Лекция 2. Факторы рельефообразования
Факторы рельефообразования – это причины и обстоятельства, предопределившие возникновение форм рельефа на том или ином участке. К их числу относятся эндогенные и экзогенные факторы.
Эндогенные факторы
Эндогенные факторы обусловлены внутренним развитием мантии, астеносферы и земной коры. К ним относятся тектоника, характер геологического строения, магматизм, метаморфизм.
Тектонические движенияобусловливают изменение высоты и уклонов поверхности, влияют на деятельность временных водных потоков, ледников, склоновых процессов, определяют характер протекания аллювиальных процессов.
В горных районах тектоничекие землетрясения приводят к катастрофическим проявлениям гравитационных процессов – оползней, горных обвалов. Тектонические движения влияют на распределение на Земле гор и равнин, на характер геологического строения той или иной территории.
Характер геологического строенияопределенного участка литосферы определяется сочетанием различных горных пород, неоднородных по литологическим свойствам, условиям залегания и находящихся в различных соотношениях друг с другом. На рельеф влияют следующие особенности геологической структуры: различная устойчивость горных пород против процессов выветривания и денудации; характер геологических структур и их форма залегания; стиль чередования и мощность слоев; величина геологических тел.
Литология горных пород обусловливает избирательный характер денудации. В случае литологической неоднородности пород образуются формы мезо- и микрорельефа. На выходах слабых пород процессы разрушения развиваются быстрее, здесь возникают углубления в рельефе. Прочные горные породы разрушаются медленнее и в местах их выхода на поверхность образуются выступы. Это явление называется селективной (избирательной) денудацией. В ходе избирательной денудации возникает большое разнообразие скульптурных форм – каверны, пещеры, дефляционные ниши, воронки.
Под воздействием селективной денудации происходит выражение в рельефе тектонических и геологических структур .Тектонические нарушения ослабляют сопротивляемость горных пород. В зонах тектонических нарушений в рельефе возникают углубления. Например, закладываются речные долины, ледниковые ложбины. Геологические структуры в результате селективной денудации приводят к образованию форм структурного и структурно-обусловленного рельефа. Структурный (структурно-денудационный) рельеф– это рельеф, непосредственно отражающий формы геологических тел. В возникновении его большую роль играют мощные пласты устойчивых пород, образующие бронированные слои, которые задерживают денудацию. На горизонтально-залегающих породах (горизонтальная структура) с верхним устойчивым к денудации пластом образуютсяпластовые равнины (например, Приволжская возвышенность);структурные плато(плато Устюрт, Среднесибирское плоскогорье);островные столово-останцовые возвышенности, широко развитые в Африке и на плато Устюрт. В рельефе последних отрицательные формы занимают значительно большие пространства, чем положительные. С случае чередования стойких и податливых пород формируетсяступенчатый рельеф, а на склонах эрозионных форм —ступенчатые террасы.
При моноклинальном залегании чередующихся устойчивых и податливых плластов избирательная денудация приводит к образованию куэстового рельефа. Куэста – это асимметричная гряда с пологим (до 15 о ) склоном, совпадающим с углом падения стойкого пласта, и крутым, срезающими торец пласта. Куэстами являются Скалистый хребет северного склона Большого Кавказа, северный склон Крымских гор. При более крутом (свыше 25 о ) падении моноклинальных пластов образуютсямоноклинальные гребни.Антиклинальная структура с ядром из мягких пород может быть выражена в виде антиклинальных сводов, куэст и гряд,а ее ядро – в виде впадины. Пологая синклиналь при препарировании устойчивого пласта в ее центральной части создает слабовогнутое плато.
Выражение в рельефе складчатых структур. Если наблюдается соответствие между типом складки и формой рельефа, то такой рельеф называетсяпрямым. Антиклиналям соответствуют горные хребты, а синклиналям отвечают понижения. Такие формы встречаются в пределах молодых складчатых гор.Обращенный рельефхарактеризуется обратным соотношением между формой и геологической структурой.
Выражение разрывов в рельефе. Сбросы и надвиги выражены в прямом рельефе уступами. Сдвиги характеризуются смещением положительных и отрицательных форм рельефа в одном направлении.
Если рельеф отражает структуру земной коры не прямо, а косвенно, такой рельеф получил название структурно-обусловленный. К структурно-обусловленным формам относятся приразломные долины, возвышенности на массивах гранитов и др.
2.3. Факторы рельефообразования
Рельефообразующие процессы протекают под влиянием различных не зависящих от этих процессов факторов или условий. Факторы, влияющие на эндогенные процессы, лежат в области геохимии, физики высоких давлений и здесь не рассматриваются. Экзогенные процессы развиваются в географической оболочке и зависят от целого ряда внешних для них факторов. Многие из них сами являются процессами эндогенного рельефообразования, другие принадлежат иным геосферам. Поэтому факторы рельефообразования можно разделить по происхождению на геологические и географические.
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.
Рис. 7. Поперечный профиль куэстовых гряд (Д, Д – продольные долины притоков; К, К – куэсты) 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) н ивальный (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 находится в постоянном развитии и изменении, 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.