ГЕОМОРФОЛОГИЯ: СОДЕРЖАНИЕ КУРСА И
ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ
ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Методическое пособие по основным разделам курса
Пермь 2009
Составитель: канд. геогр. наук, доц. В.М.Анисимов
Геоморфология: содержание курса и его значение для географического образования: метод. пособие по основным разделам курса / сост. В.М.Анисимов; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2009.- 66 с.
Пособие включает содержание основных разделов курса «Геоморфология» с акцентированием наиболее сложных для усвоения студентами вопросов. Приводятся примеры связей геоморфологии с другими науками, а также практика комплексного изучения территорий с целью их преобразования и использования природных ресурсов.
Рассчитано на студентов географического факультета специальности «География».
Печатается по решению методической комиссии географического факультета Пермского государственного университета
Рецензент: доктор технических наук, профессор кафедры строительных материалов и специальных технологий Пермского государственного технического университета Б.С. Баталин
СОДЕРЖАНИЕ
| Предисловие…………………………………………………. 1. Геоморфология: ее сущность и роль в комплексном исследовании природных условий и ресурсов……………. 2. Основные свойства Земли как условия рельефообразования……………………………………………………….. 3. Эндогенные процессы и их морфологическая роль….. 4. Экзогенные процессы, их связь с эндогенными и морфологическая значимость…………………………………... 5. Выветривание и его геолого-геоморфологическое проявление…………………………………………………… 6. Эоловые процессы и их роль в рельефообразовании… 7. Склоново-денудационные процессы и их морфологическое проявление…………………………………………... 8. Деятельность водотоков и флювиальный рельеф…….. 8.1. Общие закономерности работы водотоков……….. 8.2. Деятельность временных водотоков………………. 8.3. Постоянные водотоки………………………………. 8.3.1.Речные бассейны и процессы в их пределах….. 8.3.2.Особенности заложения и развития речных долин………………………………………….. 8.3.3.Строение речных долин……………………... 9. Карстовые процессы и морфологические особенности их проявления……………………………………………….. 10. Ледники и их морфологическая роль………………… 11. Морфологическая деятельность моря………………… 12. Некоторые особенности развития рельефа в пределах геоструктурных областей и морфоклиматических зон…… 13. Генетическая классификация рельефа………………… Заключение…………………………………………………... | 4 5 10 13 21 25 28 30 33 33 34 36 36 38 41 46 49 54 57 61 65 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс «Геоморфология» с разным названием, содержанием и объемом (в часах) много лет включается в учебный план подготовки географов. Есть он и в планах геологов. Однако содержание этого курса для геологов и географов одинаковым быть не может, поскольку геоморфологическая информация в этих случаях будет использована и интерпретирована по-разному. Так, сведения о геоморфологических процессах в одном случае могут быть использованы для анализа особенностей литогенеза, образования грунтов, горных пород и полезных ископаемых, а в другом – для оценки условий рельефообразования, почвообразования или условий формирования состава и распределения растительного покрова.
Многолетнее чтение этого курса географам позволяет констатировать, что он ориентирован на прикладное толкование при безусловном сохранении содержания общих положений и закономерностей (этапность и датировка истории развития Земли и ее поверхности, отношения и связи между эндогенными и экзогенными процессами, значимость структурных построений земной коры для рельефообразования и т.д.). Однако с сожалением следует заметить, что далеко не всегда удается научить студентов использовать геоморфологические знания в других дисциплинах, хотя возможностей для установления таких связей более чем достаточно.
Данное методическое пособие кроме толкования основных положений курса предусматривает иллюстрацию примеров использования геоморфологических сведений в физической географии, ландшафтоведении и рациональном природопользовании.
Морфологическая значимость
Под экзогенными понимается группа природных процессов, происходящих на поверхности Земли либо в верхней части литосферы, которые обусловлены внешними факторами и проявление которых обеспечивает рельефообразование. Иногда эти процессы стимулируются внешним проявлением общих свойств и характеристик Земли (проявление гравитационного поля, плотность пород в верхних слоях литосферы и др.).
Главным источником энергии экзогенных процессов, несомненно, можно считать солнечную радиацию. Она обеспечивает поступление тепла, вызывает колебания температуры воздуха и поверхности Земли, изменяет состояние горных пород, поверхностных и грунтовых вод, влияет на условия жизни органического мира.
Важную роль играет сила тяжести, ее внутренние и внешние составляющие. При неровности поверхности происходит смещение рыхлого материала, работа текучих вод.
Режим поступления солнечной радиации определяет возможность и интенсивность разрушения горных пород и работу агентов смещения обломочного материала (гравитация, водный поток, ветер, морской прибой и др.). Однако морфологическая значимость экзогенных процессов не ограничивается разрушением горных пород и слагаемых ими форм рельефа. Они достойно выполняют созидательную функцию, создают, например, морские аккумулятивные равнины, террасы в долинах рек, барханы в пустынях.
Следует помнить, что все экзогенные процессы происходят на фоне эндогенных и чувствительно адекватно реагируют на них: например, тектонические поднятия вызывают эрозионное расчленение и денудацию, т.е. снос материала со склона, а опускание – аккумуляцию материала и выравнивание поверхности.
Действие всех экзогенных процессов обычно протекает в трех вариантах: вынос материала (эрозия), транспортировка (денудация) и накопление (аккумуляция). Нередко у разных процессов эти варианты действия имеют свои названия.
Природные условия и обстановка существенно влияют на характер и особенности проявления экзогенных процессов. Поэтому эти процессы группируют в две категории: континентальные и происходящие в условиях водной среды.
Исходным континентальным процессом следует считать выветривание, т.е. разрушение горных пород. Особая значимость этого процесса определяется тем, что он подготавливает рыхлый материал для других процессов. Известно, что выветривание бывает физическим, химическим и биологическим. Каждый вид имеет характерные условия проявления, территориальную приуроченность и способен обеспечить свою степень переработки исходных пород. Продукты разрушения пород принято называть элювием, а толщу рыхлого выветрелого материала, которая неровным слоем покрывает поверхность, – корой выветривания.
