Лекции по "Геоморфология"

Лекция 1. Понятие геоморфологии. Геоморфология — наука о формах рельефа земной поверхности, его происхождении и развитии.

Объектом  изучения геоморфологии является рельеф. Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности, разных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Он слагается из положительных форм, образующих возвышенности, и отрицательных, представляющих собой впадины. Одной из главных проблем является выделение статичных и динамичных форм рельефа. Для последних определяются скорость роста, направленность развития, зональность, стадийность, необратимость и др. параметры. Выяснение последовательности становления рельефа позволяет определить его относительный возраст и основные этапы развития.

Цель геоморфологии - раскрытие сущности рельефа и процессов рельефообразования.

В задачи геоморфологии входит:

1. определение факторов и процессов рельефообразования, выявление законов их распространения и последовательность их смен во времени;
2. определение энергии, затрачиваемой на рельефообразование, ее распространение в пространстве и во времени;
3. объяснение факторов и процессов рельефообразования;
4. предсказание поведения рельефа;
5. управление процессами рельефообразования.

Связь геоморфологии с  другими науками. Самостоятельно геоморфология начала развиваться в конце 19 века. До этого она была разделом геологии, который исследовал взаимосвязь геологии и рельефа. Выделение геоморфологии в самостоятельную отрасль знания и появление первых научных обще геоморфологических концепций связано с именами американского ученого В. Девиса и немецкого исследователя В. Пенка.

Геоморфология тесно связана с физической географией, так как она изучает закономерности природных комплексов (ландшафтов), взаимосвязь природных комплексов и растительности, почвы с рельефом, где рельеф важнейший компонент.

В геологии данные геоморфологии учитываются  и используются при поисках и  разведке различных (особенно россыпных) месторождений полезных ископаемых и их дальнейшей разработке.

Значение геоморфологических знаний. В настоящее время геоморфология имеет опыт исследований в области:

• разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых;
• планирования и ведения строительства инженерных сооружений;
• сельского хозяйства;
• военного дела.

Практическое  применение геоморфологии значительно. Материалы этой науки широко используются при инженерно-гидрогеологических исследованиях: при проектировании и строительстве плотин и дамб, железных и шоссейных дорог, мостов, туннелей, линий связи и электропередач, оросительных и судоходных каналов, газо- и нефтепроводов. Без геоморфологической карты невозможно научно обоснованное архитектурное планирование и строительство городов, поселков, портов и приморских курортов. Знание генезиса, возраста и пространственного размещения рельефа необходимо при постановке работ по борьбе с эрозией почв, при защите берегов морей, озер и водохранилищ от размыва, для борьбы с селевыми и солифлюкционными потоками, оползневыми процессами, карстом.

Методы  геоморфологической науки. Структура геоморфологических исследований. Геоморфология как одна из наук о Земле основывается прежде всего на данных полевых исследований. Наряду с полевыми важное значение для познания рельефа и истории его развития имеют также камеральные работы. Кроме того, можно говорить и об экспериментальных геоморфологических исследованиях, которые ставят своей задачей изучение природных геоморфологических процессов на полевых стационарах или моделирование их в лаборатории.

Полевые геоморфологические исследования обычно завершаются составлением геоморфологической карты, которая наряду с текстом научного отчета является важнейшим итогом выполненных работ.

В зависимости  от назначения можно различать общие и частные геоморфологические исследования. Общие исследования охватывают все геоморфологические объекты. Их цель — комплексная характеристика рельефа (морфография, морфометрия, генезис, возраст, история развития и динамика рельефа). Завершаются такие исследования составлением общей геоморфологической карты.

Частные исследования проводятся с целью изучения отдельных геоморфологических объектов (карстового или овражно-эрозионного рельефа) или отдельных геоморфологических показателей (глубины расчленения, густоты расчленения и т.д.). Результатом частных исследований являются частные геоморфологические карты.

В целом геоморфологические исследовательские работы разделяются на подготовительный, полевой и камеральный этапы. В течение подготовительного этапа производится ознакомление с районом по данным предшествующих исследований: изучаются литературные источники, научно-технические отчеты, специальные картографические материалы (геологические, геоморфологические и другие специальные карты), тщательно прорабатываются топографические карты, материалы аэрофотосъемки и космических снимков.

