4. Возраст рельефа. Методы определения возраста аккумулятивных и денудационных форм рельефа.

В геологии определение возраста пород является одной из важнейших геологических характеристик. Основное содержание общих геологических карт составляет, по существу, отражение на них возраста пород. Определение геологического возраста пород основывается на данных палеонтологии, литологии и абсолютной геохронологии.

важной задачей геоморфологии, может быть, даже более сложной, чем в геологии, особенно когда речь идет об определении возраста форм денудационного рельефа, является выяснение возраста рельефа. В геоморфологии как и в геологии, обычно используют понятия относительный и абсолютный возраст.

Относительный возраст рельефа

имеет в геоморфологии несколько аспектов.

1. Определение стадии развития рельефа по комплексу характерных морфологических и динамических признаков.

2. Изучение временных взаимоотношений одних форм с другими.

3. Установление геологического отрезка времени, когда рельеф приобрел черты, аналогичные его современному облику.

Итак, в отношении первого аспекта. Как показал еще Вильям Дэвис в конце прошлого века, развитие рельефа какой-либо территории или отдельно взятой формы, является стадийным процессом. Поэтому под относительным возрастом рельефа можно понимать определение стадии его развития. Примером может служить развитие рельефа морских берегов или речных долин. Во время последнего покровного оледенения (около 20 тыс. лет назад) уровень океанов и морей был ниже современного на 100-150 м. По мере таяния материковых ледниковых покровов уровень Мирового океана постепенно повышался и достиг современной отметки. Воды океанов и морей затопили прибрежные равнины. Возникли береговые линии, характеризующиеся сильной изрезанностью. Образование изрезанных берегов, называемых ингрессионными, может рассматриваться как начальная стадия современного берега. Далее абразионные процессы способствовали образованию уступов в высоких склонах мысов и постепенному их срезанию разрушительной работой волн. В это же время в вершинах заливов возникают первые береговые аккумулятивные формы. Это стадия юности развития берега. Позднее мысы срезаются, а бухты (заливы) полностью отшнуровываются от моря аккумулятивными образованиями, берег выравнивается. Выравнивание береговой линии знаменует стадию зрелости берега. Дальнейшее развитие ведет к затуханию абразионного процесса. У мысов начинается аккумуляция. Сокращение поступления обломочного материала приводит к частичному размыву аккумулятивных форм, образовавшихся ранее в устьях бухт. Это стадия дряхлости или старости.

Другой пример – формирование речной долины на поверхности, освободившейся недавно из-под ледникового покрова. На первых порах река имеет слабо врезанное в подстилающие породы, невыработанное русло. В процессе развития русло постепенно врезается в подстилающие породы, но в его продольном профиле еще остаются многочисленные неровности. Это стадия юности речной долины. Дальнейшее врезание ведет к выработке закономерно вогнутого продольного профиля, врезание русла по вертикали сменяется размывом бортов долины. Наряду с руслом формируется пойма. Речная долина вступает в стадию зрелости. Далее боковая эрозия приводит к расширению поймы, река блуждает в пределах этой поверхности, течение ее становится замедленным, а русло извилистым. Наступает стадия старости речной долины.

Понятие "относительный возраст рельефа" применяется также для установления взаимоотношений одних форм с другими. В общем случае любая форма является более древней по отношению к формам, осложняющим ее поверхность, и, следовательно, сформировавшимся в более позднее время.

Определение относительного геологического возраста рельефа означает установление того геологического отрезка времени, когда рельеф приобрел черты, в основном аналогичные его современному облику. Если речь идет об аккумулятивных формах рельефа, то вопрос сводится к определению обычными геологическими методами возраста слагающих эту форму отложений. Так, например, аллювиальная терраса, сложенная среднечетвертичными отложениями, имеет среднечетвертичный возраст, а древние дюны, сложенные эоловыми плиоценовыми отложениями, имеют плиоценовый возраст. Но это, я подчеркиваю, относится к аккумулятивным формам рельефа.

