Рельеф местности и горные породы

Цель: изучить формы рельефа, характер залегания горных пород, сбор образцов, сделать коллекцию, зарисовать обнажения.
Оборудование: лопаты, молоток, школьный нивелир, коробочки для образцов горных пород, этикетки.

Методические указания
Горные породы, рельеф и почвы — важнейшие компоненты природного комплекса, которые в значительной мере определяют ландшафт местности. Поэтому необходимо проводить работы по наблюдению, сбору, коллекционированию и описанию образцов.
Основная часть земной поверхности сложена осадочными породами разного возраста. Если на поверхность выходят магматические или метаморфические породы, то на экскурсии используют молоток на длинной ручке (0,7 м).
Изучая горные породы, рельеф и почвы, необходимо обратить внимание на зависимость характера рельефа от состава и особенностей залегания горных пород на влияние горных пород и рельефа на состав и строение почв.

Изучение горных пород ведется в местах выхода на видимую поверхность. На ровной поверхности, не расчлененной оврагами, балками, речевыми долинами, горные породы скрыты под толщей рыхлых отложений. Для их изучения необходимо найти искусственные обнажения: колодцы, карьеры. Для изучения горных пород геологи делают специальные разрезы — бурят скважины, роят траншеи, из которых берут образцы горных пород — керн.

Рельеф Земли — продукт сложного взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов, которые проявляются в пространстве и во времени. Горные породы считаются важным фактором рельефообразования, слагающими земную поверхность. Результатом хозяйственной деятельности человека являются антропические формы рельефа, например, карьеры и т. п.

В ходе полевой практики можно ограничиться изучением наиболее типичных форм: овраг, речная долина, карьер, холм. В процессе водной эрозии образуются овраги. Речные долины образуют ложбины и имеют уклон по течению от верховья к низовьям. В долине различают дно и склоны. Карьеры образуются после разработки полезных ископаемых открытым способом.
Если овраг большой, то экскурсия проходит на некоторой части.

Основные особенности оврага: наличие ответвлений; форма вершины (остроконечная или овальная), в средней части и устье форма склонов зависит от состава слагающих его горных пород (осыпающиеся — в песчаных толщах, крутые склоны — в песках и лессовидных суглинках, отлогие — в глинистых отложениях), обнажены или задернованы склоны
(в этом случае рассматривается растительность: травы, деревья, кустарники); дно оврага (узкое или расширенное), выходы грунтовых вод. Устанавливают, к каким формам рельефа приурочен овраг: водоразделу, склону речной долины. Устанавливают условия, способствующие росту оврага: отсутствие растительности, продольная распашка склона, выпас скота, наличие рыхлых пород. Меры борьбы с оврагами: лесомелиоративные мероприятия, агротехнические, устройство гидротехнических сооружений.

Ход работы

Задание 1. Сбор образцов горных пород и окаменелостей, минералов
в точке наблюдения.
Минералы, горные породы, окаменелые остатки организмов — это вещественные свидетельства былой истории обнажения. Поэтому собранный материал может быть использован для восстановления физико-географических условий геологического прошлого изучаемой местности.
При изучении обнажения из каждого пласта производят отбор образцов минералов и окаменелостей, горных пород. Каждый образец снабжается этикеткой, где указывается адрес, дата, пласт, название породы.

Необходимо обратить внимание на структуру горных пород. Например, в осадочных породах различают такие структуры: песчаные (песок, песчаный сланец); глинистые (различные виды глин); грубообломочные (валуны, щебень, галька, гравий); иловатые (лесс); смешанные (моренные отложения). Структура известняков определяется по сохранности форм вымерших организмов. Выделяют структуру, состоящую из обломков вымерших организмов и цельнораковинную.
Для сложных определений минералов, магматических и метаморфических горных пород следует пользоваться определителями.

Задание 2. Изучение обнажения горных пород: адрес обнажения; описание обнажения; зарисовка обнажения; взятие образцов.
Адрес фиксируется относительно устойчивых ориентиров — рек, населенных пунктов, строений и т. д. — с указанием направлений и расстояний от них. На карте или плане местности обнажение можно нанести условным знаком. Вид обнажения может быть: овраг, карьер, заброшенный колодец, обрыв, склон речной долины, осыпь и т. д.