Образованный рыхлый материал в континентальных условиях переносится под действием разных природных агентов и факторов. На склонах гор и возвышенностей перенос обеспечивается прежде всего действием гравитации, и непосредственным, и с участием дополнительных благоприятных факторов (обрушение, сползание, перенос водным потоком, ледником, ветром и т.д.). Местами в переработке пород и смещении материала могут участвовать криогенные процессы (в условиях мерзлоты), или карст. В итоге переносимый материал может достигнуть берегов морей и океанов. Тогда он попадет в условия водной среды. Здесь он обрабатывается, сортируется, переносится уже иначе и аккумулируется более стабильно.
Путь обломочного материала от горного склона до моря может оказаться разным и сложным. Достаточно сказать, что даже на склонах материал сносится по-разному, различается по характеру и имеет свои названия. Материал, снесенный гравитационно, имеет каменистый состав и называется коллювием. Временные водотоки переносят обычно менее крупный и разнородный материал, называемый пролювием. Плоскостной смыв талыми и дождевыми водами переносит периодически довольно тонкий (мелкий) материал именуемый делювием.
Широкое территориальное проявление в рельефе континентов имеют флювиальные процессы (работа рек). Их яркая морфологическая деятельность просматривается в облике гор и обширных равнин. Сложность и многообразие действия водотока определяются участием эрозионных составляющих (глубинная и боковая эрозия) и аккумуляцией аллювия. Все это находит отражение в многообразии морфологического строения долин.
Регионально проявляют себя современные ледники, приуроченные к высокогорным территориям или сравнительно невысоким гипсометрическим участкам, которые находятся в приполярных регионах. Достаточно своеобразно и широко проявилось покровное плейстоценовое оледенение, существенно изменившее облик рельефа, например, в пределах Русской равнины Европейской части России или за Уралом, на Западно-Сибирской низменности.
Значительные площади на территории России находятся под действием сезонной и многолетней мерзлоты. Они характеризуются проявлением криогенных процессов (деформация, пучение грунтов, солифлюкция, термокарст и др.), дающих набор особых форм рельефа и серьезно влияющих на условия хозяйственной деятельности (строительство зданий, дорог, добыча полезных ископаемых и т.д.).
Очагово-региональное распространение имеют карстовые процессы. При этом следует заметить, что их проявление существенно различается по крупным регионам, внутри них и на разных уровнях поверхности. В связи с этим различают карст европейский и тропический, горный и равнинный, голый и покрытый. Существуют достаточно сложные классификации и районирование карста. В местах развития карста его морфологическое и инженерно-геологическое значение следует внимательно оценивать.
Достаточно широко, но с разной интенсивностью и с неодинаковым морфологическим действием проявляются эоловые процессы (работа ветра). Особенно заметно их проявление в условиях аридного климата (в пустынных районах), где поверхность открытая, не защищенная растительностью, где дезинтеграция (разрушение пород) происходит интенсивно и накапливается сухой тонкий материал, легко переносимый ветром. Создаются разные эрозионные и аккумулятивные формы (обточенные камни и скалы, дюны и барханы). Локально эоловые процессы действуют на побережьях морей и в долинах крупных рек.
Вероятно, к числу экзогенных процессов на суше можно отнести хозяйственную деятельность человека (например, земледелие, строительство) и глубокое техногенное воздействие (добыча полезных ископаемых с серьезным нарушением поверхности).
Разнообразные экзогенные процессы идут и в условиях водной среды, хотя они менее доступны для наблюдений, чем континентальные. Особая значимость процессов в морях и океанах подчеркивается тем, что водные пространства на Земле преобладают по площади, что их распространение в геологической истории было почти повсеместным, наконец, тем, что Мировой океан служит конечным контрольным уровнем эрозии и денудации, их базисом.
В прибрежной полосе активно проявляется волновая деятельность, морфологический эффект от которой усиливается приливо-отливными изменениями уровня. В глубинах в рельефообразовании участвуют другие процессы: гравитационные (смещения), гидрогенные (перенос течениями) и биогенные (работа организмов).
Оценивая связь экзогенных процессов с эндогенными, не следует быть слишком категоричными и впадать в крайности. В литературе, особенно учебной (школьной, например), можно встретить такие сравнения морфологической значимости процессов: эндогенные процессы создают горные страны, а экзогенные их потихоньку разрушают. Созидательная же роль экзогенных процессов порой ограничивается лишь барханами да оврагами. На самом деле эти две группы процессов достойно взаимодействуют и противоборствуют. Ведь эндогенных по природе форм рельефа не существует. А рядом с горными территориями вполне могут находиться обширные равнинные пространства. Так, с Уральским хребтом соседствуют Русская равнина и Западно-Сибирская низменность. Из примеров меньших образований: простому склону небольшого хребта может соответствовать крыло антиклинальной складки.
Проявление
Выветривание – многогранный природный процесс, ведущий к изменению состояния, а нередко к коренной перестройке вещества горных пород, т.е. это процесс разрушения горных пород. С ним связано формирование почв и полезных ископаемых.
Основными агентами выветривания следует считать солнечную радиацию, составные части атмосферы (кислород, азот и углекислый газ), атмосферные и грунтовые воды и органический мир.
Процесс выветривания зависит от зональных природных особенностей и от свойств пород. Из свойств пород можно отметить минералогический состав, плотность, тепловые свойства, а также состояние и характер поверхности. Так, полиминеральные интрузивные породы (гранит) легче подвергаются выветриванию, чем однородные (кварциты). Трещиноватые и водопроницаемые породы более устойчивы, а воздухоемкие, при контрастности температур в них, менее защищены от воздействия выветривания. Здесь могут сыграть факторную роль тепловые свойства пород: теплоемкость и теплопроводность.
Процесс выветривания многообразен и различен по эффективности действия на горные породы. Различают выветривание физическое, химическое и биологическое, хотя они происходят совместно.
Физическое выветривание совершается под действием разных факторов и может быть дифференцировано. Неравномерное нагревание горных пород в течение суток и изменение состояния кристаллов в горной породе может вызвать температурное выветривание. Изменение объема воды в трещинах и порах при промерзании влаги способствует проявлению морозного выветривания. Кристаллизация солей в трещинах пород при испарении вызывает проявление солевого выветривания. Наконец, растения и животные также способны рыхлить верхние слои горных пород. Все это – физическое выветривание с механическим воздействием на горные породы. Понятно, что варианты проявления физического выветривания могут иметь территориальную приуроченность. Например, солевое не может происходить в полярных или гумидных условиях.
