных потоков. Им свойственно уменьшение мощности земной коры и литосферы в целом, высокая сейсмичность, вулканическая активность, высокий тепловой поток. Рифты есть как на дне океанов, так и на материках.

При вертикальном смещении нескольких блоков земной коры вдоль разломов вверх-вниз на приподнятых участках –горстах образуются глыбовые горы, на опущенных участках –грабенах – котловины. Глубокие грабены заняты озерами.

Образованию куэстовых гряд ихребтов тоже нередко сопутствуют разломы, по которым один склон блока поднимается в виде уступа, а по разлому закладывается речная долина.

При субгоризонтальных разломах и последующих смещениях пластов в горах один участок земной коры может быть надвинут на другой на десятки километров – это надвиги (шарьяжи). Они выражены в Альпах, Пиренеях, Гималаях и других горных сооружениях.

Разломы нередко определяют очертания береговой линии материков на платформах: так называемый сбросовый тип побережий встречается на севере Кольского полуострова, на полуострове Сомали и других берегах Гондванских материков.

Вдоль разломов, являющихся зонами повышенной трещиноватости пород, как в горах, так и на равнинах почти всегда закладываются речные долины. Этому способствует также концентрация в них поверхностных и подземных вод.

Складчатые и разрывные дислокации пластов, особенно в горах, сопровождаются глубинным

(интрузивным) и поверхностным (эффузивным) магматизмоми землетрясениями,которые тоже отражаются в рельефе.

Интрузивные тела бывают разные по форме и величине. Крупные интрузии, особеннобатолиты, имеющие удлиненную форму, протягиваются на сотни километров (Чилийский батолит в Андах имеет длину свыше 1300 км, батолит в Ко рдильерах Канады – более 2000 км), достигают ширины до 100 км и мощности до 10 км. Батолиты вызывают нарушения в залегании перекрывающих их пород. Эти нарушения могут носить как складчатый, так и разрывной характер. Батолиты, сложенные обычно гранитами, образуют центральные поднятия многих горно-складчатых областей. В результате последующей денудации они нередко оказываются на поверхности, слагая массивные, труднодоступные осевые хребты гор (Сьерра-Невада, Береговой хребет в Канаде).

Интрузии в виде лакколитов куполовидной или караваеобразной формы придают такую же форму перекрывающим их породам и образуют группы или одиночные горы, такие, как, например, горы Железная, Машук, Бештау и другие в районе Пятигорска на Северном Кавказе, гора Аю-Даг в

Крыму. Обнажившимися интрузиями являются Хибинский и соседние с ним массивы высотой более

Пластовые интрузии выражаются в рельефе в виде ступеней. Отпрепарированные (полуглубинные) интрузии и базальтовые эффу-зивы в виде огромных покровов (траппов) широко распространены на плато и плоскогорьях в пределах древних платформ (например, на Среднесибирском плоскогорье).

Своеобразный рельеф создает эффузивный магматизм, иливулканизм. В зависимости от характера выводных отверстий различают площадные, линейные и центральные извержения. Площадные и линейные извержения преобладали в геологическом прошлом. Они образовали ложе океанов, обширные лавовые плато и нагорья (Колумбийское плато, плато Фрезер, Мексиканское и Эфиопское нагорья и др.). В историческое время значительные излияния лав происходили в Исландии, на Гавайских островах, весьма характерны они и для срединно-океанических хребтов.

В современную геологическую эпоху на континентах наиболее распространены извержения центрального типа, когда магма поднимается по узкому каналу, возникающему обычно на пересечении разломов. При этом образуются конусовидные или щитовидные горы – вулканы с воронкообразным расширением наверху, называемымкратером. Форма вулканов зависит от состава магмы, вязкости и быс троты ее застывания. Многие вулканы состоят из рыхлых продуктов извержений, переслаивающихся с застывшей лавой. Это Ключевская Сопка, Фудзияма, Эльбрус, Арарат, Везувий, Кракатау, Чимбарасо и другие вулканы.

У некоторых потухших вулканов имеются крупные циркообразные впадины с крутыми стенками и ровным дном, называемые кальдерами. Они образуются из-за провала вершины вулкана вследствие быстрого опустошения вулканической камеры. Одной из самых больших является кальдера Нгоронгоро западнее горы Килиманджаро в Танзании. Она представляет собою огромную чашу, на дне которой расположены озеро и зеленый луг. Диаметр днища 22 км. Стенки кратера поднимаются на 600–700 м. Здесь находится уникальный заповедник с тысячами диких животных. Этот природный зоопарк называют «Африканский ковчег».

Для мест затухания вулканической деятельности (например, Йеллоустонский национальный парк в США) характерны горячие источники, в том числе периодически фонтанирующие, – гейзеры, выбросы газов из кратеров и трещин, грязевые вулканы, которые свидетельствуют об активных процессах в глубине недр.

К эндогенным процессам относят также землетрясения – внезапные подземные удары, сотрясения

и смещения пластов и блоков земной коры. Очаги землетрясений приурочены к зонам разломов. В большинстве случаев центры землетрясений, т. е. гипоцентры, находятся на глубине первых десятков

километров в земной коре. Однако иногда они располагаются в верхней мантии на глубине до 600– 700 км, например вдоль побережья Тихого океана, в Карибском море и других районах. Возникающие в очаге упругие волны, достигая поверхности, вызывают образование трещин, колебания ее вверх-вниз, смещение в горизонтальном направлении. Наибольшие разрушения наблюдаются вэпицентре землетрясений, расположенном над гипоцентром. Интенсивность землетрясений оценивается по двенадцатибалльной шкале на основании деформации слоев Земли и степени повреждения зданий. Ежегодно на Земле регистрируются сотни тысяч землетрясений, так что мы живем на беспокойной планете. При катастрофических землетрясениях в считанные секунды изменяется рельеф, в горах происходят обвалы и оползни, разрушаются города, гибнут люди. Землетрясения на побережьях и дне океанов вызывают волны – цунами. К числу катастрофических землетрясений последних десятилетий относятся Ашхабадское (1948), Чилийское (1960), Ташкентское (1966), в Китае (1976), в Мехико (1985), Армянское (1988), Японское (1995), Турецкое (1999), Индийское (2001). Извержения вулканов тоже сопровождаются землетрясениями, которые носят ограниченный характер.

В целом эндогенные процессы выполняют конструктивную роль по отношению к рельефу: при тектонических поднятиях любого генезиса поверхность Земли повышается, рельеф испытывает восходящее развитие, отметки его увеличиваются, что способствует накоплению масс в верхней («рельефной») части земной коры. Очевидно, что эндогенные процессы контролируют характер и интенсивность экзогенных процессов.

