
1 курс / 1 семестр / Общее землеведение / Савцова
.pdfЭрозионные долины, подвергшиеся воздействию ледника, при обретают корытообразную форму, их называют трогами. Для троговых долин характерна спрямленность, отполированность высту пов твердых пород. Продольный профиль имеет поперечные ска листые пороги — ригели. Образование их связано с различным литологическим составом и трещиноватостью горных пород. В по перечном профиле трогов выделяются своеобразные перегибы, получившие название плечи трогов. Существуют разные взгляды на образование плеч трога: это либо остатки речных долин, либо более древние троги. Разрастание ледниковых цирков в стороны и их слияние в условиях тектонического покоя и стабильности климата приводит к возникновению выровненных участков — эквипленов (от лат. aequus — равный, англ. plain — плоскость). Их высотное положение определяется высотой климатической сне говой границы. В плейстоцене положение климатической грани цы неоднократно менялось либо из-за чередований эпох оледене ний и межледниковых эпох, либо под влиянием тектонических движений. Поэтому выровненные площадки создавались на раз ных уровнях.
На снежных и ледяных полях в областях питания ледников встре чаются формы, получившие название «снега кающихся». Под вли янием инсоляции снежная масса приобретает вид многочислен ных стоящих на коленях фигур в белом. Высота их может достигать 5 —6 м.
Несомый ледником материал называется мореной, это несор тированный материал, включающий крупные валуны и тонкие суглинистые частицы. По месту образования выделяют поверхно стную, боковую, срединную, донную, внутреннюю морены. Поверх ностная и боковая морены образуются при падении материала с бортов долины в результате камнепадов, осыпей, обвалов и скопления его у краев ледника (боковая) или на поверхности ледника (поверхностная). Попадая на поверхность ледника и по степенно перекрываясь выпавшим снегом, обломочный мате риал формирует внутреннюю морену. Донная морена возникает при разрушении пород движущимся ледником. В местах таяния ледника они проецируются друг на друга, создавая основную морену.
В горах образуются небольшие по площади моренные покро вы, у края ледника — несколько конечно-моренных гряд. Гряды повторяют в плане очертания края ледника. При интенсивном та янии и отступлении ледника образуется несколько конечных мо рен, фиксирующих остановку при движении ледника. Морены, оставленные отступающими ледниками в горных долинах, осо бенно боковые морены, залегающие на склонах, подвергаясь раз мыву водными потоками, часто приобретают форму «земляных пирамид». Пирамиды представляют собой узкие конусы из мореН-
284
ного материала, увенчанные на вершине более крупным валуном. Земляные пирамиды образуют группы, располагаясь тесно одна возле другой. Особый тип образуют напорные морены. Они возни кают в результате давления наступающего ледника. При этом об разуется складчатость, перемятость отложений. Такие нарушения получили название гляциодислокации.
Древнее покровное оледенение занимало огромные простран ства на территории Евразии и Северной Америки. Во время мак симума распространения четвертичного оледенения оно покры вало более 40 млн км2 (около 30% площади суши), почти в три раза перекрывая площадь современного оледенения. Главным цен тром оледенения в Европе была Скандинавия, где мощность лед ника достигала 2 — 3 км. Менее мощными центрами были Новая Земля, Северный Урал. В Северной Америке центры оледенения — кордильерский, лабрадорский. В плейстоцене на европейской части России было несколько оледенений: окское, днепровское, московское, калининское и осташковское, наиболее мощным было днепровское. В последнее время число и возраст оледенений по стоянно пересматривается: ряд исследователей выделяют единое валдайское оледенение с двумя стадиями (калининской и осташ ковской), некоторые в нижнем плейстоцене выделяют донское и окское оледенения, а в среднем плейстоцене два оледенения — днепровское и московское.
Вобластях древнего оледенения выделяют зону преоблада ющей денудации и зону преобладающей аккумуляции. Это не означает, что в области преобладающей денудации встречаются только экзарационные формы; аккумулятивные формы тоже су ществуют, но площадь их распространения значительно меньше.
Взоне преобладающей денудации формируются сельги — ска листые гряды, образованные при ледниковой обработке выходов коренных пород. Параллельно им существуют ванны выпахивания.