Значительно сложнее обстоит дело с установлением возраста выработанных форм рельефа. Известный палеогеограф и геоморфолог К.К.Марков рекомендует несколько способов определения возраста денудационных форм рельефа.

1.Определение возраста по коррелятным отложениям. При образовании какой-либо денудационной формы, например оврага, в его устье накапливаются продукты разрушения пород, в которые врезается данный овраг, в виде аккумулятивной формы рельефа – конуса выноса. Здесь остается лишь установить геологическими методами возраст осадков, слагающих конус выноса, что дает ключ к определению возраста выработанной формы – оврага.

2. Метод возрастных рубежей. Суть его заключается в определении возраста двух горизонтов отложений, фиксирующих верхний и нижний рубежи образования данной выработанной формы рельефа. Например, долина реки врезана в поверхность, сложенную отложениями неогена (N). На дне долины под современным аллювием залегают ледниковые осадки раннечетвертичного времени (QI). Следовательно, рассматриваемая долина сформировалась на границе N-QI: она врезана в N отложения, т.е. она моложе их, и выполнена нижнечетвертичными ледниковыми образованиями, т.е. старше их. Это метод применим и для определения геологического (относительного) возраста и аккумулятивного рельефа.

3. Определение времени "фиксации" денудационного рельефа. В ряде случаев денудационные поверхности бывают перекрыты (фиксированы) корой выветривания. Определение возраста коры выветривания дает ответ на вопрос о возрасте денудационной поверхности.

4. Определение относительного геологического возраста рельефа путем прослеживания фациальных переходов. Этот метод применяется при решении задачи о возрасте тех аккумулятивных форм, которые сложены осадками, не содержащими палеонтологических остатков, т.е. "немыми" толщами. Прослеживая в пространстве данную пачку отложений до фациальной смены ее осадками, содержащими палеонтологические остатки, устанавливают одновозрастность обеих пачек отложений и, следовательно, одновозрастность образуемых ими форм рельефа. Так, например, можно установить возраст аллювиальной террасы, если ее удается проследить до перехода в прибрежно-морские отложения, возраст которых определяется палеонтологическим методом. Таким же образом можно определить возраст некоторых денудационных форм рельефа, например, путем прослеживания абразионной морской террасы до ее сопряжения с аккумулятивной.

Абсолютный возраст рельефа.

В последние десятилетия благодаря развитию радиоизотопных методов исследования широко применяется определение возраста отложений и форм рельефа в абсолютных единицах – в годах. В настоящее время для определения абсолютного возраста широко используются калий-аргоновый (K-Ar), рубидий-стронциевый (Rb-Sr), радиоуглеродный (14C) и прочие методы, каждый из которых имеет свои пределы применимости. Кроме того, для определения абсолютного возраста пород и форм рельефа используются и другие физические методы: палеомагнитный, термолюминесцентный, амино-кислотный (это, скорее, химический метод) и др.

 

 

 

5. Основные факторы рельефообразования.

Основные факторы рельефообразования – эндогенные и экзогенные процессы. Кроме основных, существует ряд факторов, непосредственно не участвующих в формировании рельефа, но влияющих на его образование, определяя "набор" рельефообразующих процессов, степень интенсивности и пространственную локализацию воздействия тех или иных процессов. К числу таких факторов относятся:

1) вещественный состав пород, слагающих земную кору;

2) геологические структуры, созданные тектоническими движениями прежних геологических эпох;

3) климатические условия и в определенной степени сам рельеф.

 

6. Вещественный состав пород и их роль в рельефообразовании.

1. Вещественный состав пород.

Общеизвестно, что земная кора сложена горными породами различного генезиса и разного химического и минералогического состава, что обуславливает свойства пород и, как следствие, их устойчивость по отношению к воздействию внешних сил. Различают породы более стойкие и менее стойкие, более податливые и менее податливые. В первом случае имеется в виду устойчивость пород по отношению к процессам выветривания, во втором – к воздействию текучих вод, ветра и других экзогенных сил.