Введение

Рельеф имеет очень большое влияние на особенности климата, распределение поверхностных вод, растительности, животного мира и почвенного покрова. При освоении новых территорий рельеф является одним из первых объектов, наряду с другими, которые должны изучаться. Знание форм и характера рельефа необходимо при постройке разных видов путей сообщения, при освоении сельскохозяйственных угодий, при планировании и строительстве населенных пунктов и др. Изучение процессов рельефообразования, особенно грозных катастрофических явлений, представляет актуальную задачу современной геоморфологии.

Актуальность же данной курсовой работы обусловлена постоянным контактом человека с окружающей его средой.

Целью служит рассмотрение эрозионно-аккумулятивных процессов рельефообразования и их классификации.

Задачами являются изучение каждого из рельефообразующих процессов отдельно и подробное изучение экзогенных процессов рельефообразования, как самых опасных и распространенных.

Рельефообразующие процессы

Главным исходным положением современной геоморфологии является аксиома: рельеф формируется и развивается в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил и процессов. Этот тезис является одновременно наиболее общим определением генезиса рельефа Земли вообще, но в то же время он слишком общий и должен быть детализирован. На рисунке 1 показаны основные рельефообразующие процессы. В дальнейшем я рассмотрю их подробней.

Рис.1 Виды рельефообразующих процессов(Чекрыжова Екатерина)

Эндогенные процессы

Они включают магматизм и тектонические движения. Под их действием созданы материки, впадины океанов и морей, образуются горы, равнины, вулканы, лавовые покровы, различной формы интрузии (лакколиты, дайки и др.). Тектонические движения и деформации земной коры распределяют положительные и отрицательные формы на поверхности Земли. Под действием малоамплитудных движений отдельные участки платформ испытывают опускания или поднятия, иногда сменяющие друг друга во времени. Интенсивные движения действуют в более узких зонах, приводя к горообразованию.

Основными факторами эндогенных процессов являются тепловая и гравитационная энергия Земли. Одним из источников тепловой энергии является распад радиоактивных веществ, который сопровождается выделением тепла. Другим фактором эндогенных процессов является гравитационная энергия. Под действием силы тяжести происходит перемещение вещества во внутренних и внешних оболочках Земли, в том числе подъем и растекание легких масс магмы, и опускание тяжелых. Разнонаправленные потоки магмы, вызванные совокупным действием тепла и гравитации, воздействуют на верхние слои земной коры, вызывая их вертикальные и горизонтальные движения и деформации. Тектонические движения вызываются не только внутренними факторами -- тепловой и гравитационной энергией -- но и внешними. Так, во время четвертичных оледенений под давлением мощных толщ ледниковых покровов земная кора прогибалась, а после таяния этих покровов и снятия нагрузки испытывала подъем, который обеспечивался течением магмы на уровне астеносферы и, возможно, более высоких слоев литосферы. Аналогичные процессы связаны с колебаниями уровней океанов и морей.

Большое значение в развитии эндогенных процессов, в частности тектонических движений, имеет ротация ("от лат. rotation -- круговращение). Изменение ротационного режима Земли (прежде всего скорости вращения) ведет к изменению ряда ее параметров -- фигуры, наклона земной оси и др., что вызывает глобальное распределение напряжения и сил, действующих на разных глубинных уровнях Земли. Это приводит к изменению направленности и скорости конвективных потоков во внутренних и внешних сферах Земли, к деформациям земной коры и ее рельефа. Уменьшение скорости вращения внешних оболочек Земли относительно внутренних вызывает дрейф материковых плит на запад. Кроме того, в результате неодинаковой скорости вращения Северного и Южного полушарий Земли происходит как бы «скручивание» Северного полушария относительно Южного, что ведет к их деформации и образованию разломов, в том числе серии крупных широтных разломов, пересекающих дно океанов и уходящих на континенты. Примерами могут служить гигантские разломы Атлантического и Тихого океанов. На рис.2 показаны некоторые из разломов Тихого и Атлантического океанов. Ротация обусловливает развитие систем трещин горных пород, выраженных и в рельефе.

Рис.2

Тектонические движения и деформации земной коры, имеющие рельефообразующее значение, вызываются также гравитационным воздействием Луны. Вызванная последней, приливная волна в твердой оболочке со скоростью 1700 км/ч дважды в сутки поднимает и опускает каждую точку земной поверхности. Наибольшая амплитуда такого движения (до 50 см) наблюдается в экваториальном поясе. Этот процесс «расшатывает» горные породы, ведет к развитию в них трещиноватости.

Рельефообразующие процессы

Рельеф - это совокупность неровностей земной поверхности раз­ного масштаба, называемых формами рельефа.

Рельеф формируется в результате воздействия на литосферу внут­ренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессов.

Согласно современным представлениям, литосфера состоит из же­стких подвижных плит, перемещающихся по пластичной мантии. Гра­ницы между плитами могут быть трех типов: океанические хребты (вдоль которых на поверхность поднимается вещество мантии и фор­мируется новое морское дно), желоба (вдоль которых краевые части плит разрушаются, опускаясь в мантию) и трансформные разломы (образующиеся в результате скольжения одной плиты вдоль другой). Так, граница между Африканской и Американской плитами проходит по океаническому хребту, между Антарктической и Американской пли­тами - по жалобу, а между Тихоокеанской и Американской плита­ми - по трансформным разломам. Во второй половине XX в., развер­нулись обширные исследования дна Мирового океана, в результате которых появились совершенно новые представления о развитии океа­нов и материков, основанные на взглядах немецкого ученого, первой половины XX в. А. Вегенера.

В основу новой теории литосферных плит положено представле­ние, что вся литосфера разделена узкими активными зонами - глу­бинными разломами - на отдельные жесткие плиты, плавающие в пла­стичном слое верхней мантии.

Внутренние (эндогенные) процессы. Внутренние геологические процессы обусловливают различные тектонические движения, то есть вертикальные и горизонтальные перемещения отдельных участков земной коры. С ними связано образование наиболее значительных не­ровностей земной поверхности, ее непрерывное изменение. Источни­ком внутренних процессов является тепло, образующееся при радио­активном распаде элементов, входящих в состав ядра Земли.