Внастоящее время большинство ванн занято озерами, а сельги превратились в острова. Подобный рельеф имеет наибольшее рас пространение в Европе — в Карелии и Финляндии, в Северной Америке — на территории Канады. К экзарационным формам относятся бараньи лбы — асимметричные холмы, образованные коренными породами. Поверхность таких холмов отполирована лед ником и имеет ледниковую штриховку. Скопление бараньих лбов называется «курчавыми скалами». Речные долины в областях пре обладающей денудации имеют невыработанный продольный про филь с большим количеством порогов. Наносы, как правило, галечные или валунно-галечные, острова и осередки образованы выходами скальных горных пород.
Зона преобладающей аккумуляции приурочена к краевой ча сти покровного оледенения. Аккумулятивные формы наиболее древних оледенений в рельефе практически не сохранились,
285
лучше всего видны формы московского, калининского и ос ташковского оледенений. В пределах московского оледенения, южная граница которого проходила в окрестностях Москвы, наблюдается холмисто-западинный рельеф основной морены, представляющий собой сплошной покров ледниковых отложе ний. Участки с развитием конечно-моренных валов прослежи ваются широкой полосой от Белорусской возвышенности до воз вышенностей в верховьях Вычегды. Холмы имеют вид округлых куполов с плоскими вершинами. Очень хорошо сохранились в рельефе аккумулятивные формы калининского и осташковского оледенения. Наиболее распространен холмисто-западинный рельеф, представляющий собой сочетание моренных холмов неправильных очертаний и разделяющих их западин. На этой территории много озер, располагающихся в пределах западин. В Финляндии, окрестностях Санкт-Петербурга сохранились друмлины — асимметричные холмы, сложенные моренным ма териалом. В ряде случаев друмлины имеют ядро из коренных пород. Образование друмлинов связывают с остановкой ледни ка перед выступом коренных пород и аккумуляцией материала перед препятствием. Друмлины имеют длину 2 — 3 км и высоту до 45 м. После исчезновения ледника территория подвергается переработке эрозионными и склоновыми процессами. Проис ходит выполаживание склонов, заполнение западин. Возника ют вторичные моренные равнины.
В пределах развития ледниковых форм рельефа распростране ны формы, созданные талыми ледниковыми водами — озы, камы,
долинные зандры, зандровые равнины.
Озы — узкие длинные песчаные гряды, образование их связы вают с деятельностью ледниковых потоков, текущих по поверх ности или внутри ледника. Высота озов достигает 50 м, длина — десятки километров. Интересно, что расположение озов совер шенно не зависит от современного рельефа. Они могут пересекать сельги, перегораживать озера.
Камы — пологие округлые холмы, сложенные песками с про слоями гальки и гравия. Считается, что накопление материала про исходит в озере на поверхности ледника, при спуске озера мате риал проецируется на поверхность и образуется холм. Холмы име ют вид округлых куполов с плоскими вершинами, высотой от 2 —5 м до 30 м.
У края ледника при аккумуляции песчаного материала, при носимого талыми ледниковыми водами, формировались зандро вые равнины. Удаляясь от ледника, талые воды концентрирова лись в потоки, часто наследовали доледниковые долины и обра зовывали долинные зандры. Широкое распространение имеют ложбины стока талых ледниковых вод. В современном рельефе это плоскодонные понижения с пологими склонами.
286

23.5. Склоновые процессы и рельеф
Склон — поверхность, имеющая наклон более 2°, перемеще ние материала на которой происходит под действием силы тяже сти. На долю склонов приходится более 80 % всей поверхности суши. Силе тяжести на склонах противостоит сила сцепления час тиц между собой и с подстилающими невыветрелыми породами. Если сила тяжести превышает силу сцепления, начинается пере мещение материала вниз по склону. Склоновые процессы обус ловливают удаление, перемещение и аккумуляцию отложений, т. е. образование как выработанных, так и аккумулятивных форм рельефа.
По крутизне склоны делят на весьма крутые (более 45°), очень крутые (29 — 45°), крутые (15 — 29°), средней крутизны (10—15°), пологие (5— 10°) и весьма пологие (2 — 5°).