Химическое выветривание – более сложный, чем физическое, процесс глубокого преобразования, а порой и перестройки вещества горных пород. Он обеспечивается химическим воздействием на горные породы воды, кислорода, углекислоты из воздуха, а также биохимическими процессами, которые обусловлены жизнедеятельностью организмов. Так, действие влаги, обогащенной газами и органическими кислотами, определяет возможность не только растворения, но и более сложных процессов окисления, гидратации и гидролиза. Окисление железосодержащих сульфидов при их поступлении из глубин на поверхность приводит к образованию зон вторичного обогащения. Подобные цементирующие соединения можно наблюдать в обнажениях по берегам рек.
Классическим примером гидратации является обогащение ангидрита водой и превращение его в гипс с существенным (около 20 %) увеличением объема породы и с возможными деформациями. Более глубокие изменения в физическом и химическом состоянии пород вызывает процесс гидролиза. Суть его заключается в разложении минералов и удалении отдельных элементов из их состава. Обычным видом гидролиза в природе является разрушение пород до образования в умеренных широтах глин, состоящих из монтмориллонита и гидрослюд, а в условиях тропического климата – до образования каолина и латеритных пород. Интенсивность и характер процессов химического выветривания в верхней части земной коры в значительной степени зависит от жизнедеятельности организмов. Поэтому химическое выветривание неразрывно связано с биологическим в едином биохимическом процессе.
В результате проявления выветривания на поверхности Земли формируется две группы продуктов: подвижные (соли, щелочи), которые выносятся, и остаточные, устойчивые соединения, которые накапливаются на месте. Последние называют элювием. Этому продукту свойственны такие качества: 1) связь с вещественным составом материнской породы; 2) неоднородность механического состава (от глыб до глин); 3) неровность подошвы слоя (базируется на щебнисто-древянистом базальном горизонте); 4) отсутствие выраженной слоистости. Последующее накопление и преобразование элювия на уклонных участках создают кору выветривания – комплекс элювиальных образований с денудационными физико-химическими компонентами. Кора выветривания имеет морфологические и региональные особенности. Морфологически различают линейную (по полосе разлома) и площадную кору выветривания. Зональная классификация сложнее. По Л.Б.Рухину, основные генетические типы коры выветривания следующие: обломочная, сиаллитная и латеритная.
Обломочная. Образуется в условиях нивального и аридного климата под действием механического выветривания. Представлена разнородным обломочным материалом, который слагает шлейфы и каменистые скопления на склонах.
Сиаллитная. Образуется в условиях гумидного климата разных широт с неодинаковым влиянием промывного режима. Разновидностями сиаллитного типа являются гидрослюдистая, монтморрилонитовая и каолинитовая коры выветривания.
Латеритная. Образуется в условиях жаркого влажного климата. Глубокое разложение пород с накоплением свободных элементов (Fe и Al) создает тонкий механический состав и красноцветную окраску. С нею нередко связаны месторождения бокситов.
6. Эоловые процессы и их роль в рельефообразовании
Воздействие ветра и создание эоловых форм предполагает наличие определенных благоприятных условий: устойчивое развитие ветрового режима, аридность климата, интенсивное разрушение горных пород (выветривание), незащищенность поверхности растительностью. Известно, что условия возникновения ветров, их сила, режим бывают разными. Разрушающие эпизодические ураганные ветры пустынь, пыльные бури в пустынях и степях, устойчивые пассатные ветры низких широт, меняющие направления по сезонам муссонные ветры окраин континентов – вот основной перечень активных факторов эоловых процессов.
Деятельность ветра, как и других экзогенных процессов, выражается в эрозии, транспортировке материала и его аккумуляции, которые взаимосвязаны. К эрозионной составляющей относят дефляцию (выдувание) и корразию (обтачивание). Как отмечалось выше, действие ветра, в частности эрозионное, в большей степени проявляется при интенсивном разрушении пород и при сухом несвязном состоянии частиц (вследствие аридности). В этом случае мелкие частицы легко удаляются из трещин и пустот, а их движение обеспечивает обтачивание, шлифовку поверхности каменистых выступов и скалистых останцов. При этом происходит и транспортировка, и локальная аккумуляция материала. Такое разностороннее проявление ветра может оказаться и разрушительным, и созидательным, а территории приобретают самый различный облик. При выдувании из трещин и пустот возникают эоловые ниши и более крупные котлы выдувания. Удаление рыхлого материала из-под основания скалистых выступов, глыб известняков, пластов гранитов и других форм создает каменные столбы или качающиеся камни. Корразионное действие осложняет поверхность продольными лунками, бороздами или, наоборот, сглаживает поверхность.
Большой набор эоловых форм встречается в Крыму, на полуострове Мангышлак, в пределах Казахского мелкосопочника, в разных частях Урала. Есть они в аридных условиях Африки, Австралии.
Дефляционно-корразирующее воздействие ветра свойственно и равнинным территориям, где в сложении грунтов есть чередование песков и глин. Так, на территории Алжира встречаются протяженные дефляционные борозды и впадины (дайя). В пустынях Ирана развиты ярданги, создающие полосчатую поверхность с чередованием борозд и гребней.
Более широкое площадное проявление эоловых процессов характерно для мест, где переносится и аккумулируется большая масса песчаного материала. Набор аккумулятивных форм достаточно богат. Наиболее простыми являются дюны, небольшие овальные холмы. Это – обычные формы песчаных пустынь, а также встречаются по берегам морей и в долинах рек. Крупнее дюн и сложнее по строению бывают барханы. Они имеют серповидную форму в плане и характерный профиль склонов: наветренный – слабовыпуклый и пологий (5–15о), а подветренный – вогнутый и более крутой (до 30–40о). Высота барханов в разных местах различается: в Каракумах – около 5 м, на северо-западе Сахары – до 10 м, а в Ливийской пустыне – до 40 м. Протяженность барханов – от десятков метров до 1 км. Объединение барханов может создать барханные цепи длиной до 10 км, граблеобразные гряды, местами образует ячеистый рельеф с углублениями, в которых встречаются глинистые такыры. Такой набор форм характерен для пустынь Средней Азии, пустыни Тар на северо-западе Индии, для Большой Песчаной пустыни на северо-востоке Австралии.