Движение плит приводит к изменениям конфигурации материков и океанов и их положения на поверхности Земли. Предполагается, что 500-200 млн лет назад все материки были объединены в один, так на­зываемую Пангею (в переводе с греческого «вся Земля»). В последующие 70 млн лет Пангея раскололась на два материка: Лавразию, вклю­чавшую Северную Америку и Евразию (без Индийского и Аравийско­го субконтинентов) и Гондвану (вся остальная суша). Последующее передвижение плит привело к сближению Северной и Южной Аме­рики, разделению Австралии и Антарктиды, перемещению Аравий­ского и Индийского субконтинентов к Евразии, причем в зоне столк­новения Евразии с последним возникли самые высокие горы на пла­нете (Гималаи). В настоящее время существует шесть материков: Евразия (53,4 млн км 2), Африка (30,3 млн км 2), Северная Америка (24,2 млн км 2), Южная Америка (18,2 млн км 2), Австралия (7,7 млн км 2) и Антарктида (14 млн км 2).

По преобладающему направлению выделяют два типа тектониче­ских движений: вертикальные и горизонтальные. Оба типа движений могут проходить как самостоятельно, так и во взаимосвязи друг с дру­гом. Часто один тип движения порождает другой. Проявляются они не только в перемещении крупных блоков земной коры в вертикальном или горизонтальном направлениях, но и в образовании складчатых и разрывных нарушений разного масштаба.

Складки - волнообразные изгибы пластов земной коры, создан­ные совместным действием вертикальных и горизонтальных движений в земной коре. Складка, пласты которой выгнуты кверху, называ­ется антиклинальной складкой, или антиклиналью. Складка, пласты которой прогнуты книзу, называется синклинальной складкой, или синклиналью. Синклинали и антиклинали - две основные формы складок. Небольшие и относительно простые по строению складки выражаются в рельефе невысокими компактными хребтами (напри­мер, Сунженский хребет северного склона Большого Кавказа).

Более крупные и сложные по строению складчатые структуры представлены в рельефе крупными горными хребтами и разделяющи­ми их понижениями (Главный и Боковой хребты Большого Кавказа). Еще более крупные складчатые сооружения, состоящие из множества антиклиналей и синклиналей, образуют мегаформы рельефа типа гор­ной страны, например горы Кавказа, Урала и т. д. Эти горы называют складчатыми.

Разрывные нарушения (разломы) - это различные нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей относительно друг друга. Простейшим видом раз­рывов являются единичные более или менее глубокие трещины. Наи­более крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на значи­тельную длину и ширину, называют глубинными разломами.

В зависимости от того, как перемещались разорванные блоки в вер­тикальном направлении, выделяют сбросы и надвиги (рис. 7.6).

Рис. 7.6. а - сброс; б - надвиг

Совокупности сбросов и надвигов составляют горсты и грабены (рис. 7.7).

В зависимости от размеров они образуют отдельные горные хребты (например, столовые горы в Европе) или горные системы и страны (например, Алтай, Тянь-Шань).

В этих горах наряду с грабенами и горстами встречаются и склад­чатое массивы, поэтому их следует относить к складчато-глыбовым горам.

В случае, когда перемещение блоков горных пород было не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном, образуются сдвиги .

В зонах раздвижения литосферных плит - зонах срединно-океанических хребтов - рождается новая океаническая земная кора. В зо­нах столкновения литосферных плит - зонах островных дуг и сопря­женных с ними глубоководных желобов - происходит «подныривание» одной плиты (чаще с океанической земной корой) под другую (чаще с материковым или переходным типом земной коры). В резуль­тате такого «подныривания» край плиты прогибается и образуется глубоководный желоб. Ярким примером таких дуг являются Куриль­ские и Японские острова, рядом с которыми располагаются соответст­вующие глубоководные желоба.

Границы литосферных плит как в местах их разрыва, так и в местах столкновения - это подвижные участки земной коры, на которых на­ходится большинство действующих вулканов, где часты землетрясе­ния. Эти участки, являющиеся областями новой складчатости, образу­ют сейсмические пояса Земли.

Чем дальше от границ подвижных участков к центру плиты, тем более устойчивыми становятся участки земной коры. Москва, напри­мер, находится в центре Евразийской плиты, и ее территория считает­ся вполне устойчивой.

Вулканизм - совокупность процессов и явлений, вызванных вне­дрением магмы в земную кору и излиянием ее на поверхность.

Из глубинных магматических очагов извергаются на землю лава, горячие газы, пары воды и обломки горных пород.

В зависимости от условий и путей проникновения магмы на по­верхность различают три типа вулканических извержений.

Площадные извержения привели к образованию обширных лаво­вых плато. Наиболее крупные из них - это плато Декан на полуостро­ве Индостан и Колумбийское плато.

Трещинные извержения происходят по трещинам иногда большой протяженности. В настоящее время вулканизм этого типа проявляет­ся в Исландии и на дне океанов в районе срединных океанических хребтов.

Извержения центрального типа связаны с определенными участ­ками, как правило, на пересечении двух разломов, и происходят по сравнительно узкому каналу, который называется жерлом. Это наибо­лее распространенный тип. Вулканы, образующиеся при таких извер­жениях, называются слоистыми, или стратовулканами. Они имеют вид конусообразной горы, на вершине которой находится чашеобраз­ное углубление - кратер.

Примеры таких вулканов: Килиманджаро в Африке, Ключевская сопка, Фудзияма, Этна, Гекла в Евразии.

Тихоокеанское «огненное кольцо». Около двух третей вулканов Земли сосредоточено на островах и берегах Тихого океана. Самые мощные извержения вулканов и землетрясения имели место именно в этом регионе: Сан-Франциско (1906), Токио (1923), Чили (1960), Мехико (1985).

Остров Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова, на­ходящиеся на самом востоке нашей страны, - звенья этого кольца.

Всего на Камчатке насчитывается 130 потухших вулканов и 36 дей­ствующих. Самый большой вулкан - Ключевская сопка. На Куриль­ских островах 39 вулканов. Для этих мест характерны разрушитель­ные землетрясения, а для окружающих морей - моретрясения, тайфу­ны, вулканы и цунами.

Цунами в переводе с японского - «волна в бухте». Это волны ги­гантских размеров, порожденные извержениями подводных вулканов, землетрясением или моретрясением. В открытом океане они почти не­заметны для судов. Но когда путь цунами преграждает материк и ост­рова, волна обрушивается на сушу с высоты, достигающей 20 метров.

Горячие источники и гейзеры тоже связаны с вулканизмом. На Кам­чатке в знаменитой Долине гейзеров действует 22 крупных гейзера.

Землетрясения также являются проявлением эндогенных земных процессов и представляют собой внезапные подземные удары, сотря­сения и смещения пластов и блоков земной коры.