По длине выделяют склоны длинные (более 500 м), средней длины (от 500 до 50 м) и короткие (менее 50 м). Длиной определяется количество влаги, попадающей на склон.
По форме склоны могут быть прямыми, вогнутыми, выпуклыми и ступенчатыми (рис. 23.9). В.Пенк считал, что форма склона оп ределяется рельефообразующими процессами, а иногда позво ляет судить о характере взаимодействия эндогенных и экзоген ных сил.
Склоны возникают в результате деятельности эндогенных и экзогенных сил. Склоны эндогенного происхождения образуются в результате тектонических движений, магматизма, землетрясений. Среди склонов экзогенного происхождения можно выделить скло ны, созданные текущими водами — флювиальные, ледниками — ледниковые, подземными водами, морями и т.д. Склоны, создан ные эндогенными и экзогенными процессами, могут быть обра зованы за счет выноса материала со склона, в этом случае они называются денудационными. Если наблюдается аккумуляция от ложений на склонах, то образуются аккумулятивные склоны.
По особенностям склоновых процессов выделяют следующие типы склонов.
1. СКЛОНЫ собственно гравитационные. На склонах крутизной более 35° под действием силы тяжести обломки скатываются к под ножию. Так образуются обвальные, осыпные и лавинные склоны.
Рис. 23.9. Формы профилей склонов:
а — прямой; б — выпуклый; в — вогнутый; г — ступенчатый
287
Обвал — процесс отрыва от массы горной породы крупных глыб и скатывания их вниз к подошве. Образованию обвала спо собствует возникновение трещин или системы трещин. К мор фологическим формам склона относятся стенки срыва и скопле ние материала у подножия. Следовательно, в верхней части склона формируется денудационный, в нижней части — аккумулятив ный склон. Стенки срыва — ровные поверхности, совпадающие с плоскостями разломов и границами пластов. Они наблюдаются на крутых склонах, иногда над ними нависает карниз. Для акку мулятивной части склона характерен бугристый рельеф, размер обломков достигает десятков метров. Особенно часты обвалы в горах, объем обрушившегося материала может достигать 2 км3 (р. Мургаб, Западный Памир). По данным А. Герхарда, объем обвалов в Альпах составлял 15 км3, площадь, занятая обвалом, — 49 км2.
Осыпание — скатывание рыхлого материала вниз к подножию. У классически выраженной осыпи выделяют осыпной склон, ло ток — канал, по которому скатывается материал, и конус осыпи. Осыпной склон сложен обнажившейся породой, подвергающей ся выветриванию. Выветрелый материал, скатываясь по лотку, об разует у подножия склона аккумулятивную форму — конус осыпи. Формирующиеся в результате осыпей отложения называются коллювием. Коллювий отличается плохой сортированностью, наибо лее крупные обломки скатываются к подножию осыпей.
Лавины — снежные массы, скользящие вниз по склону. Лавины — характерная особенность горных склонов, на которых формирует ся устойчивый снежный покров. Г. К. Тушинский выделяет три типа лавин: осовы, лотковые лавины и прыгающие. Осов — соскальзыва ющий широким фронтом снег. При осовах движется слой снега толщиной 30 — 40 см. Лотковая лавина движется по фиксирован ному руслу — лотку. В форме склона, по которому смещаются лот ковые лавины, хорошо видны лоток и конус выноса. Лавинные лотки — это крутостенные врезы с отшлифованными склонами, без растительности. Конусы выноса состоят из снега и обломоч ного материала. Прыгающие лавины образуются тогда, когда в русле, по которому движется лавина, есть отвесный карниз.