Очень своеобразными аккумулятивными формами являются пирамидальные дюны. Это, как правило, древние образования, характерные для мест с интенсивной инсоляцией и с устойчивым восходящим движением воздуха (например, на Аравийском полуострове, в пределах Иранских плато). Форма в плане у них многоугольная, высота достигает 150 м.
Таким образом, даже краткое представление эоловых процессов указывает на многообразие их морфологического выражения, свидетельствует о важной роли в формировании данного генетического типа рельефа (например, эоловых равнин).
Деятельность ветра может проявляться иначе: в образовании лессов и в ветровой эрозии на освоенных территориях. Известно, что лёссовые грунты генетически связывают с переносом пылеватых частиц из зон с аридными условиями. Вероятно, так возникли лёссы северо-восточного Китая и территории Украины. Вместе с тем природные условия в антропогене на территории Украины и на юго-западе России позволяют предположить связь образования лёссов с выносом тонкого материала с южных окраин таявших покровных ледников. Лёссы определяют ход и характер развития эрозионных форм.
Настоящим бичом для южных земледельческих районов (Украины, Ставрополья, Краснодарского края) является ветровая эрозия. Она способна выдувать верхний плодородный и физически, с проявлением корразии, уничтожать посевы зерновых культур. Безусловно, существуют агротехнические и мелиоративные меры защиты, но противостоять этому пагубному процессу непросто.
Морфологические проявления
Склон – это участок наклонной поверхности, который разделяет формы или их элементы разного генезиса (например, склон хребта, холма, долины).
Денудация – процесс смещения рыхлого материала на склоне.
Поскольку на Земле нет ровных плоских территорий, склоново-денудационные процессы проявляются всюду. Главной движущей силой денудации, вероятно, следует считать гравитацию. Благоприятными дополнительными факторами могут служить характер поверхности, ее состояние (увлажненность), действие потока, ветра, температуры и др. Поэтому денудация бывает механической, химической, термической и т.д.
По соотношению движущих сил и условий склоново-денудационные процессы можно сгруппировать следующим образом: 1) собственно гравитационные; 2) оползневые; 3) солифлюкционные; 4) делювиального сноса.
Гравитационные чаще происходят на горных склонах в виде интенсивного смещения обломочного материала (камни, щебень). В эту группу включают горные обвалы, камнепады, осыпные процессы. Каждый вариант имеет свои особенности в режиме проявления, объеме и характере сносимого материала, а в итоге и в морфологическом проявлении. Обвалы известны в Альпах, на Памире, Тянь-Шане и в других горных системах. Классический пример – образование Сарезского озера на Памире. Камнепады и осыпные процессы представлены очень широко и происходят постоянно.
Названные процессы свободного гравитационного сноса продуктов выветривания образуют первичные скопления материала, а со временем формируют курумы, каменные потоки, реки и моря. Преобразование первичных форм происходит под действием температуры (замерзания и оттаивания), при увлажнении весной или после дождей. Смещение каменистого материала производит корразионную работу на склоне. Каменные потоки разной формы представлены в Альпах, на восточных склонах Апеннинских гор и даже на краях плато о. Шпицберген.
Материал (преимущественно каменистый), сносимый к подножью склона, получил название коллювий. Он не обработан, плохо сортирован.
Оползневые процессы также происходят на склоновых участках, но проявляются и в горах, и на равнинах. Их особенностью можно считать относительное сохранение монолитности сползающего блока. Благоприятными условиями оползания являются слоистое сложение блока с чередованием водопроницаемых и водоупорных горизонтов, дополнительное поверхностное увлажнение (таяние снега, дожди), а также некоторые дополнительные предпосылки (подмыв обрывистого берега, строительство зданий).
Морфологическое выражение оползневых процессов заключается в образовании ступеней на склоне с крутыми стенками отрыва выше оползня и с валами в передней фронтальной части. Классификация оползневых образований достаточно богатая, но страдает отсутствием единства принципов ее построения. В нее включают оползни–обвалы, оползни–блоки, потоки, сплывы и др. Нередко оползневые процессы в горных условиях предвещают катастрофические последствия.
Солифлюкция. Представляет собой процесс перемещения по склону сильно увлажненного разнородного материала путем медленного течения грунта. Он характерен для районов распространения многолетней мерзлоты и глубокого сезонного промерзания. Оттаивающий в теплое время грунт, находясь на постоянном или временном мерзлом водоупоре, насыщается водой (талой либо грунтовой), приобретает кашеобразную текучую консистенцию (состояние) и начинает медленно передвигаться. Это движение происходит даже на пологих склонах, но на крутых горных – быстрее.
Солифлюкция, действуя совместно с криогенными процессами, приводит к частичной сортировке материала. Крупные обломки при промерзании выталкиваются на поверхность. Эти процессы дают разнообразные формы: солифлюкционные потоки, покровы, гряды, валы, нагорные ступени или террасы, полигональные формы и пятна-медальоны – в тундре.
Существуют разновидности солифлюкционных процессов: конгелифлюкция (связана с пучением грунтов), дефлюкция (оплывание в условиях гумидного климата) и др.
Делювиальный снос – плоскостное мелкоструйчатое движение талых и дождевых вод на склоне и связанное с ним перемещение мелких продуктов выветривания. Делювиальный материал накапливается полосой у подошвы склона, образуя делювиальный шлейф. В долинах он нередко перекрывает границу между склоном и террасой. В горных условиях делювий представлен обычно более рыхлым и крупным материалом по сравнению с равнинным.
При рассмотрении склоново-денудационных процессов следует помнить, что все они находятся под контролем базиса денудации, уровня подошвы склона. Дальше и ниже материал может сноситься только при участии другого процесса (движение водного потока).