На сейсмических станциях ученые исследуют эти грозные явления природы, пользуясь специальными приборами, ищут способы их пред­сказания. Один из таких приборов - сейсмограф - был изобретен в начале XX в. русским ученым Б. В. Голицыным. Название прибора произошло от греческих слов seismos - «колебание», graphs - «пи­щу». Оно отражает его назначение - записывать колебания Земли.

Землетрясения могут быть разной силы. Ученые договорились оп­ределять эту силу по международной 12-балльной шкале Меркалли и 9-балльной шкале Рихтера с учетом воздействия землетрясения на че­ловека и степени повреждения зданий и изменений рельефа Земли (табл. 7.2).

Каждая форма рельефа состоит из элементов рельефа. К ним относятся ровные поверхности и склоны, а также линии, возникающие на пересечении двух поверхностей (бровка, подошва, тальвег) и углы, возникающие на пересечении трех и более граней (вершина).

Формы рельефа различаются по разным признакам.

По величине наклона земной поверхности выделяются субгоризонтальные поверхности с углами наклона до 2° и склоны – более 2°. Формы рельефа могут быть замкнутыми (холм) и открытыми (овраг), вогнутыми (воронка) и выпуклыми (бархан), простыми (западина) и сложными (горный хребет). По размеру выделяют планетарные формы, мега-, макро-, мезо-, микро- и нано- формы рельефа.

Планетарные формы занимают площади в миллионы квадратных километров. К ним относятся: материки (в геофизическом смысле), переходные зоны от материков к ложу океана, ложе океана и срединно-океанические хребты. Все они различаются строением земной коры, что и послужило серьезным основанием для выделения перечисленных форм в качестве планетарных.

Мегаформы занимают площади в сотни и десятки тысяч квадратных километров. Это горные пояса (Кавказ), плоскогорья (Среднесибирское), равнины (Западно-Сибирская) в пределах материков, котловины и поднятия на ложе океана и др.

Макроформы имеют площади в сотни и тысячи квадратных километров. Это части мегаформ: отдельные хребты и межгорные впадины – в горах, возвышенности и низменности – на равнинах.

Мезоформы занимают квадратные километры и их первые десятки. Это овраги, балки, моренные холмы, барханы и др.

Микроформы – карстовые воронки, прирусловые валы на пойме и др.

Наноформы – кочки, эрозионные борозды, песчаная рябь на барханах и др.

Планетарные и крупные формы рельефа образовались за счет внутренних сил Земли. Средние – мезоформы – и мелкие формы обязаны действию экзогенных процессов: работе поверхностных текучих вод, растворяющей деятельности воды, ледников, ветра и др. К экзогенным процессам относится и разнообразная, все возрастающая хозяйственная деятельность человека.

Академик И.П. Герасимов, возглавлявший с 1951 по 1985 г. Институт географии Академии наук СССР, и Ю.А. Мещеряков предложили принцип разделения всех форм рельефа Земли на три категории, различающиеся по порядку величины (размерам) и происхождению с учетом возраста рельефа (начала его формирования).

Геотектуры (греч. ge – Земля, лат. tectura – покрытие) – самые крупные формы рельефа Земли, обусловленные планетарными геофизическими и космическими процессами. К геотектурам первого ранга относятся материковые выступы и океанические впадины, к геотектурам второго ранга – крупнейшие мегаформы: равнинно-платформенные области и горные системы разного генезиса на суше, океанические котловины и срединно-океанические хребты в океане и переходные зоны между материками и океанами. Формирование современных геотектур началось на рубеже палеозоя и мезозоя и совпадает с геоморфологическим этапом развития Земли.

Морфоструктуры (греч. morphe – форма, лат. structura – строение) – крупные формы рельефа – мегаформы и макроформы, которые возникли в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов при ведущей, активной роли внутренних процессов – тектонических движений; в их строении четко отражаются геологические структуры. Формирование морфоструктур соответствует неотектоническому этапу развития Земли.

Морфоскульптуры (греч. morphe – форма, лат. sculptura – ваяние, резьба) – это сравнительно мелкие (мезо-, микро- и т. д.) формы рельефа, обязанные своим происхождением прежде всего экзогенным процессам, которые тесно связаны с современными и прошлыми климатическими условиями. Возраст морфоскульптур большей частью ограничен рамками четвертичного периода.

В генетическом отношении (не по величине!) геотектуры и морфоструктуры характеризуются относительной общностью и объединяются в категорию морфотектонического рельефа, т. е. рельефа, обусловленного активной ролью эндогенного фактора. Обобщенная классификация форм морфотектонического рельефа (морфоструктур) по их структуре, генезису и морфологии приведена на схеме 1. Морфотектонический рельеф может быть противопоставлен морфоскульптурному (морфоклиматическому) рельефу, возникшему в основном под воздействием экзогенных процессов, подчиненных закону климатической зональности.

Сочетания форм рельефа, сходные по внешнему облику, внутреннему строению, происхождению и условиям развития, закономерно повторяющиеся на определенной территории, образуют морфогенетические типы рельефа (например, холмистые моренные равнины, увалистые долинно-балочные эрозионные равнины, плоские зандровые равнины и пр.).

На подробных геоморфологических картах изображаются либо отдельные формы рельефа, либо морфогенетические типы рельефа , причем на цветном фоне последних значками отмечаются типичные формы рельефа. На мелкомасштабных картах морфоструктура показывается цветным фоном, а морфоскульптура – штриховкой и значками (например, в Физико-географическом атласе мира).

2.2. Рельефообразующие процессы

Экзогенные процессы происходят на поверхности Земли. Почти все они обязаны энергии Солнца (кроме склоновых, обусловленных гравитационной энергией) и происходят с помощью различных агентов рельефообразования – воды, льда, ветра и т. д. Любое проявление экзогенного рельефообразования обязательно происходит на фоне гравитации, которая действует на перемещение материала как непосредственно (на склонах), так и опосредованно, через другие экзогенные процессы. Поэтому гравитацию тоже можно включить в число агентов рельефообразования. В особую группу экзогенных процессов выделяются антропогенные процессы.

2.2.1. Внутренние (эндогенные) процессы и их рельефообразующая роль

Так, разделение тектонических движений на вертикальные и горизонтальные во многом условно. В природе, как правило, осуществляется переход горизонтальных движений в вертикальные и наоборот, так как один тип движений порождает другой: горизонтальное растяжение приводит к опусканию, горизонтальное сжатие – к смятию пород в складки и их поднятию.