2. Склоны блоковых движений. К ним относятся оползневые скло ны и склоны отседания. Оползание — движение блока горных по род с ненарушенной структурой. Оползни образуются, когда во допроницаемые породы подстилаются глинами, причем наклон глин должен соответствовать наклону склона, кроме того, дол жны быть выходы грунтовых вод. Водоупорный горизонт слу жит поверхностью скольжения, по которой происходит сколь жение блока. Возникают оползни на склонах крутизной более 15°. В форме оползневого склона выделяют оползневый цирк, име ющий вид стенки срыва, оползневый блок, напорный оползне-
288

Рис. 23.10. Схематический поперечный профиль оползня:
1 — первоначальное положе ние склона; 2 — ненарушен ный склон; 3 — оползневый блок; 4 — поверхность сколь жения; 5 — площадка ополз невой террасы; 6 — стенка срыва оползневого тела; 7 — напорный оползневый вал;
8 — урез реки
вый вал (рис. 23.10). Оползневой материал называется деляпсием. При оползании порода частично дробится, превращается в бес структурную массу. Размеры оползней варьируют от десятков до сотен тысяч кубометров. Оползни, имеющие напорный вал у под ножия, называются детрузивными (толкающими), в отличие от деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки. Оползни образуются как в горах, так и на равнинах, где они приурочены к берегам рек, морей, озер.
Склоны отседания по условиям образования близки к блоко вым оползням. Они часто встречаются в Карпатах, Хибинах, на Среднесибирском плоскогорье. Отседание возможно на крутых склонах, сложенных скальными породами, подстилаемыми оса дочными породами, способными к пластическим деформациям. Деформации пород способствуют образованию расширяющихся трещин. Рост трещин приводит к отделению и дроблению блоков. На склонах образуются «рвы отседания» — трещины, идущие па раллельно склону и имеющие длину сотни метров.
3. Склоны массового смещения чехла рыхлого материала. К ним относятся солифлюкционные и дефлюкционные склоны. Солифлющия — течение материала, насыщенного водой, по поверхно сти многолетнемерзлых горных пород. Она протекает в деятельном слое — слое сезонного промерзания и оттаивания. Грунт при отта ивании сильно насыщается водой и приобретает способность течь по уклону по поверхности многолетней мерзлоты. Солифлюкция может происходить на склонах с углом наклона 2 — 3°. В результате течения грунта образуются солифлюкционные террасы, языки. Со лифлюкция в основном наблюдается в районах распространения многолетнемерзлых горных пород. В умеренных широтах ее можно наблюдать ранней весной, когда сезонная мерзлота еще сохраня ется. По склонам начинает течь насыщенный талой водой грунт.
Дефлюкция (крип) — движение частиц грунта на пологих скло нах, покрытых растительностью. Смещение происходит со скоро стью 1 мм в год на склонах крутизной до 10°. Процесс объясняется
Ю Савцова |
289 |
изменением объема грунта при замерзании воды (мерзлотный крип), колебаниями температуры (температурный крип), влаж ности, другими причинами. Механизм перемещения материала заключается в следующем. Частица грунта при нагревании расши ряется. Находясь на наклонной поверхности, она испытывает дей ствие силы тяжести. При расширении центр тяжести частицы сме щается; выведенная из состояния равновесия частица успевает переместиться вниз по склону. При понижении температуры час тица опускается не на первоначальное место, а ниже по склону.
Если скорость движения частиц вниз по склону немного выше, на склоне могут наблюдаться разрывы дернины. Тогда масса мате риала смещается уже не в виде сплошного слоя, а отдельными блоками. Этот процесс называется децерацией. О наличии процес са децерации свидетельствуют разрывы дернины на склоне и мик роступенчатость профиля.
4. Склоны делювиальные. На делювиальных склонах смещение материала происходит в результате стока дождевых и талых вод в виде тонких струек, густой сетью покрывающих весь склон. Смы тый материал аккумулируется у подножия склона, формируя от ложения, называемые делювием. Делювий, как правило, представ лен суглинками и супесями. Делювиальный смыв приводит к унич тожению верхнего, самого плодородного слоя почв. Интенсивность смыва зависит от крутизны и длины склона, растительного покро ва, режима осадков. В лесу или на территориях с мощной дерниной смыв прекращается. На распаханных склонах даже при небольшой крутизне в 3° смыв идет очень интенсивно. Подсчитано, что при интенсивности осадков 2 мм/мин и общем количестве 120 мм за один дождь, объем смытого материала достигал 47 т с 1 га.