В учебной литературе приводится ряд положений о некоторых закономерностях развития склонов, об особенностях формирования склонов с разным профилем (прямым, выпуклым, вогнутым), об условиях восходящего и нисходящего развития рельефа. Эти положения в свое время были сформулированы немецким геоморфологом В.Пенком и применимы до сих пор. Однако эта часть темы требует специального аудиторного рассмотрения.
В заключение темы необходимо указать, что существуют разные классификации склонов: простые по построению – морфологические (по крутизне, по протяженности, по форме профиля склона) и более сложные – генетические (с учетом ведущего процесса, характера и интенсивности его проявления, связей с другими природными процессами).
Постоянные водотоки
Постоянные водотоки распространены на поверхности Земли широко, объединяются в водные системы, приурочены к своим территориям, которые обычно называют речными бассейнами.
8.3.1. Речные бассейны и процессы в их пределах
Речной бассейн – это пространство земной поверхности, как правило, ограниченное морфологически (в горах – более четко), где происходит систематический сток поверхностных вод и где идет работа системы водотоков вместе с другими экзогенными процессами.
Строение системы водотоков в плане, характер и форма бассейна определяются сочетанием природных условий - это упомянутая выше избирательность водотока (приспособление к структурам, породам), а также климатические условия, влияющие на водность, режим водотока, его живую силу. Типы систем и формы бассейнов многочисленны. Достаточно сравнить три существенно различающихся типа: древовидный, перистый, решетчатый.
Древовидный характерен для равнин с мощной толщей рыхлых отложений, которые обычно приурочены к платформенным структурам. Сеть водотоков имеет сложное разветвление, бассейн по плановым очертаниям напоминает лист березы. Примером могут служить многие реки Русской равнины.
Перистый тип чаще образуется в горных условиях с распространением синклинальных структур. Система водотоков образуется прямолинейной главной рекой, в которую впадают с обеих сторон короткие притоки. Бассейн, по аналогии с предыдущим типом, можно сравнить с узким листом ивы. Например, бассейн р. Зеравшан между Туркестанским и Зеравшанским хребтами.
Решетчатый тип формируется в местах сильно дислоцированных структур, расчлененных поперечными трещинами и разломами. В системе есть преобладающее направление по уклону и поперечное – в нижних отрезках притоков. В плане бассейн отличается прямолинейными контурами. Примером является бассейн р. Белой на западном склоне Урала.
Названные типы систем и бассейнов представляют интерес не сами по себе. В этих случаях существенно различаются возможности проявления эрозионной и аккумулятивной деятельности рек (из-за литологии грунтов, разной скорости добегания паводковых вод и энергии потока и т.д.). Поэтому формирующиеся долины будут сильно различаться по морфологии и составу аллювия.
Близкое расположение водотоков разных систем, разделенных узким горным водоразделом, или даже соседних притоков в одной системе может привести к речным перехватам, т.е. к частичному периодическому или к безвозвратному полному изъятию воды у перехваченного участка реки. Предпосылок и благоприятных условий для возникновения перехвата много. Например, характернейшее свойство водотока – проявлять регрессивную эрозию. К перехватам приводят и различия в положении базисов эрозии, водности потока, уклонах, размываемых породах и т.д.
Различают перехваты поверхностные и подземные, вершинные и боковые. Существует вариантность признаков, позволяющих определить возможность проявления перехвата: морфологические (резкое изменение направления реки, явное несоответствие морфологического состояния долины) и геологические (несоответствие направления реки структурному построению территории, а также несоответствие отложений современной мощности водотока).
Возможные следы перехватов известны у р. Пинеги, ставшей правым притоком Сев. Двины, у р. Псёл, левого притока Днепра, которая, вероятно, перехватила р. Хорол ниже г. Миргорода, у верхних участков рек Луар и Рейн.
Безусловно, важны сами факты перехвата, т.к. вызывают перестройку долин. Кроме того, эти изменения в речных системах представляют интерес при поиске месторождений полезных ископаемых.
Представленные в начале разд. 8 закономерности в работе водотоков и, в частности, избирательная способность, определяют характер заложения и последующего формирования долин.
8.3.2. Особенности заложения и развития речных долин
Исходным условием заложения долин, вероятно, можно считать структурное построение территории. От него нередко зависит само существование водотока, наличие уклона, возможности размыва грунтов, а в конечном итоге облик сформированной долины. По отношению к структурам и формам дислокаций различают долины продольные (согласные) и поперечные. К продольным относят долины, которые ориентированы согласно направлению структур, падению пластов и линиям разломов. По приуроченности к структурам и их элементам в группе продольных выделяют такие типы долин: синклинальные, антиклинальные, моноклинальные и долины по разломам.
Синклинальные. Закладываются обычно в условиях геосинклинальных областей и соответствуют направлениям осей синклинальных складок. При этом водоток равномерно обрабатывает оба крыла складки, прорезая рыхлые слои и следуя по поверхности прочных пород. Приточность подземных вод к реке проявляется с обеих сторон, склоново-денудационные процессы протекают тоже равномерно. Особенностью поперечного профиля этих долин является симметричность и хорошее развитие морфологических уровней (рис. 2). Примерами могут служить долины р. Вахш (приток р. Пяндж) и верховья р. Лабы (притока р. Кубани).
Антиклинальные. Образуются вдоль осей антиклинальных складок в породах, легко подвергаемых размыву. Падение пластов направлено в разные стороны от долины. Приточность подземных вод слабая и неравномерная. Обработка склонов водотоком и интенсивность склоново-денудационных процессов по сторонам неодинаковые. В итоге формируется сложный неправильный поперечный профиль с неравномерным распределением морфологических уровней (рис. 3). При этом ширина и глубина вреза долины нередко зависит от крутизны падения крыльев складки.
Моноклинальные. Формируются в структурах, имеющих одинаковый по направлению наклон пластов. Такое положение может оказаться у разрушенных тектоническими движениями или денудацией крыльев крупных синклиналей. Наклон пластов по отношению к формирующейся долине будет разным. Поэтому приточность подземных вод, эрозионные и склоново-денудационные процессы станут проявляться неодинаково по сторонам. В результате будет создан асимметричный поперечник через долину с разной степенью развития морфологических уровней и различными их морфометрическими характеристиками (рис. 4).