Под вертикальными колебательными движениями земной коры понимают постоянные, повсеместные, обратимые движения разных масштабов по площади и по амплитуде, не создающие складчатых структур. В зарубежной литературе их называют эпейрогеническими (греч. epeiros – материк, суша, genesis – происхождение). Рельефообразующая роль этих движений огромна. Вертикальные движения высшего порядка лежат в основе формирования планетарных форм рельефа земной поверхности. Они обусловливают морские трансгрессии и регрессии и тем самым контролируют площади суши и океанов и их конфигурацию.

Вертикальные движения более низкого порядка в тектонически спокойных областях (на платформах) образуют синеклизы и антеклизы, которые в случае унаследованного характера этих движений в новейшее время находят прямое отражение в рельефе в виде мега- и макроформ: низменностей и возвышенностей (Среднерусская возвышенность в основном соответствует Воронежской антеклизе, Прикаспийская низменность – Прикаспийской синеклизе).

Медленные вертикальные движения разного знака происходили в геологическом прошлом и продолжаются в настоящее время. Сейчас медленно поднимается Скандинавия, а побережье Северного моря, наоборот, опускается, из-за чего в Голландии, чтобы спастись от трансгрессии, вынуждены возводить дамбы до 15 м высотой. Скорость этих движений достигает нескольких миллиметров в год и фиксируется с помощью наблюдений и инструментальных измерений.

Наряду с вертикальными повсеместно и постоянно существуют и горизонтальные движения, которые играют ведущую роль в развитии и формировании прежде всего крупнейших форм рельефа. Так, с континентальными рифтами и горизонтальными перемещениями блоков литосферы в стороны связано раскрытие океанов и передвижение материков и соответственно изменение их площадей и очертаний. Молодым гигантским расширяющимся грабеном, т. е. рифтом, – будущим океаном, считается впадина Красного моря, борта которого смещаются на несколько миллиметров в год от осевой зоны в разные стороны. Столкновением континентальных плит , сжатием и скучиванием осадочных и вулканических толщ океана Тетис, особенно против Аравийского выступа и Индостанского блока Гондваны, объясняется образование высочайших горных цепей от Кавказа до Гималаев.

На вертикальные и горизонтальные тектонические движения земная кора реагирует деформациями пластов горных пород, приводящими к двум типам дислокаций: складчатым (пликативным) – изгибам слоев без нарушения их сплошности и разрывным (дизъюнктивным), вдоль которых, как правило, происходит перемещение блоков коры в вертикальном и горизонтальном направлениях. Оба вида дислокаций свойственны подвижным поясам Земли, где образуются горы. Поэтому тектонические движения, приводящие к нарушению первичного горизонтального залегания пород, т. е. к формированию дислокаций, называются орогеническими, создающими горы (греч. oros – гора, genesis – происхождение). Складчатые и разрывные дислокации находят проявление в рельефе.

Складчатые дислокации ярко выражены в геосинклиналях и молодых эпигеосинклинальных областях и практически отсутствуют в чехле платформ. Сравнительно простые выпуклые складки – антиклинали обычно образуют невысокие складчатые хребты (Терский, Сунженский хребты на Северном Кавказе), а вогнутые складки – синклинали – межгорные и предгорные впадины.

Более крупные и сложные по внутреннему строению выпуклые складки (антиклинории) выражены в рельефе высокими хребтами, а вогнутые складки (синклинории) – крупными, глубокими межгорными впадинами. Однако, как правило, они имеют более сложную складчато-глыбовую структуру, как, например, Главный и Боковой хребты Кавказа.

Самые крупные и сложные складки образуют эпигеосинклинальные горные страны (Кавказ, Альпы и др.). Их образование сопровождается крупными сводовыми поднятиями большого радиуса, вызванными увеличением мощности земной коры, которая легче океанической и в силу закона изостазии обладает плавучестью.

Разрывные дислокации имеют место не только в пределах складчатых поясов, но и на платформах, как на суше, так и на дне Мирового океана. Так как они сопровождаются вертикальными и горизонтальными перемещениями блоков земной коры, то являются мощным фактором рельефообразования.

Крупнейшими формами рельефа Земли, обусловленными разрывной тектоникой, являются рифты – глубокие, узкие впадины, ограниченные зонами разломов. Они образуются при растяжении земной коры за счет проседания осевых частей крупных волнообразных вздутий, сформировавшихся, в свою очередь, под влиянием восходящих мантийных потоков. Им свойственно уменьшение мощности земной коры и литосферы в целом, высокая сейсмичность, вулканическая активность, высокий тепловой поток. Рифты есть как на дне океанов, так и на материках.

При вертикальном смещении нескольких блоков земной коры вдоль разломов вверх-вниз на приподнятых участках – горстах образуются глыбовые горы, на опущенных участках – грабенах – котловины. Глубокие грабены заняты озерами.

Образованию куэстовых гряд и хребтов тоже нередко сопутствуют разломы, по которым один склон блока поднимается в виде уступа, а по разлому закладывается речная долина.

При субгоризонтальных разломах и последующих смещениях пластов в горах один участок земной коры может быть надвинут на другой на десятки километров – это надвиги (шарьяжи). Они выражены в Альпах, Пиренеях, Гималаях и других горных сооружениях.

Разломы нередко определяют очертания береговой линии материков на платформах: так называемый сбросовый тип побережий встречается на севере Кольского полуострова, на полуострове Сомали и других берегах Гондванских материков.

Вдоль разломов, являющихся зонами повышенной трещиноватости пород, как в горах, так и на равнинах почти всегда закладываются речные долины. Этому способствует также концентрация в них поверхностных и подземных вод.

Складчатые и разрывные дислокации пластов, особенно в горах, сопровождаются глубинным (интрузивным) и поверхностным (эффузивным) магматизмом и землетрясениями, которые тоже отражаются в рельефе.

Интрузивные тела бывают разные по форме и величине. Крупные интрузии, особенно батолиты, имеющие удлиненную форму, протягиваются на сотни километров (Чилийский батолит в Андах имеет длину свыше 1300 км, батолит в Кордильерах Канады – более 2000 км), достигают ширины до 100 км и мощности до 10 км. Батолиты вызывают нарушения в залегании перекрывающих их пород. Эти нарушения могут носить как складчатый, так и разрывной характер. Батолиты, сложенные обычно гранитами, образуют центральные поднятия многих горно-складчатых областей. В результате последующей денудации они нередко оказываются на поверхности, слагая массивные, труднодоступные осевые хребты гор (Сьерра-Невада, Береговой хребет в Канаде).