Разные группы пород по-разному реагируют на воздействие внешних сил. Осадочные породы (лесс, пески, суглинки, глины, мергели, галечники) довольно устойчивы к процессам выветривания, но легко разрушаются водой и ветром. Магматические и метаморфические породы устойчивы к размыву водой, но сравнительно легко разрушаются процессами выветривания. Породы мономинеральные, мелко- и равномернозернистые, светлоокрашенные, с массивной текстурой более устойчивы к физическому выветриванию, чем гранит, особенно темноокрашенный и крупнокристаллистический. Породы основные и ультраосновные разрушаются в результате выветривания быстрее пород кислого и среднего состава.

Теплоемкость и теплопроводность горных пород существенно влияют на устойчивость к процессам физического выветривания: чем меньше теплопроводность, тем менее устойчива порода за счет разницы температур на соседних участках при нагревании и охлаждении породы.

Степень проницаемости горных пород имеет большое морфологическое значение. Легко проницаемые породы характеризуются слабым развитием эрозионных форм, а склоны их долгое время способны сохранять большую крутизну. Залегание водоупорных пластов в основании крутых склонов долин рек, берегов озер и морей способствует развитию оползневых процессов и созданию рельефа, свойственного районам развития оползней. Проницаемость горных пород обусловлена их текстурой, либо трещиноватостью, которая часто определяет рисунок гидросети в плане.

Огромное морфологическое значение имеет растворимость горных пород. В местах широкого развития легкорастворимых пород: каменной соли, гипса, известняков, доломитов, формируются особые морфологические комплексы, обусловленные карстовыми процессами.

Отражение в рельефе находит и такое свойство горных пород как просадочность, выражающаяся в уменьшении объема породы при намокании. Она характерна для лессов и лессовидных суглинков. В результате просадки образуются неглубокие отрицательные формы рельефа.

Существует и другие свойства, определяющие морфологическое значение пород и степень их устойчивости к воздействию внешних сил. В конечном счете, совокупность физических и химических свойств горных пород приводит к тому, что породы более устойчивые образуют, как правило, положительные формы рельефа, менее устойчивые – отрицательные. Устойчивость горных пород зависит не только от их химического и минерального состава, но и от условий окружающей среды. Одна и та же порода в разных условиях может обладать различной степенью устойчивости.

 

7. Геологические структуры и их роль в рельефообразовании.

2. Геологические структуры.

Все горные породы находятся в земной коре в различных условиях залегания и в различных соотношениях друг с другом, определяя геологическую структуру того или иного участка литосферы. Под воздействием экзогенных процессов происходит препарировка геологических структур, и возникают формы рельефа, называемые структурными, т.к. их облик в значительной степени обусловлен структурами.

Различные структуры обуславливают различные типы структурно-денудационного рельефа, но его облик, размеры отдельных структурных форм зависят также от характера и интенсивности воздействия внешних сил, от степени устойчивости слагающих структуру горных пород, от их мощности, от переслаивания пород различной степени устойчивости. Литологическая однородность толщ, слагающих структуры, приводит к слабому отражению их в рельефе.

Типы геологических структур с точки зрения влияния их на облик рельефа.

1). Широким развитием пользуется горизонтальная структура, свойственная платформенному чехлу, сложенному осадочными, реже вулканическими породами. Горизонтальным структурам в рельефе соответствуют плоские равнины и плато (так называемые столовые страны, например, Тургайская столовая страна). При эрозионном расчленении структур, построенных при участии устойчивых пород, возникает плоскогорный тип рельефа. В условиях тектонической стабильности и длительного воздействия эрозионно-денудационных процессов плоскогорный рельеф превращается в рельеф островных столово-останцовых возвышенностей, в котором отрицательные формы рельефа занимают большие площади, чем положительные. Такой рельеф развит в Средней Азии и в Африке. При горизонтальном переслаивании пород различной степени устойчивости возникает пластово-ступенчатый рельеф. На склонах эрозионных форм при этом образуются структурные террасы.