Долины по разломам, сбросам, зонам трещиноватости, а также в грабенах имеют разные поперечные профили, набор и показатели элементов. Можно допустить, что большинство будет асимметричным из-за различий в составе и залегании пород.
Рис. 2. Синклинальный Рис. 3. Антиклинальный Рис. 4. Моноклинальный
тип тип тип
Наряду с продольными широкое распространение получили поперечные долины, вариантность которых достаточно богата. В литературе они иногда именуются сквозными. Поперечные – значит несогласные прежде всего со структурным построением территории. Чаще несогласными оказываются отдельные отрезки долины, а не вся она полностью.
Варианты условий образований сквозных долин следующие:
1. Проявление регрессивной эрозии с возможностью перехвата.
2. Подземное заложение (в местах проявления карста).
3. Антецедентное заложение (долина, сформированная в предшествующий период, прорезает образующийся на ее пути приподнятый массив). Например, р. Инд, прорезающая участок в Гималаях, реки Карпат, Бол. Кавказа.
4. Эпигенетическое заложение (долина, сформированная в рыхлой перекрывающей толще, посредством глубинной эрозии прорезает и расположенные ниже поперечные структуры).
Кроме перечисленных выше генетических типов долин (продольных и поперечных по отношению к структурам) существует немало морфологических типов. Все они имеют свою генетическую основу, но более четко выражены и различаются по морфологическим признакам.
В горной местности выделяют теснины, ущелья, трапецоидальные, каньонообразные, корытообразные и другие типы. Основными критериями разграничения этих типов являются глубина и ширина долины по верху, наличие и характер ее днища. Так, у теснин большая глубина и малая ширина. Склоны отвесные, из коренных пород. Узкое днище полностью занято стремительным водотоком. Ущелья (или V-образные долины) имеют меньшую, чем теснины, глубину, крутые ступенчатые склоны, узкое каменистое днище, преобладающая часть которого в летнее время занята бурным потоком. Например, Дарьяльское ущелье на Кавказе, долины Бол. и Мал. Енисея.
Долины трапецоидальные, каньонообразные и корытообразные фиксируют дальнейшее сокращение глубины и их расширение. Такие типы широко представлены на разных участках рек и вряд ли требуют географической конкретизации.
В пределах равнин присутствует свой типологический набор, хотя он не отличается четкостью и строгими критериями группировки. Например, V-образные долины из оврагов; фуркационные долины прибрежной полосы моря, четкообразные долины с озеровидными расширениями. Нетрудно в их морфологии обнаружить генетическую основу. Существуют и морфологические типы долин, формирование которых определяется природными условиями того или иного региона. Например, каньонообразные долины рек Исети и Миасса в пределах наклонной подгорной равнины, корытообразные неглубокие долины рек Оби и Иртыша на аллювиальной равнине южной части Западной Сибири или теряющиеся сухие долины низовий рек Эмба и Тургай.
Предложенные в начале раздела общие закономерности работы водотоков (избирательность, живая сила, контролирующая роль базиса эрозии и стремление к выработке профиля равновесия) определяют многообразное эрозионно-аккумулятивного проявления флювиальных процессов. А эти процессы в итоге призваны создавать сложное природное образование – долину реки.
8.3.3. Строение речных долин
Несомненно, долина даже небольшой реки имеет свою историю и свой набор элементов. В хорошо сформированной речной долине обычно обнаруживаются следующие элементы: русло, пойма, террасы и склоны. Естественно, исходным и основополагающим элементом следует считать речное русло и движущийся в нем водный поток. Хотя и речное русло появляется не вдруг. Выделяют три стадии в формировании русла: первичного, врезанного и вторичного меандрирования. Сами названия не показывают сущности стадий, тогда как эти этапы морфологически проявляются различно. Первичные повороты водотока, которые называть меандрами можно условно, возникают, когда он встречает на своем пути препятствия или следует, выбирая в понижении линию с наибольшими уклонами. Врезанное меандрирование означает, что водоток эрозионно обрабатывает мешающие ему выходы коренных пород, создает меандры (излучины), которые пока еще ограничены препятствиями на пути. Наконец, вторичное меандрирование – это выработка рекой плавных, чередующихся по сторонам, поворотов, излучин и петель. На этой стадии водоток активно использует боковую эрозию, переносит и откладывает аллювиальный материал. Так создается настоящее русло с присущими ему особенностями и элементами.
Русло реки – пониженная полоса долины, выработанная постоянным водотоком, которой свойственны извилистость в плане, размыв и перенос обломочного материала, наличие подвижных скоплений наносов.
К общим морфологическим особенностям русел равнинных рек, вероятно, можно отнести:
1) чередование плесов и перекатов;
2) последующее развитие меандр.
Плёсы – глубоководные участки в русле, приуроченные к вогнутым сторонам излучин с крутым подмываемым берегом. Профиль русла на плёсе асимметричный. Грунты дна чаще песчано-иловатые. Перекаты располагаются на спрямлённых участках русла между соседними плёсами, имеют небольшие глубины. Грунты дна, как правило, гравийно-галечниковые (рис. 5).
| плёс |
Рис. 5. Положение плёсов и перекатов и их разрезы
Осевая линия в русле, вдоль которой движение воды более стремительное, называют стрежнем. Подход стрежня под крутой берег плёса приводит к проявлению поперечной циркуляции потока. Поэтому на вогнутой стороне берега происходит эрозионный размыв, а на выпуклой – создается прирусловая отмель (песчаный пляж). Нередко здесь образуются дугообразные прирусловые валы. В результате вогнутый берег размывается и отступает, а отмель на противоположной стороне расширяется и морфологически усложняется. Так происходит постоянная переработка меандр. В русле также происходит формирование своих элементов: русловых ленточных гряд, побочней, осерёдков, островов и т.д.
Существенной плановой перестройкой русла является развитие меандр, их смещение вниз по долине, сужение перемычки в кольце меандры и, наконец, ее размыв и образование нового спрямленного русла, останца обтекания, а потом старичного озера.
Процессы меандрирования с боковым и продольным смещением русла, сопровождающиеся формированием полосы аллювия, постепенно создают исходный морфологический уровень речной долины – пойму. В дальнейшем деятельность рек и ограничивается в основном этой пойменной полосой, хотя случается смещение реки со всеми излучинами в сторону какого-либо из бортов долины и размыв склонов.