Интрузии в виде лакколитов куполовидной или караваеобразной формы придают такую же форму перекрывающим их породам и образуют группы или одиночные горы, такие, как, например, горы Железная, Машук, Бештау и другие в районе Пятигорска на Северном Кавказе , гора Аю-Даг в Крыму. Обнажившимися интрузиями являются Хибинский и соседние с ним массивы высотой более 1000 м.

Пластовые интрузии выражаются в рельефе в виде ступеней. Отпрепарированные (полуглубинные) интрузии и базальтовые эффу-зивы в виде огромных покровов (траппов) широко распространены на плато и плоскогорьях в пределах древних платформ (например, на Среднесибирском плоскогорье).

Своеобразный рельеф создает эффузивный магматизм, или вулканизм. В зависимости от характера выводных отверстий различают площадные, линейные и центральные извержения. Площадные и линейные извержения преобладали в геологическом прошлом. Они образовали ложе океанов, обширные лавовые плато и нагорья (Колумбийское плато, плато Фрезер, Мексиканское и Эфиопское нагорья и др.). В историческое время значительные излияния лав происходили в Исландии, на Гавайских островах, весьма характерны они и для срединно-океанических хребтов.

В современную геологическую эпоху на континентах наиболее распространены извержения центрального типа, когда магма поднимается по узкому каналу, возникающему обычно на пересечении разломов. При этом образуются конусовидные или щитовидные горы – вулканы с воронкообразным расширением наверху, называемым кратером. Форма вулканов зависит от состава магмы, вязкости и быстроты ее застывания. Многие вулканы состоят из рыхлых продуктов извержений, переслаивающихся с застывшей лавой. Это Ключевская Сопка, Фудзияма, Эльбрус, Арарат, Везувий, Кракатау, Чимбарасо и другие вулканы.

У некоторых потухших вулканов имеются крупные циркообразные впадины с крутыми стенками и ровным дном, называемые кальдерами. Они образуются из-за провала вершины вулкана вследствие быстрого опустошения вулканической камеры. Одной из самых больших является кальдера Нгоронгоро западнее горы Килиманджаро в Танзании. Она представляет собою огромную чашу, на дне которой расположены озеро и зеленый луг. Диаметр днища 22 км. Стенки кратера поднимаются на 600–700 м. Здесь находится уникальный заповедник с тысячами диких животных. Этот природный зоопарк называют «Африканский ковчег».

Для мест затухания вулканической деятельности (например, Йеллоустонский национальный парк в США) характерны горячие источники, в том числе периодически фонтанирующие, – гейзеры, выбросы газов из кратеров и трещин, грязевые вулканы, которые свидетельствуют об активных процессах в глубине недр.

К эндогенным процессам относят также землетрясения – внезапные подземные удары, сотрясения и смещения пластов и блоков земной коры. Очаги землетрясений приурочены к зонам разломов. В большинстве случаев центры землетрясений, т. е. гипоцентры, находятся на глубине первых десятков километров в земной коре. Однако иногда они располагаются в верхней мантии на глубине до 600–700 км, например вдоль побережья Тихого океана, в Карибском море и других районах. Возникающие в очаге упругие волны, достигая поверхности, вызывают образование трещин, колебания ее вверх-вниз, смещение в горизонтальном направлении. Наибольшие разрушения наблюдаются в эпицентре землетрясений, расположенном над гипоцентром. Интенсивность землетрясений оценивается по двенадцатибалльной шкале на основании деформации слоев Земли и степени повреждения зданий. Ежегодно на Земле регистрируются сотни тысяч землетрясений, так что мы живем на беспокойной планете. При катастрофических землетрясениях в считанные секунды изменяется рельеф, в горах происходят обвалы и оползни, разрушаются города, гибнут люди. Землетрясения на побережьях и дне океанов вызывают волны – цунами. К числу катастрофических землетрясений последних десятилетий относятся Ашхабадское (1948), Чилийское (1960), Ташкентское (1966), в Китае (1976), в Мехико (1985), Армянское (1988), Японское (1995), Турецкое (1999), Индийское (2001). Извержения вулканов тоже сопровождаются землетрясениями, которые носят ограниченный характер.

В целом эндогенные процессы выполняют конструктивную роль по отношению к рельефу: при тектонических поднятиях любого генезиса поверхность Земли повышается, рельеф испытывает восходящее развитие, отметки его увеличиваются, что способствует накоплению масс в верхней («рельефной») части земной коры. Очевидно, что эндогенные процессы контролируют характер и интенсивность экзогенных процессов.

2.2.2. Внешние (экзогенные) процессы и их рельефообразующая роль

Роль экзогенных процессов в рельефообразовании огромна и соизмерима с ролью эндогенных процессов, поскольку скорость тектонических движений и интенсивность разрушения измеряется величинами одного и того же порядка. Согласно исследованиям Н. И. Маккавеева, вся существующая ныне земная поверхность (со всеми ее горами) может выровняться в идеальную равнину высотой 50 м над уровнем моря (при современной средней высоте в 850 м) за 10–12 млн. лет. Однако этому препятствуют восходящие тектонические движения земной коры.

Деятельность любого внешнего фактора складывается из процессов денудации, т. е. разрушения и сноса, и аккумуляции, т. е. отложения материала в понижениях. Денудация бывает линейная и плоскостная. Линейную денудацию, в свою очередь, подразделяют на глубинную и боковую. Глубинная увеличивает густоту и глубину расчленения местности и усиливает контрастность рельефа. Боковая сопровождается расширением отрицательных форм и смягчает рельеф. Плоскостная (площадная) денудация распространяется по всей поверхности и не расчленяет, а, наоборот, повсеместно сглаживает ее. Главная движущая сила денудации – сила тяжести.

Экзогенные процессы, сглаживая и уничтожая крупные неровности земной поверхности, в то же время формируют новые формы рельефа меньшего размера – морфоскульптуру. Но этому предшествует выветривание – совокупность процессов физического разрушения и химического преобразования горных пород и минералов на земной поверхности под влиянием различных атмосферных агентов.

Физическое выветривание – механическое измельчение горных пород и минералов под влиянием резкого колебания температур. Температурное инсоляционное выветривание весьма характерно для тропических пустынь, где большие суточные амплитуды температуры поверхностных пород. Если же температура в течение суток переходит через 0°С, ночью вода в трещинах пород замерзает и, увеличиваясь в объеме, разрушает породу, выветривание называют морозным (оно типично, например, для Восточной Сибири).