23.6. Карстовые процессы и рельеф
Карст — процесс выщелачивания горных пород водой. С дру гой стороны, карст — совокупность специфических форм релье фа, созданных при растворении горных пород водой. К раствори мым породам относятся карбонаты (известняк, мел, доломиты), сульфаты (гипс, ангидрит), хлориды (каменная соль). Лучше все го растворяются хлориды, но их месторождений не очень много; поэтому соляной карст развит сравнительно слабо. Наиболее ши роко распространены известняки и доломиты, и хотя они слабо растворяются водой, именно формы известнякового карста полу чили наибольшее развитие и, следовательно, хорошо изучены.
Главным условием растворимости известняка является наличие углекислого газа С02 в воде, т. е. агрессивность воды. Источники С02 — разложение органических остатков, атмосфера, поступле ние С02 из недр в областях вулканической деятельности. К не ме нее важным условиям растворимости известняков относятся их
290
мощность и чистота (в этом случае широко развиты формы поверх ностного и подземного карста), слабый наклон территории (мед ленное стекание способствует растворению пород), наличие мно голетней мерзлоты (мерзлота препятствует проникновению воды в карстовые породы). На растворимость пород оказывает влияние структура и трещиноватость известняков. По трещинам вода легче проникает в карстовый массив, благодаря чему процесс протекает более интенсивно. Кроме того, мелкозернистые известняки раство ряются гораздо лучше, чем известняки-ракушечники или грубообломочные известняки. Определяющее влияние на растворимость пород оказывает климат, т. е. температурный режим, количество и характер выпадения осадков. Растворимость газа возрастает в холод ной воде, поэтому в умеренных широтах наиболее интенсивно карст развивается весной. В тропических широтах интенсивность карста объясняется большим количеством органических кислот в воде.
Гидрогеологические условия, т. е. особенности циркуляции под земных вод, оказывают заметное воздействие на скорость и осо бенности протекания карста. В карстовой области выделяются три структурных этажа, различающиеся по гидрогеологическому ре жиму и особенностям проявления карста. Верхняя зона охватыва ет толщу породы от поверхности до зеркала грунтовых вод. Это зона аэрации, где вода движется вертикально, по трещинам. Ниже залегает зона периодически полного насыщения. Она определяет ся сезонной миграцией уровня грунтовых вод. Циркуляция воды может быть как горизонтальной, так и вертикальной. Это зона наиболее активного проявления карста. Третья зона располагается еще более глубоко и называется зоной постоянного полного на сыщения. Циркуляция воды в ней горизонтальная и карст здесь не развивается. Различие гидрогеологических условий зон карстовых областей сказывается на режиме источников. Для зоны аэрации характерны временные источники, вода в них появляется после дождей или снеготаяния. В зоне периодически полного насыще ния источники тоже временные, но дебит их значительно больше. Зона постоянного полного насыщения отличается мощными по стоянными источниками.
В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на поверхность или они перекрыты сверху некарстующимися поро дами, различают голый и покрытый карст. Некоторые исследова тели (Н.А. Гвоздецкий) выделяют еще задернованный и погре бенный карсты. Наибольшее развитие поверхностных форм соот ветствует голому карсту, а подземных форм — покрытому.
К формам поверхностного карста относятся карры, карровые поля, воронки поверхностного выщелачивания, просасывания и провальные, увала, полья. Дождевые и талые воды, стекая по по верхности известняка, разъедают стенки трещин. В результате об разуются борозды с острыми гребнями — карры. Глубина борозд
291
может достигать 2 м. Покрытые каррами пространства называются карровыми полями. Карры могут возникнуть на берегах морей при воздействии прибоя на растворимые горные породы. При проса чивании воды на поверхности возникают воронки.
В голом карсте развиваются воронки поверхностного выщелачи вания, так как растворяются лежащие на поверхности породы. В покрытом карсте образуются воронки просасывания, так как растворение сопровождается суффозией — механическим выно сом нерастворимых частиц водой через трещины в карстовых породах, располагающихся ниже.