Измеряют рулеткой высоту и ширину обнажения. Крутизну склона определяют на глаз или с помощью эклиметра. Отмечается связь обнажения с формами рельефа, это могут быть — долина реки, водораздел, моренный холм и т. п. Скрытую осыпью поверхность обнажения необходимо расчистить лопатой для того, чтобы открылись границы между пластами.
Описание обнажения лучше всего вести сверху вниз. По расчищенной части обнажения рулеткой измеряют каждый пласт и записывают в полевой дневник. По выходам ключей фиксируют глубину залегания подземных вод.

Делают схематический рисунок обнажения. Пласты нумеруют сверху вниз с указанием размера (мощности) каждого.

П
рофиль № 1

Рис. 3. Масштаб горизонтальный 1 : 1 500 (1 см — 15 м),
масштаб вертикальный 1 : 1 000 (1—15 м)

О пределяют породы, слагающие пласты, записывают их цвет, плотность, структуру, происхождение. Например, песок мелкозернистый, сыпучий, без примесей глины, желтого цвета, содержит примесь глинистых частиц.

Задание 3. Изучение оврага. Обзорная экскурсия по оврагу, глазомерная съемка, составление поперечного профиля оврага.
Для крупных оврагов профили закладывают на отдельном участке, для небольших оврагов — в устье, средней части и верховье.
На рисунке 3 изображен план оврага и его профиль № 1 [19]. Профильные линии пересекают овраг поперек. Они перпендикулярны магистральной линии, установлены по компасу. Их нумерацию можно вести произвольно.

Проведение нивелирования склона. Нивелир устанавливают в начальной точке хода и визируют линию на склон. В точке пересечения луча зрения с поверхностью склона вбивают колышек (точка 2 хода) и рулеткой измеряют расстояние от основания нивелира до точки 2 по склону. Затем нивелир переносят в точку 2 и операцию повторяют, и так до вершины оврага. После этого отдельные шаги хода (от точки 1 до точки 2, от 2 до 3 и т. д.) складывают и вычисляют общую длину хода. Результаты нивелирования записывают в виде таблицы (табл. 2) [19]:

Таблица 2

Профиль (ход) № 1. Азимут (А1) 90°

Номер точек	Превышение точек, см	Расстояние между точками	Крутизна склона, град.
1
2	150	5	7
3	150	4	8
4	150	7	2
5	150	9	3
6	150	5	7

Таким образом, высота склона составляет 7,5 м. Он неровный, крутизна его изменяется от 2 до 5.
По профильным линиям нивелиром определяют превышение точек, для этого проходят вдоль каждой из них по склону оврага до дна и поднимаются по противоположному склону. Переставляя по пути рейки по склону, отмечают по вертикальной рейке разницу высот двух соседних точек, а по горизонтальной рейке — их расстояние друг от друга.
На основании визуальных наблюдений и результатов практической работы на профиле делают выводы о развитии оврага. Интенсивно растущие овраги по внешнему виду клиновидные, с узким дном и крутыми склонами. Овраги затухающие имеют пологие склоны менее 20°, для них характерен активный процесс зарастания.

Задание 4. Изучение долины реки

Это начинают с осмотра, для чего выбирают берег, с которого хорошо видны все ее части: террасы, пойма, русло. Вначале составляют план участка глазомерным способом. На плане изображают русло реки с ее рукавом и островами, если такие имеются, изображают пойму, террасы, коренные берега.
Изучение речной долины сводится к построению поперечного профиля. При профилировании удобно применять барометрическое нивелирование, принцип которого основан на зависимости величины атмосферного давления от высоты местности. Нормальное атмосферное давление на уровне моря равно 760 мм рт. ст. при температуре 20 °С. С увеличением абсолютной высоты давление уменьшается. В средней полосе европейской части России изменению давления на 1 мм рт. ст. соответствует разность высот в 10,5 м.

При барометрическом нивелировании пользуются барометром-анероидом. Отсчет давления следует производить при горизонтальном положении анероида через 5—10 мин после остановки на месте, чтобы прибор показывал давление в этой точке маршрута. Перед каждым отсчетом надо слегка постучать пальцем по стеклу, чтобы стрелка преодолела трение. Отсчет давления делают до 0,1 мм строго по направлению от стрелки. Показатели давления по анероиду рекомендуется брать на основных элементах речной долины (см. табл. 3) [19].