2). При моноклинальном залегании переслаивающихся устойчивых и неустойчивых пород под воздействием избирательной денудации вырабатывается структурно-денудационный рельеф – куэстовый. Куэста – грядообразная возвышенность с асимметричными склонами: пологим и крутым. Образуется при размыве легкоразрушающихся пород в областях моноклинальных структур, состоящих из пород различной плотности. размеры куэстовых гряд могут сильно варьировать в зависимости от абсолютной высоты местности и глубины эрозионного расчленения, мощности пластов пород различной устойчивости и углов их падения. В одних случаях это высокие горные хребты (Скалистый хребет северного склона Большого Кавказа), в других – небольшие гряды с относительными превышениями 10-20 м.

в условиях куэстового рельефа рисунок и характер эрозионной сети весьма своеобразны. В зависимости от соотношения речных долин с элементами куэстового рельефа и элементами залегания пластов горных пород различают долины консеквентные и долины субсеквентные. Консеквентные долины совпадают с общим наклоном топографической поверхности и с направлением падения пластов. Субсеквентные совпадают с простиранием моноклинально залегающих пластов, т.е. они перпендикулярны консеквентным долинам. На склонах долин субсеквентных рек могут возникать притоки. Долины притоков, стекающих по более пологим и длинным (структурным) склонам куэст, называются ресеквентными, долины противоположно направленных притоков, стекающих с крутых и коротких (аструктурных) склонов, называются обсеквентными.

При больших углах наклона, частом переслаивании устойчивых и неустойчивых пород и значительном эрозионном расчленении территории отпрепарированные моноклинальные гряды распадаются на отдельные мелкие массивы, принимающие в плане треугольную форму и накладывающиеся друг на друга в виде черепицы. Такой рельеф называется шатровым или чешуйчатым.

Моноклинальное залегание пластов свойственно крыльям и периклиналям крупных антиклинальных складок. Если они сложены породами разной степени устойчивости, то в результате избирательной денудации возникают куэсты или моноклинальные гряды. Своими крутыми склонами куэсты обращены к ядрам антиклиналей.

В случае очень крутого падения пластов или вертикального их залегания образуются симметричные гряды, вытянутые по простиранию пластов, сложенных устойчивыми породами. Между грядами по простиранию пластов неустойчивых пород закладывается параллельная эрозионная сеть.

Более сложный рельеф возникает на месте складчатых структур с характерными частыми изменениями направления и углов падения пластов. Характер рельефа складчатых областей определяется также составом пород, смятых в складки, глубиной расчленения и длительностью воздействия экзогенных процессов. При этом наблюдается соответствие между типом геологической структуры и формой рельефа, а иногда несоответствие. Если антиклиналям в рельефе соответствуют возвышенности или хребты, а синлиналям – понижения в рельефе, то рельеф прямой. Однако такие формы рельефа встречаются в молодых складчатых горах. Чаще в складчатых областях развит обращенный или инверсионный рельеф, характеризующийся обратным соотношением между топографической поверхностью и геологической структурой. На месте положительных геологических структур образуются отрицательные формы рельефа, и наоборот. Объяснить это можно тем, что ядра антиклиналей  начинают разрушаться под действием процессов денудации раньше, чем осевые части синклиналей. Ядра антиклиналей сложены раздробленными породами, поэтому разрушение их под действием экзогенных процессов происходит интенсивнее.

Часто геологические структуры осложнены разломами, по которым блоки земной коры смещены относительно друг друга в вертикальном и горизонтальном направлениях, оказывая существенное влияние на облик возникающего при этом рельефа. Структуры земной коры становятся еще более сложными под воздействием интрузивного и эффузивного магматизма.

 

 

 

 

8. Типы климатов и их роль в рельефообразовании.