Полевой этап — главная часть экспедиционных геоморфологических исследований. В течение этого этапа собирают основную часть фактического материала, в том числе образцы пород, проводят начальную его обработку, вырабатывают первые заключения о геоморфологическом строении изучаемой территории, составляют полевую геоморфологическую карту изучаемого района.

Во всех случаях  полевые работы начинаются обзорными маршрутами, которые прокладывают по данным предварительного изучения материалов и с таким расчетом, чтобы они проходили через все главные геоморфологические комплексы. Они позволяют уточнить и детализировать ранее намеченную программу полевых работ.

Камеральный этап — этап обработки всего собранного материала. Во время этого этапа исследований проводят также различные аналитические работы (пыльцевой, минералогический, петрографический, микро- и макрофаунистический, диатомовый, радиометрические и другие виды анализов образцов, отобранных в поле), окончательное дешифрирование фотоматериалов, составляют окончательную геоморфологическую карту и текст научного отчета.

Методы  полевых геоморфологических исследований. Полевые наблюдения, выполняемые при геоморфологических исследованиях, разделяются на визуальные и инструментальные. Главные из них — визуальные, основанные на изучении строения, происхождения и динамики рельефа, а также горных пород, слагающих те или иные формы рельефа. При визуальных наблюдениях используют простейшие полевые приборы и инструменты: анероид-высотомер, горный компас, эклиметр, геологический молоток, рулетку.

Полевые наблюдения не всегда оказываются достаточными для суждения о генезисе и, особенно о возрасте описываемых форм рельефа. Поэтому при изучении обнажении и искусственных выработок отбирают образцы пород на различные виды анализов, результаты которых используют при составлении окончательных вариантов геоморфологических карт и написании научных отчетов.

Большое внимание на точках наблюдения уделяют изучению современных геоморфологических процессов, что особенно важно для практических целей.

Все данные полевого изучения геолого-геоморфологических объектов заносят в полевые дневники. Описание рельефа и обнажении обычно сопровождают зарисовкой характерных форм рельефа и обнажении, их фотографированием, составлением схематических геолого-геоморфологических профилей.

Методика  полевых геоморфологических исследований определяется задачами, поставленными  перед геоморфологическими исследованиями, и характером исследуемых объектов.

 

 

Лекция 2.Общие сведения о рельефе и рельефообразовании

Морфология рельефа - наука о формах рельефа и его строении. Рельеф состоит из отдельных форм, которые включают в себя элементы рельефа.

Элементы рельефа – это поверхности, линии, ребра, углы и точки, сочетания которых создают формы рельефа.

Формы рельефа – отдельные трехмерные тела, занимающие определенные объемы земной коры. Формы рельефа могут быть замкнутыми (моренный холм) или открытыми (овраг), простыми и сложными, положительными или отрицательными. Формы рельефа классифицируются по размеру, морфологии, генезису и возрасту.

Формы рельефа, обладающие общим происхождением и  условиями развития, сходным обликом  и строением образуют типы рельефа. Выделяются четыре основные генетические группы типов рельефа:

1. Тектонический рельеф.
2. Вулканический рельеф.
3. Денудационный рельеф.
4. Аккумулятивный рельеф.

По размерам выделяют: планетарные формы рельефа (материки, геосинклинальные пояса, ложе океана и срединноокеанические хребты), мегаформы (горные страны и равнины на материках, впадины и поднятия на ложе океана), макроформы (отдельные хребты, впадины и т.д.), мезоформы (овраги, балки и т.д.), микроформы (карстовые воронки, эрозионные рытвины) и наноформы (луговые кочки, сурчины и т.д.).

Деление форм рельефа по размерам достаточно условно. Генетическую классификацию форм рельефа предложили И. П. Герасимов и Ю. А. Мещеряков. Они разделили рельеф на три крупные группы: геотектуры, морфоструктуры и морфоскульптуры.

Геотектуры — это самые крупные формы рельефа, образованные космическими и эндогенными процессами. К геотектурам относятся планетарные формы рельефа: материковые выступы, ложе океана, переходные зоны и срединно-океанические хребты.

Морфоструктуры — крупные формы рельефа, образованные тектоническими эндогенными процессами. Морфоструктурами являются мегаформы и макроформы рельефа.