Таблица 3

Поперечный профиль долины реки. Азимут 90°

Элемент речной долины	Давление, мм рт. ст.	Разность давления в соседних точках, мм рт. ст.	Превышение соседних точек, м	Расстояние между соседними точками, м
Урез воды	745,2
Прирусловая пойма	744,8	0,4	+4,2 повышение	6
Центральная пойма	745,0	0,2	–2,1 понижение	30
Притеррасная пойма	744,1	0,3	+3,15 повышение	50
Первая терраса	744,7	0,6	+6,3 повышение	40
Вторая терраса	743,6	0,5	+5,25 повышение	30

Превышение соседних точек определяют следующим образом. Измеряют давление воздуха в обеих точках барометром-анероидом. Для вычисления превышения одной точки над другой разность давления воздуха в этих точках умножают на коэффициент 10,5 (эта величина соответствует 1 мм рт. ст. давления). Результат дает разность высот, выраженную в метрах.

На поперечном профиле долины наблюдения показывают горные породы, слагающие все части речной долины. Изучение литологического состава горных пород поможет определить тип террас: аккумулятивные или эрозионные.
Список рекомендуемой литературы: 2, 3, 11, 12, 19, 21.

Изучение почвы

Цель: ознакомить с составом и строением почв местности.
Оборудование: лопата, рулетка, блокнот, карандаши.

Методические рекомендации
Изучение почв в естественном состоянии необходимо для формирования представлений об их составе, строении, почвенных различиях.
Изменения почвенного покрова в пределах небольшого района зависят в первую очередь от характера рельефа и растительности. Изучаются почвы наиболее типичных элементов рельефа и сформировавшиеся под различными типами растительности. Изучение почв начинают с почвенного разреза.

Почвенный разрез — это прямоугольная яма шириной 70—80 см, длиной 1,5—2,0 м и глубиной не менее 150 см. Яму роют с отвесными стенками до глубины около 0,8—1,0 м, потом делают ступеньку-уступ около 40 см, углубляют еще на 50—60 см и сооружают следующую ступеньку.
Дерн и верхнюю часть почвенной массы срезают и складывают на расстоянии 2—3 м от будущей ямы. Глубинные горизонты выбрасывают в противоположную сторону. Стенки на глубине ямы должны быть чисты от выброшенной земли. По ним делают описание почвы и с них берут послойные образцы.
Закладывают почвенные ямы, ориентируясь на рельеф и растительность. При плоском рельефе яму копают в его центральной части. На склоне выбирают его верхнюю, среднюю и нижнюю части; в речной долине — на пойме, террасах и водоразделе. При смене растительных сообществ разрез закладывают по каждой растительной группировке.

Описание почвенного разреза. Свежий разрез рассматривают, выделяют генетические горизонты и намечают их границы. Каждый горизонт описывают в таком порядке: индекс, цвет, мощность, влажность, структура, механический состав, сложение, включения, новообразования.

Генетические горизонты обозначают индексами: А0 — лесная подстилка или степной войлок; А1 — перегнойно-аккумулятивный, или
гумусовый горизонт; А2 — подзолистый горизонт, или горизонт вымывания; В — горизонт вмывания, или иллювиальный; С — материнская горная порода.

Мощностью горизонта называют среднюю его толщину (в см). В верхней бровке зачищенной стенки прикрепляют сантиметровую ленту с таким расчетом, чтобы нулевое деление точно совпадало с поверхностью почвы. В записях отмечают верхнюю и нижнюю границы, а также общую мощность горизонта. Например, А1 = (5 – 25) : 20 см.

Цвет, или окраску, горизонтов определяют визуально. Важнейшими составными частями почвы, от которых зависит ее цвет, являются: органическое вещество (гумус), кварц, окись железа, полевой шпат, закись железа. Гумус обусловливает появление темных оттенков черного или серого цвета, окись железа — появление красного, ржавого и желтого тонов. Кварц и полевой шпат, гидроокись алюминия, если они не загрязнены железом, являются носителями белой окраски.

Влажность почвы определяют, сжимая в руке небольшой образец. Почвы по степени влажности подразделяют: на сырые — при сжатии вытекает вода; влажные — вода из почвы не сочится, на руке остается мокрый след; свежие — холодит руку, почва мажется; сухие — не мажется, на ощупь кажется теплой.