Еще один вид воронок — воронки провальные, они возникают при обрушении кровли пород над карстовой полостью. Воронки, сливаясь, образуют слепые овраги или формы причудливых очер таний — увала. Увала достигают 700 м в диаметре при глубине до 30 м. Максимальное развитие карстовых форм на поверхности при водит к формированию полья — обширной котловины с плоским дном с отдельными небольшими карстовыми останцами. Полья могут иметь площадь в сотни квадратных километров (Попово полье имеет площадь 180 км2). Существует несколько гипотез обра зования польев. Некоторые исследователи считают, что полье — конечная стадия развития карста. В этом случае процесс растворе ния доходит до нерастворимых горных пород и прекращается. Дру гие ученые считают, что полье может образоваться в результате обрушения свода над подземной рекой. Тектоническая гипотеза связывает формирование полья с тектоническими процессами. Считается, что полье — это грабен с проявлениями карста.
При растворении известняков всегда остается нерастворимая часть, представленная глинистыми частицами красного цвета. Этот материал образует своеобразную кору выветривания — терра рос са (красная земля). Значительное накопление глинистого матери ала обеспечивает прекращение карста.
К формам подземного карста относят поноры, колодцы, шах ты, магистральные каналы, пещеры. При вертикальной циркуля ции воды процесс растворения приводит к образованию поноров — каналов, которые возникают при растворении стенок трещин. По мере расширения поноры превращаются в колодцы и шахты. Вер тикальные карстовые шахты называются пропастями или прова лами, они могут достигать большой глубины — свыше 1600 м. Шахты нередко проходят по зонам трещиноватости карстующихся пород. При достижении уровня грунтовых вод начинается гори зонтальное движение воды и процесс растворения приводит к формированию магистрального канала и пещер. Пещерами назы ваются разнообразные подземные полости, образующиеся в кар стовых областях и имеющие один или несколько выходов на по верхность. Если пещера имеет один выход, она называется слепой,
если два — проходной.
292
Пещера, у которой основная полость находится выше входа, будет теплой, так как теплый воздух заходит в пещеру и поднима ется вверх, заполняя ее. Если полость находится ниже входа, образуется холодная пещера, в ней застаивается холодный воздух. В некоторых пещерах накапливается лед, такие пещеры называ ются ледяными, например Кунгурская на Среднем Урале.
К аккумулятивным подземным формам карстового рельефа от носятся сталактиты — натечные формы, растущие сверху; ста лагмиты, растущие снизу; при их слиянии образуются сталагнаты и известняковые занавеси. Образование натечных форм объяс няется отложением карбоната кальция при выходе воды в под земную полость в связи с изменением температуры и давления. При выходе подземных вод на поверхность формируются натеч ные известняковые (травертиновые) террасы.
Самой грандиозной карстовой формой является этажный карст — система горизонтальных карстовых галерей. Подобные формы воз никают в результате тектонического поднятия территории. Тогда уровень грунтовых вод понижается и процесс растворения начи нается на новом, более низком гипсометрическом уровне.
Карстовый процесс в разных широтах характеризуется своеоб разными формами. В экваториальных широтах и во влажных тро пиках развит башенный тропический карст. Из-за большой ско рости растворения шахты и колодцы быстро достигают некарстующихся пород и начинается растворение сбоку. Этому процессу способствует затопление равнин во время тропических ливней. Фор мируются куполовидный, затем башенный, конический, котловинный
карсты. По мнению И. С. Щукина, эти типы генетически связаны и представляют собой разные стадии в формировании карста. Иног да от карстового массива остаются только отдельные останцы. Ку половидный карст характеризуется скоплением куполов, разделен ных вогнутыми седловинами. Относительная высота куполов дос тигает 100—150 м. Купола могут отделяться друг от друга крутос тенными ущельями, называемыми карстовыми переулками. По пе риферии куполовидного карста формируется башенный карст. Здесь башни или столбы располагаются далеко друг от друга, отделяясь выровненными плоскими поверхностями. Конический карст от личается от башенного формой останцов. Склоны конусов стано вятся пологими и расстояние между останцами возрастает.
Котловинный карст отличается развитием вогнутых карстовых котловин, отделенных известняковыми гребнями.
В засушливых районах широко распространен псевдокарст, обус ловленный изменением объема лессов при намокании. На повер хности возникают котловины, по внешнему виду напоминающие карстовые. В субтропических широтах развит классический голый карст, характеризующийся как поверхностными, так и подзем ными формами. В умеренных широтах существует покрытый карст,
293