Химическое выветривание сопровождается изменением химического состава горных пород под влиянием щелочей, солей, кислот, газов, содержащихся в воде и воздухе. При химическом выветривании образуются новые (гипергенные) минералы, стойкие в условиях земной поверхности (гидрослюды, монтмориллонит, каолин). Оно весьма характерно для жаркого влажного климата. Физическое и химическое выветривания взаимосвязаны. Например, в жарких пустынях рыхление грунта связано не только с большой суточной амплитудой температуры, но и с солевым выветриванием, обусловленным значительным испарением.

В выветривании горных пород принимают участие и живые организмы, которые производят механические и химические изменения.

В результате выветривания горных пород образуются рыхлые отложения, которые легко переносятся водой, льдом, ветром и т.д. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что сам процесс выветривания рельефообразующим не является – форма поверхности при выветривании не меняется.

Разрушенная в результате выветривания, но никуда еще не перенесенная горная порода носит название элювий. Его признаки – тесная связь химического и минерального состава с подстилающими материнскими породами.

Несмещенные (остаточные) продукты выветривания образуют кору выветривания. Мощность зоны выветривания различная, но не превышает 100–200 м. Она больше на равнинных участках земной поверхности со стабильным тектоническим режимом и замедленным сносом. Кора выветривания имеет зональный характер. Обломочная кора преобладает в полярных районах, высокогорьях и каменистых пустынях; гидрослюдная кора – в холодных и умеренных широтах, в том числе с многолетней мерзлотой; монтмориллонитовая – в степях и полупустынях; каолинитовая и красноземная – в субтропиках; латеритная – в экваториальном поясе.

Многообразие экзогенных рельефообразующих процессов приводит к образованию денудационной и аккумулятивной морфоскульптуры. Денудационные формы рельефа возникают в результате разрушения и сноса пород (овраги, ледниковые котловины выпахивания и др.), аккумулятивные формы – при отложении пород (конусы выноса оврагов, моренные холмы и др.). Наряду с ними могут быть и денудационно-аккумулятивные формы рельефа (речные террасы, оползни).

К группе экзогенных относятся и антропогенные рельефообразующие процессы, хотя они подчиняются более сложным социально-природным закономерностям. Действительно, они развиваются в местах, где проявляется та или иная деятельность человека, но такие места зачастую предопределены природными условиями. В немалой степени антропогенные процессы подчиняются и природным законам, особенно если это процессы не прямого, а косвенного антропогенного действия (т. е. изменение рельефа происходит не напрямую экскаватором , а из-за снятия дернины, увеличения или зарегулированное™ стока рек и т. д.). Экзогенные рельефообразующие процессы протекают на Земле обычно не обособленно, но все-таки, как правило, можно выделить ведущий экзогенный процесс и возникающие в результате денудационные и аккумулятивные формы рельефа. Все они вместе с коррелятными отложениями, из которых сложены аккумулятивные формы рельефа, показаны в схеме 2. Таким образом, в противоречивой деятельности внутренних и внешних сил, в их борьбе, взаимодействии и единстве выражается диалектика исторического развития нашей планеты, а результатом этой работы служит современный лик Земли.

Схема 2

Генетическая классификация типов экзогенного рельефа

2.3. Факторы рельефообразования

К геологическим относятся неотектонические (в том числе современные) движения земной коры, физико-химические свойства горных пород, зависящие от их вещественного состава, и геологические структуры: характер залегания пластов горных пород и их трещиноватость. Неотектонические движения, будучи сами процессом эндогенного рельефообразования, определяют направленность, темпы, а иногда и вид экзогенных процессов. При положительных движениях это происходит через: а) абсолютные высоты и их отношение к снеговой границе (чем выше, тем быстрее денудация, а также появление ледников); б) превышение над базисами эрозии, глубину врезов и уклоны склонов долин (чем больше, тем сильнее денудация). Отрицательные движения определяют нисходящее развитие рельефа и преобладание аккумуляции наносов. Кроме того, неотектонические движения определяют литологию приповерхностных пород, слагающих рельеф (при поднятии нередко обнажаются твердые породы, при опускании накапливаются рыхлые осадки), а также их трещиноватость.

Физико-химические свойства горных пород определяют степень их устойчивости к выветриванию и внешним агентам рельефообразования. По этому критерию можно выделить три группы пород. Осадочные четвертичные породы в большинстве своем рыхлые и легко разрушаются (размываются) поверхностными водами и ветром. Осадочные дочетвертичные породы за длительное время успели стать твердыми (литифицироваться) и поэтому устойчивы к механическим разрушениям и выветриванию, но значительная часть из них (известняки, гипсы, соли) подвержена растворению. Магматические и метаморфические породы, наоборот, очень слабо поддаются эрозии, но легко выветриваются, причем полиминеральные породы наименее стойки к физическому температурному выветриванию, поскольку у входящих в их состав минералов разные теплопроводность и теплоемкость.

Важны также водные свойства породы – влагоемкость и водопроницаемость. На глинах и других слабопроницаемых для поверхностных вод породах многочисленны эрозионные формы. Пески «гасят» эрозию, переводя поверхностный сток в подземный, поэтому эрозионные формы распространены на них обычно меньше, чем на глинах. При чередовании рыхлых водопроницаемых и водоупорных пород на склонах возникают оползни. Все перечисленные свойства по-разному проявляются в конкретной физико-географической обстановке и находят определенное морфологическое воплощение.

Геологические структуры являются мощным фактором формирования рельефа. При соответствии форм рельефа условиям залегания пород образуется структурный рельеф, если совпадений между ними нет, – аструктурный. Примером структурного рельефа могут служить пластовые равнины и плато на плитах платформ или, например, горы-лакколиты, образующиеся при внедрении грибообразных интрузий в верхние осадочные слои, которые принимают форму контуров лакколитов (рис. 6); интрузии-дайки, выраженные грядами, интрузии-штоки в виде конусообразных сопок.

Рис. 8. Блок-диаграмма – профиль через Южные Аппалачи (по Г. М. Игнатьеву)

Примером своеобразного структурно-денудационного рельефа являются куэсты (cuesta – косогор) – асимметричные гряды и хребты (рис. 7). Они образуются при моноклинальном залегании чередующихся стойких и податливых пластов в результате избирательной денудации. У куэстовых гряд пологий склон совпадает с падением твердых пород (структурный склон), крутой склон, в виде уступа сечет пласты (аструктурный склон).