Механический состав почвы — соотношение песка и глины. Выделяют четыре разновидности почв: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные. Определить состав почвы можно следующим образом — щепотку почвы растирают пальцами на ладони. Супесчаные почвы растираются легко, обнаруживается незначительное количество мягкого пылевато-глинистого материала. Песчаные почвы полностью лишены глинистых частиц. Глинистые почвы растираются с трудом, появляется значительное количество пылевато-глинистых частиц. Определяют механический состав и методом раскатывания увлажненной почвы. Небольшое количество почвенного материала смачивают водой до густой вязкой массы. Ее скатывают в шарик диаметром 1—2 см. Шарик раскатывают в шнур, который затем сгибают в кольцо. Если почва глинистая, шнур при сгибании в кольцо не ломается и не растрескивается. Шнур из суглинистой почвы при сгибании в кольцо разламывается. Из супесчаной почвы можно получить только непрочный, легко рассыпающийся шарик, шнур из него скатать нельзя. От механического состава почвы зависят ее водопроницаемость (способность длительно удерживать влагу), сопротивление почвы обрабатывающим средствам, роста корней растений.
Структура — способность распадаться на отдельные комочки различной величины и формы. Ее определяют по характеру отдельных
комочков, на которые распадается почва при легком разминании в руках. Для различных горизонтов почв характерна определенная структура почвы: зернистая структура — для гумусового горизонта черноземов, ореховатая — для горизонта В подзолистых и серых лесных почв, пластичная — для горизонта А2 этих же почв, столбчатая — для горизонта вмывания солонцов.
Сложение — плотность и пористость почвы. Различают: почвы очень плотные — почва не поддается лопате; плотные — почва с трудом поддается лопате; рыхлые — лопата легко входит в почву, она рассыпается на отдельные комочки при выбрасывании; рассыпчатые — почва обладает сыпучестью.

Включениями называют предметы, чисто механически вовлеченные
в основную массу почвы и, как правило, не связанные с почвообразованием. К включениям относят: раковины, кости животных, валуны, гальку.

Новообразования представляют собой хорошо оформленные скопления различных веществ, возникшие или накопившиеся в процессе почвообразования. Они могут быть химического или биологического происхождения. В почвенной яме их можно определить по окраске, форме, уплотненности пород. Новообразования химического происхождения встречаются: в форме трубок, в виде бурых зерен или плотно сцементированного песка охристого цвета — соединения гидроксидов железа; пятна и мелкие дробевидные сгущения (конкреции) черного и бурого цвета — соединения марганца; белого цвета плесень, желваки — соединения углекислой извести; соединения кремневой кислоты в виде мелкой присыпки белесоватого цвета; закисные соединения железа в форме пленки или пятен грязно-зеленоватого или голубоватого цвета; белые корочки разной толщины — хлориды, сульфаты. Карбонаты «вскипают» под действием 10%-го раствора соляной кислоты. Новообразования биологического происхождения образуются от деятельности роющих животных и корней растений. Обнаруживаются в почвах в виде буроватых подтеков или небольших темных корочек.

На основе морфологического описания почвы дается ее название с пояснением, на какой материнской породе образовалась почва и каков ее механический состав. Например, дерново-подзолистая суглинистая почва, сформировавшаяся на моренном суглинке. При описании почвенного разреза указывают дату и адрес района практики; характеризуют рельеф: овраг, склон холма или ровное место; описывают растительность, ее густоту, высоту, состояние (рост, цвет, плодоношение). Если почвенный разрез вскрыл грунтовую воду, то измеряют глубину ее залегания.

После окончания работ почвенную яму зарывают, вниз сбрасывают почвенную массу из более глубоких горизонтов, потом почвенную массу верхних горизонтов, яму закладывают дерном.

Ход работы
Задание. Изучение почвенного разреза данного участка местности.
1.Выкопайте почвенную яму. Зачистите одну из ее стенок так, чтобы были видны границы между почвенными горизонтами.

2.Измерьте толщу почвы каждого горизонта.

3. Зарисуйте почвенный разрез, указав на рисунке мощность и состав каждого горизонта, его физическое состояние (гумус, примеси песка, глины, цвет, влажность, включения и т. д.).

4. Возьмите образцы почвы из каждого горизонта для последующего их изучения в лаборатории.

5. При описании разреза, укажите элемент рельефа данного участка, тип растительности, хозяйственное использование местности (пашня, луг и т. д.).

6. Укажите адрес почвенной ямы и нанесите ее на карту или картосхему.

Список рекомендуемой литературы: 2, 3, 11, 12, 19, 21.