Морфоскульптуры — формы рельефа, образованные экзогенными процессами. К морфоскульптурам можно отнести ряд макроформ, а также мезоформы, микроформы и наноформы. Главная особенность морфоскульптур — их зональность, так как своеобразие форм, интенсивность их развития зависят от деятельности экзогенных процессов.

Основные закономерности орографии материков и океанов. Основные закономерности морфологического строения планетарного рельефа Земли дают гипсографические, построенные для всего земного шара или для отдельных материков и смежных с ним океанов.

Наиболее высокая гора на суше —  Джомолунгма (Эверест) - 8848 м над уровнем  моря. Самая глубокая впадина —  Марианская - 11034 м. Таким образом, амплитуда  высот на Земле равна почти 20 км.

На суше по гипсометрии различают: низменности (до 200 м) и возвышенности (более 200 м). Горы подразделяются на:

• низкие (до 1000 м);
• средневысотные (1000-2000 м);
• высокие (более 2000 м).

По батиметрическим различиям  на дне морей и океанов различают:

• неритовую зону (0-200 м глубины);
• батиальную (200-3000 м);
• абиссальную (3000-6000 м);
• гипабиссальную (более 6000 м).

Происхождение и возраст рельефа. Рельеф формируется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Эндогенные факторы образуют неровности земной поверхности, экзогенные факторы – нивелируют их. От соотношения эндогенных и экзогенных факторов зависит степень выравнивания.

Основными источниками энергии эндогенных процессов являются:

1. внешняя (космическая) энергия;
2. внутренняя (земная) энергия:

• тепловая энергия Земли;

• энергия массы Земли и создаваемого ею гравитационного поля;
• энергия движения Земли.

По своему воздействию на земную поверхность  эндогенные факторы могут быть подразделены на статические и динамические (рис. 2).

Динамические (активные) эндогенные факторы - тектонические движения, вулканизм и землетрясения.

К статическим (пассивным) эндогенным факторам относятся: глубина денудационного среза, структурные и литолого-стратиграфические условия.

Глубина денудационного среза определяет структурные и литолого-стратиграфические условия.

Литолого-стратиграфические условия. Горизонтальным структурам соответствуют пластовые равнины, структурные плато и плоскогорья.

В случае чередования стойких и  податливых пород, возникает ступенчатый  рельеф. На склонах образуются структурные  террасы.

При моноклинальном залегании чередующихся стойких  и податливых пластов вырабатывается куэстовый рельеф.

Экзогенные  процессы в ходе своей деятельности могут или усложнять, или упрощать рельеф эндогенного происхождения. Под экзогенными факторами понимаются процессы рельефообразования, обусловленные выветриванием, денудацией и аккумуляцией.

Выветривание – сочетание процессов разрушения горных пород. Источниками энергии для процессов выветривания являются энергия Солнца и физико-химическое воздействие атмосферы и гидросферы. Процессы выветривания подразделяются на физическое, химическое и органогенное выветривание.

Денудация - совокупность процессов разрушения горных пород и переноса продуктов разрушения. Среди процессов денудации основными являются: эрозия – водный размыв или смыв горных пород водой; абразия – разрушение берегов волнами; экзарация – ледниковое выветривание; дефляция – разрушение пород ветром; карст – растворение пород поверхностными и подземными водами; суффозия – вымывание пород подземными водами; солифлюкция – стекание переувлажненного грунта по склону; плоскостной поверхностный смыв и гравитационный снос.

Аккумуляция – накопление обломочного материала. Различают морскую, речную (аллювиальную), озерную, озерно-аллювиальную, эоловую и ледниковую.

Денудация и аккумуляция по эффекту воздействия  на рельеф являются нивелирующими.

На поверхности  суши, в эпиконтинентальных морях, озерах, реках выделяются две основные обстановки развития экзогенных процессов: субаэральная (наземная) и субаквальная (подводная).

Возраст рельефа - одна из наиболее существенных его характеристик. При этом необходимо различать относительный (геоморфологический) и абсолютный (геологический) возраст. Понятие об относительном возрасте разработано В. М. Дэвисом  и соответствует его стадиям развития «юности», «зрелости» и «старости». Абсолютный возраст – это геологическое время возникновения рельефа.