Более сложный рельеф наблюдается в горах на месте складчатых структур. Если хребты соответствуют антиклиналям, а межгорные долины – синклиналям, рельеф называется прямым. Такое весьма полное соответствие гор тектонической структуре наблюдается в современном Тихоокеанском геосинклинальном поясе и местами среди гор альпийской складчатости, например в хребте Юра. Этот тип горного рельефа был впервые описан в Альпах и получил нарицательное название «рельеф типа Юры».

При обратном соотношении рельефа с геологическими структурами он называется обращенным. Такой инверсионный рельеф весьма характерен для Южных Аппалачей и известен под нарицательным названием «рельеф аппалачского типа» (рис. 8). Еще более сложные соотношения между топографической поверхностью и складчатыми структурами наблюдаются во вторичных возрожденных горах, разбитых разломами на блоки и приподнятых на разную высоту.

Трещиноватость горных пород имеет огромное значение при формировании денудационного рельефа. Так, обращенный рельеф хорошо развивается при значительной трещино-ватости в замках антиклиналей, потому что породы там разрушаются быстрее, чем в замках синклиналей, и на их месте образуются долины. Речные долины, особенно крупные, вообще предпочитают закладываться в зонах трещиноватости и вдоль разломов, из-за чего в горах они могут иметь несообразно большую ширину. Трещиноватость пород нередко определяет рисунок эрозионных форм в плане, а при наличии растворимых пород – карстовые процессы и формы рельефа.

Географические факторы связаны в первую очередь с климатом. Взаимоотношения рельефа и климата многообразны и сложны, климат воздействует на рельеф непосредственно и опосредованно. Климат определяет набор экзогенных рельефообразующих процессов, их характер и интенсивность. Поэтому современная морфоскульптура в определенной степени зональна.

А. Пенком в начале XX в. была предложена классификация климатов по их рельефообразующей роли, в которой он выделил три основных типа: 1) нивальный (лат. nivalis – снежный); 2) гумидный (лат. humidis – влажный); 3) аридный (лат. aridus – сухой).

Нивальный климат свойствен полярным областям и высоким горам. В условиях холодного климата интенсивно протекает морозное выветривание, а основными рельефообразующими факторами является снег и лед. Преобладающие формы рельефа – нивально-гляциальные.

Гумидный климат наблюдается во влажных зонах с коэффициентом увлажнения больше единицы. В гумидном климате интенсивно протекает химическое выветривание. Основной фактор экзогенного рельефообразования – поверхностные текучие воды. Поэтому типичны эрозионные формы рельефа – речные долины, балки, овраги. При наличии растворимых пород наблюдается карстовый рельеф. Выделяют зоны гумидного климата в умеренных поясах и в экваториальной зоне. Проявление рельефообразования в них несколько специфично. Например, в умеренных широтах преобладают отрицательные формы карстового рельефа, а в экваториально-тропических широтах – положительные формы карста.

Аридный климат свойствен пустыням тропических, субтропических и умеренных широт. Малое количество осадков и сухость воздуха приводят к разреженному растительному покрову или его полному отсутствию. В этих условиях интенсивно протекает физическое температурное выветривание. Главный рельефообразующий фактор – ветер, и соответственно господствуют различные формы эолового рельефа.

Эта классификация климатов в последующие годы была дополнена переходными семигумидными и семиаридными (лат. semi – полу, наполовину) и другими морфоклиматическими зонами в разных широтах Земли. Районирование поверхности Земли по морфо-климатическим условиям рельефообразования отражено на рисунке 9.

Рис. 9. Схема современной морфоклиматической зональности (по К. В. Пашкангу)

Наряду с зональными выделяют экстразональные и азональные геоморфологические процессы и формы рельефа. Экстразональными (лат. extra – вне, греч. zone – зона) процессами и формами рельефа являются те, что не свойственны, чужды данной зоне, но встречаются в ней, например речные долины крупных транзитных рек Нила, Амударьи и других рек в пустынях. Азональные процессы и формы рельефа – это те, что свойственны многим природным зонам. Например, деятельность моря и береговые формы рельефа есть во всех природных зонах, независимо от климата. Зональность, конечно, накладывает специфический местный отпечаток на азональные явления, например на поймы рек в разных природных зонах.

Важным для развития и облика рельефа является фактор времени, который можно представить через историю развития рельефа. Рельеф не является застывшим образованием – он характеризуется динамикой, эволюцией, изменениями, т. е. развивается во времени. Иногда это называют функционированием рельефа. Некоторые из таких изменений протекают на наших глазах (быстро изменяются почти все антропогенные формы рельефа, эрозионный рельеф, рельеф морских берегов, реже – склонов, вулканический рельеф), другие длятся веками и тысячелетиями.

Раз рельеф , то существуют понятия возраста рельефа и истории его развития. Возраст рельефа – понятие в геоморфологии важное, но весьма сложное. С уверенностью можно лишь утверждать, что крупные формы рельефа старше (миллионы лет), нежели мелкие. К тому же более или менее определенно можно говорить о возрасте аккумулятивных форм на основании возраста слагающих их пород, а не денудационных форм. В геоморфологии используют понятие «относительный» и «абсолютный» возраст рельефа.

Под относительным возрастом можно понимать определенные стадии его развития – юность, зрелость, старость (по В. Дэвису) на основании морфологических признаков. Понятие «относительный возраст» употребляется и при взаимоотношении одних форм с другими, например пойма реки моложе речной долины. Можно также считать относительным возрастом тот интервал времени, с которого рельеф приобрел внешний облик, аналогичный современному, например голоценовый возраст пойм рек в области валдайского оледенения.

Абсолютный возраст рельефа устанавливается в абсолютных годах на основании радиоизотопных и других точных методов.

Возраст и история развития определяют облик и динамику рельефа даже одного и того же генезиса. Более того, формы рельефа необязательно должны отвечать современным рельефообразующим процессам – рельеф достаточно консервативен, он является памятью географической оболочки. По времени образования, т. е. по возрасту, морфоскульптура подразделяется на три типа: современная, унаследованная и реликтовая.

Современная морфоскульптура образуется в настоящее время в тех или иных климатических условиях.

К унаследованной морфоскульптуре относятся молодые формы рельефа, возникшие на месте аналогичных форм и принявшие в определенной степени их внешний вид, ориентировку, размер, например речные долины на месте погребенных доледниковых долин, донные овраги в балках.

Реликтовые формы рельефа сформировались в иных климатических условиях и в настоящее время находятся в резком несоответствии с современными климатическими условиями и не развиваются, например сухие долины в пустынях, ледниковые и водно-ледниковые формы рельефа на севере умеренных широт, заросшие дюны на речных террасах.