Пойма – это затопляемая в половодье часть днища долины.
В разрезе поймы бывают представлены две фации аллювия: русловая – из песков с гравием и галькой и пойменная – из тонкого суглинистого материала.
Условия формирования пойм определяют их достаточно сложную типологию и морфологическое многообразие. Кроме простых морфологических категорий пойм (узкие выклинивающиеся, широкие односторонние и двухсторонние, фуркационные) встречаются более сложные генетические и морфологические типы этих элементов долин. Для разных мест и условий образования характерны такие типы пойм: сегментный, параллельно-гривистый и обвалованный.
Сегментные поймы формируются у равнинных небольших меандрирующих рек, в долинах которых есть накопление аллювиального материала. Пожалуй, это наиболее широко распространенный тип. Пойма располагается внутри излучины и ограничена полосой уступа террасы. На поперечном профиле такой поймы просматривается прирусловая часть с отмелью-пляжем и полосой вала, выположенная, преобладающая по площади центральная пойма и пониженная притеррасная часть.
Параллельно-гривистые поймы бывают у крупных рек, протекающих в межгорных котловинах и впадинах либо на низменных равнинах (р. Нарын – в Ферганской котловине, низовья р. Амура, р. Обь). Длительное и сложное перемещение русла в мощной толще аллювия создает очень пеструю плановую систему чередования валов и ложбин с озерами, имеющих большую протяженность. Такие поймы почти непригодны для хозяйственного освоения.
Обвалованные поймы характерны для предгорных территорий, реже – для верховий равнинных рек с узкими долинами (реки Ока, Днепр). Образование таких пойм происходит при взаимодействии основной реки с притоками, текущими из предгорий. Притоки в паводки несут материал в основную реку, которая в их устьях создает подпор. Поэтому влекомые наносы сбрасываются притоками, создавая прибрежный вал. Полоса вала отграничивает пойму основной реки. Такие поймы нередко переувлажнены и нуждаются в мелиорации.
В долинах равнинных рек всегда имеются более высокие, чем пойма, морфологические уровни (элементы). Нетрудно понять, что они, несомненно, были созданы до поймы. Имеются в виду террасы. Механизм их образования достаточно сложен и противоречив в представлениях. Поэтому и толкование названия «терраса» заметно различается по авторитетным источникам и излагается без должной четкости. Предлагаемый вариант следующий:
Речная терраса – это элемент долины, созданный постоянным водотоком в условиях существенного циклического изменения его уровня.
Такое определение констатирует трехмерность этого образования, взаимосвязь эрозионного и аккумулятивного проявления водотока, а также генетическое соотношение одних морфологических уровней с другими. Последнее как раз показывает очевидность связи поймы с террасами.
При наличии сходства общих черт и основных элементов у поймы и соседствующей с ней террасы (имеется выположенная поверхность и уступ), можно допустить, что в их образовании были две сходные стадии. Первая заключалась в создании выположенной горизонтальной поверхности за счет блуждания русла, проявления боковой эрозии и нивелирующего действия аккумуляции в периоды половодья. Вторая – ограничивала созданную поверхность уступом. При этом к существенному понижению уровня водотока могли привести, например, тектонические поднятия в его бассейне или понижения базиса эрозии. Не исключено и влияние изменения водности потока при колебаниях климатических условий. Следует заметить, что основным периодом формирования речных долин было четвертичное время, богатое сменами в климатических условиях и тектонической обстановке. Эти циклические существенные изменения уровней былых рек, вероятно, и создали набор террас в долинах.
Как и поймы, террасы достаточно многообразно классифицируются. По условиям происхождения, литологии и морфологическим особенностям различают следующие основные типы террас: эрозионный, цокольный и аккумулятивный.
Эрозионные террасы формируются в долинах горных рек путем эрозионного вреза в коренные породы. Они обычно не имеют собственной толщи аллювиальных отложений, иногда мощность перемытых рыхлых склоново-денудационных грунтов залегает тонким слоем. При последующем развитии долины такие террасы оказываются самыми высокими.
Цокольные террасы могут образоваться в предгорьях при близком к поверхности залегании коренных пород, а нередко и на равнине, где есть рыхлые дочетвертичные отложения. Они отличаются двухъярусным строением: основная часть разреза из аллювия, а в основании – цоколь коренных пород.
Аккумулятивные террасы сложены отложениями одного аккумулятивного цикла на глубину, которая больше, чем последующий врез. Чередование таких циклов и создает набор террас аллювиального накопления. Этот тип характерен для старых сформированных долин равнинных рек, а также для долин, выработанных в пределах крупных тектонических депрессий, заполненных в процессе опускания мощной толщей рыхлых отложений (например, Среднеамурская депрессия, Ферганская котловина и др.).
Кроме представленных типов есть террасы локальные (врезывания, подпруживания), а также ступени, напоминающие речные террасы, которые именуют псевдотеррасами.
Наконец, в каждой долине есть элементы, которые ограничивают ее по сторонам. Это – склоны. Под склонами долины надо понимать ее элементы, которые представляют собой наклонные к реке поверхности, где все рельефообразующие процессы прямо или косвенно связаны с наличием водотока. И хотя сама долина, ее основа возникает нередко под действием эндогенных факторов (образование синклинальных складок, разломов со сбросами и др.), все же в развитии склонов, их типологии и морфологических свойствах важное место занимает соотношение и взаимодействие руслового потока и склоновой денудации. Это взаимодействие отражает географическую обстановку на территории (литологию, состояние поверхности) и присущий ей режим тектонического развития. Так, на обширных пространствах равнинных территорий Европейской России, где геологической основой является древняя платформа с мощным чехлом рыхлых отложений, а обводненность достаточная, соотношение деятельности русловых потоков и склонового сноса материала совершенно иное в сравнении с горными участками. Поэтому поперечный профиль долин здесь отличается сложной ступенчатостью из террас, а склоны оказываются невысокими, хотя бывают нередко осложнены эрозионными формами.
На территориях равнин с унаследованным опусканием структур и накоплением мощной толщи рыхлых отложений (например, Западно-Сибирская низменность) общая расчлененность слабая, долины неглубокие и с бедным набором морфологических уровней.