3. Климат.

Климат – один из наиболее важных факторов рельефообразования. Он обуславливает характер и интенсивность процессов выветривания, денудации, т.к. от него зависят набор и степень интенсивности экзогенных процессов. В разных климатических условиях возникают разные, часто специфичные формы рельефа. Климат влияет на процессы рельефообразования непосредственно и опосредованно, через другие компоненты природной среды: гидросферу, почвенно-растительный покров и т.д.

Влияние на процессы рельефообразования оказывает растительный покров. Без растительного покрова поверхности для процессов выветривания легко уязвимы.

Прямые и опосредованные связи между климатом и рельефом являются причиной подчинения экзогенного рельефа климатической зональности. Рельеф эндогенного происхождения называется азональным, т.к. его формирование не подчиняется климатической зональности.

В начале XX века немецкий ученый Альбрехт Пенк предпринял попытку классифицировать климаты по их рельефообразующей роли. Он выделил три основных типа климатов: 1) нивальный (от лат. Nivalis – снежный); 2) гумидный (богатый осадками в жидком виде) и 3) аридный (сухой и жаркий). Впоследствии эта классификация была дополнена и детализирована. Так, в классификации И.С. Щукина выделены нивальный, полярный, гумидный и аридный типы климатов.

Нивальный климат. Основными рельефообразующими факторами в условиях нивального климата являются снег и лед в виде движущихся ледников. В местах, не покрытых снегом или льдом, интенсивно развиваются процессы физического (главным образом, морозного) выветривания. Существенное влияние на рельефообразование оказывает вечная мерзлота. Нивальные климаты свойственны высоким широтам (Антарктида, Гренландия, острова Северного Ледовитого океана) и вершинам гор, поднимающимся выше снеговой границы.

Полярный климат – климат областей распространения многолетнемерзлых пород (грунтов). Для этого типа климата типичны длинная и суровая зима, короткое и прохладное лето, слабая солнечная радиация. Важнейшим фактором денудации в условиях полярного климата является солифлюкция – медленное течение протаивающих переувлажненных почв и дисперсных грунтов по поверхности мерзлого основания. При низких температурах даже летом здесь преобладает физическое – морозное выветривание. Полярный климат свойственен в основном зоне тундры.

Гумидный климат. Количество выпадающих в течение года осадков больше, чем может испариться и просочиться в почву. Избыток атмосферной воды стекает по поверхности склонов в виде мелких струек и постоянных или временных водотоков (рек, ручьев), в результате деятельности которых образуются разнообразные эрозионные формы рельефа – долины, балки, овраги и др. В условиях гумидного климата эрозионные формы рельефа являются доминирующими. Благодаря большому количеству тепла и влаги активно протекают процессы химического выветривания, при наличии растворимых горных пород развиваются карстовые процессы. На Земле выделяются три зоны гумидного климата: две в умеренных широтах Северного и Южного полушарий, третья – в районе экваториального пояса.

Аридный климат. Характеризуется малым количеством осадков, сухостью, интенсивной испаряемостью, превышающей сумму осадков в течение года, малой облачностью. Растительный покров сильно разрежен либо вовсе отсутствует, интенсивно идет физическое, преимущественно температурное выветривание. Эрозионная деятельность в аридном климате ослаблена, главным рельефообразующим агентом становится ветер. Сухость продуктов выветривания способствует их быстрому удалению. В результате происходит препарировка более стойких пород и, как следствие, в аридном климате наблюдается более четкое отражение геологических структур в рельефе. Области с аридным климатом располагаются на материках преимущественно между 20 и 30о северной и южной широт. Аридные климаты наблюдаются и за пределами этих широт, там, где их формирование связано с размерами и орографическими особенностями материков. Так, в пределах Восточной Азии аридная зона в Северном полушарии проникает почти до 50о с.ш.

Облик экзогенного рельефа земной поверхности определяется особенностями климата современного и прошлых геологических эпох.