Заключение
Итак, курс геоморфологии позволяет ознакомиться с большим количеством природных процессов, которые обеспечивают развитие многообразных форм и создают разные типы и облик рельефа поверхности. Направление и характер развития рельефа определяются многими условиями: структурным построением и динамикой территории, комплексом природно-географических характеристик и взаимосвязей компонентов. Немаловажную роль в развитии и трансформации морфологических образований играет антропогенное влияние. Оно многообразно проявляется на поверхности, в верхней части толщи земной коры и в приземной части атмосферы. Достаточно напомнить, что 10–15 % поверхности суши покрыто инженерными сооружениями (дороги, водохранилища, промышленные предприятия, города и др.), которые серьезно нарушают ее облик и естественное состояние. Добыча полезных ископаемых также сложно влияет на состояние приповерхностной толщи и вызывает создание нежелательных антропогенных форм.
Нередко хозяйственная созидательная деятельность приводит к серьезным отклонениям в ходе естественных морфологических процессов: создание водохранилищ активизирует абразию, оползневые процессы, сельскохозяйственные работы могут вызвать эрозионные процессы, строительство на промерзающих грунтах влияет на криогенные процессы и может вызвать просадки и термокарст. Фактический набор подобных взаимосвязей гораздо богаче и сложнее. А смысл их представления и упоминания здесь состоит в том, что в наше время недостаточно разбираться в процессах рельефообразования и сложном наборе форм. Не менее важно оценивать возможности и направления отклонений в ходе морфологических процессов, причиной которых может оказаться деятельность человека. Кроме того, и рациональное природопользование, и выполнение природоохранных мер, вероятно, следует обеспечивать серьезным грамотным геоморфологическим подходом.
Методическое издание
Составитель: Анисимов Василий Матвеевич
Геоморфология: содержание курса и его значение для географического образования
Методическое пособие по основным разделам курса
Редактор Л.А.Богданова
Копьютерная верстка Э.В.Сильченко, В.В. Тарасенковой,
С.А. Юдаевой
Подписано в печать 22.09.2009. Формат 60х84/16.
Усл.печ.л. 3,95. Уч.-изд.л.3,2. Тираж 75 экз.
Заказ
Редакционно-издательский отдел Пермского государственного университета. 614990, г.Пермь, ул.Букирева,15
Типография Пермского государственного университета. 614990, г.Пермь, ул.Букирева,15
ГЕОМОРФОЛОГИЯ: СОДЕРЖАНИЕ КУРСА И
ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ
ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Методическое пособие по основным разделам курса
Пермь 2009
Составитель: канд. геогр. наук, доц. В.М.Анисимов
Геоморфология: содержание курса и его значение для географического образования: метод. пособие по основным разделам курса / сост. В.М.Анисимов; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2009.- 66 с.
Пособие включает содержание основных разделов курса «Геоморфология» с акцентированием наиболее сложных для усвоения студентами вопросов. Приводятся примеры связей геоморфологии с другими науками, а также практика комплексного изучения территорий с целью их преобразования и использования природных ресурсов.
Рассчитано на студентов географического факультета специальности «География».
Печатается по решению методической комиссии географического факультета Пермского государственного университета
Рецензент: доктор технических наук, профессор кафедры строительных материалов и специальных технологий Пермского государственного технического университета Б.С. Баталин
СОДЕРЖАНИЕ
| Предисловие…………………………………………………. 1. Геоморфология: ее сущность и роль в комплексном исследовании природных условий и ресурсов……………. 2. Основные свойства Земли как условия рельефообразования……………………………………………………….. 3. Эндогенные процессы и их морфологическая роль….. 4. Экзогенные процессы, их связь с эндогенными и морфологическая значимость…………………………………... 5. Выветривание и его геолого-геоморфологическое проявление…………………………………………………… 6. Эоловые процессы и их роль в рельефообразовании… 7. Склоново-денудационные процессы и их морфологическое проявление…………………………………………... 8. Деятельность водотоков и флювиальный рельеф…….. 8.1. Общие закономерности работы водотоков……….. 8.2. Деятельность временных водотоков………………. 8.3. Постоянные водотоки………………………………. 8.3.1.Речные бассейны и процессы в их пределах….. 8.3.2.Особенности заложения и развития речных долин………………………………………….. 8.3.3.Строение речных долин……………………... 9. Карстовые процессы и морфологические особенности их проявления……………………………………………….. 10. Ледники и их морфологическая роль………………… 11. Морфологическая деятельность моря………………… 12. Некоторые особенности развития рельефа в пределах геоструктурных областей и морфоклиматических зон…… 13. Генетическая классификация рельефа………………… Заключение…………………………………………………... | 4 5 10 13 21 25 28 30 33 33 34 36 36 38 41 46 49 54 57 61 65 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс «Геоморфология» с разным названием, содержанием и объемом (в часах) много лет включается в учебный план подготовки географов. Есть он и в планах геологов. Однако содержание этого курса для геологов и географов одинаковым быть не может, поскольку геоморфологическая информация в этих случаях будет использована и интерпретирована по-разному. Так, сведения о геоморфологических процессах в одном случае могут быть использованы для анализа особенностей литогенеза, образования грунтов, горных пород и полезных ископаемых, а в другом – для оценки условий рельефообразования, почвообразования или условий формирования состава и распределения растительного покрова.
Многолетнее чтение этого курса географам позволяет констатировать, что он ориентирован на прикладное толкование при безусловном сохранении содержания общих положений и закономерностей (этапность и датировка истории развития Земли и ее поверхности, отношения и связи между эндогенными и экзогенными процессами, значимость структурных построений земной коры для рельефообразования и т.д.). Однако с сожалением следует заметить, что далеко не всегда удается научить студентов использовать геоморфологические знания в других дисциплинах, хотя возможностей для установления таких связей более чем достаточно.
Данное методическое пособие кроме толкования основных положений курса предусматривает иллюстрацию примеров использования геоморфологических сведений в физической географии, ландшафтоведении и рациональном природопользовании.
Геоморфология: ее сущность и роль в комплексном
Дата: 2019-02-19, просмотров: 274.
