Характеристика и классификация рельефа

Результатом взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов является рельеф поверхности Земли. Рельеф - закономерный комплекс форм, образующихся в результате сложного взаимодействия земной коры с водной, воздушной и биологической оболочками планеты и соответствующий определенному геологическому строению и особенностям воздействия атмосферы, гидросферы и внутренних сил Земли (по О.К.Леонтьеву и Г.И.Рычагову). Изучению рельефа посвящена геоморфология.Геоморфология— наука о строении, происхождении, истории развития и современной динамике рельефа Земли как совокупности неровностей ее поверхности, разных по форме, размерам, происхождению, возрасту и истории развития.

Как отмечалось ранее характер воздействия экзогенных агентов на рельеф в значительной мере определяется тенденцией его развития, т. е. тем, являются ли господствующие движения земной коры восходящими (положительными) или нисходящими (отрицательными). Их направление и динамика, в основном формируются эндогенными факторами и от них зависит характер развития экзогенных процессов. Среди форм рельефа, сформированных экзогенными агентами, различают аккумулятивные, образовавшиеся за счет накопления материала (моренный холм, бархан, коса) и денудационные (выработанные) формы рельефа, сформировавшиеся за счет выноса материала (овраг, котловина выдувания, кар). Сочетания форм рельефа, обладающих сходным обликом, строением, происхождением и закономерно повторяющихся на определенной территории, называют генетическими типами рельефа.

Рельеф земной поверхности состоит из сочетания склонов и субгоризонтальных поверхностей (с углами наклона до 2°). Согласно С. С. Воскресенскому, к склонам следует относить такие поверхности, на которых в перемещении вещества определяющую роль играет составляющая силы тяжести, ориентированная вниз по склону. При углах наклона 1—2° составляющая ускорения силы тяжести, стремящаяся сместить частицы вниз по склону, еще очень мала, и такие поверхности к склонам не относятся. На долю склонов приходится более 80% всей поверхности суши.

Существует тесная взаимосвязь между выветриванием и склоновыми процессами: быстрое удаление со склонов рыхлых продуктов выветривания обнажает “свежую” породу и тем самым способствует усилению выветривания. Медленная денудация склонов, напротив, приводит к накоплению продуктов выветривания, которые затрудняют дальнейшее разрушение коренных пород. Таким образом, темп склоновых процессов влияет на быстроту денудации.

Формы рельефа могут быть замкнутыми (холм, западина) или открытыми (овраг, балка), простыми или сложными, положительными или отрицательными, ровными, вогнутыми или выпуклыми. Простые формы обычно невелики по размерам, имеют более или менее правильные геометрические очертания. Сложные формы — комбинация нескольких простых форм. Выделение положительных и отрицательных форм рельефа не вызывает затруднений при сопоставлении соседних простых или относительно простых форм рельефа. Так, балки являются отрицательными формами по отношению к разделяющим их межбалочным пространствам.

Необходимость отображения рельефа на плоскости привела к разработке специальных методов картографирования трехмерных объектов. Наиболее детально особенности рельефа изображаются на топографических картах с помощью горизонталей, условных знаков, в сочетании с подписью отметок характерных точек и цифровой индексацией.

Горизонтали (изолинии характеризующие рельеф) -это кривые линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковым превышением над уровнем Мирового океана, то есть с одинаковыми абсолютными отметками. Горизонтали непрерывны, не пересекаются и не раздваиваются, а расстояние между ними характеризует крутизну склона (чем меньше - тем круче склон). Для большей наглядности направление понижения склона показывается черточками, называемыми бергштрихами(рис. 1.4.). Для указания высот горизонталей их отметки подписывают в разрывах горизонталей, располагая верх цифр в сторону повышения ската. Для большей выразительности рельефа, как правило, каждая пятая, а иногда десятая горизонталь утолщаются.

Разность высот двух соседних горизонталей (h) на каждой карте величина, как правило, постоянная и называется высотой сечения рельефа.Расстояние между двумя смежными горизонталями на плоскости называется заложением. Часто для уточнения форм рельефа применяются дополнительные горизонтали с половинной высотой сечения рельефа – это полугоризонтали. Существуют также четвертьгоризонтали.

Рис. 1.8. Изображение рельефа на плоскости

В качестве дополнительной характеристики рельефа часто используются профили. Профилем называют уменьшенное изображение вертикального разреза местности по заданной линии. Профили чаще всего используют при изысканиях, проектировании и строительстве линейных инженерных сооружений. Также профили используются в геологии и гидрогеологии. Для более наглядной демонстрации особенностей рельефа (особенно равнинного) вертикальный масштаб часто делают крупнее, горизонтального.

Одна из важнейших характеристик рельефа - гипсометрическая. По степени приподнятости поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (от 0 до 200 м) и возвышенный рельеф. Последний, в зависимости от абсолютной высоты, геологического строения и характера расчлененности подразделяется на возвышенности и возвышенные равнины, плато и плоскогорья, нагорья и горы.

К возвышенностям и возвышенным равнинам относят участки земной поверхности с абсолютными высотами от 200 до 500 м. Их поверхности (как, впрочем, и поверхности низменных равнин) могут быть горизонтальными, наклонными, вогнутыми или выпуклыми. По морфологии среди обоих типов равнин различают плоские, холмистые, волнистые, грядовые. Морфологический облик равнин определяется их геологическим строением и воздействием тех или иных экзогенных агентов. В зависимости от характера воздействия последних, выделяют равнины аккумулятивные и денудационные.

Под термином “плато” (или близкого ему “плоскогорье”) понимают возвышенную равнину, сложенную горизонтально лежащими (моноклинально залегающими) или слабо деформированными породами с ровной или слабо расчлененной (волнистой) поверхностью, отграниченную отчетливыми уступами от соседних более низких равнинных пространств (рис. 1.9). Различают плато структурные, вулканические и денудационные. Структурными называют плато, характеризующиеся определенным типом складчатости (например, сундучной) или бронированные стойкими пластами осадочных (чаще карбонатных) или магматических (чаще траппами) пород. Вулканические плато образовались в результате излияния на земную поверхность огромных масс лавы, заполнивших неровности ранее существовавшего рельефа. Денудационные плато отличаются меньшей расчлененностью поверхности и более четким отграничением от соседних территорий. Нагорье - обширные участки земной поверхности, со сложным сочетанием хребтов и массивов, плато, плоскогорий и котловин, лежащих на общем, высоко поднятом массивном цоколе.

Горы — это обширные территории со складчатой или складчато-глыбовой структурой земной коры, приподнятые на различную высоту и характеризующиеся значительными, обычно резкими колебаниями высот на коротком расстоянии. По гипсометрии их часто подразделяют на низкие (до 1000 м), средние (от 1000 до 3000 м) и высокие (>3000 м). Для гор характерны высотная поясность ландшафтов и ярусность рельефа, обусловленные вертикальной дифференциацией климата и рельефообразующих процессов.

Рельеф гор зависит от абсолютной высоты, тектоники, истории развития, геологического строения и, что важно подчеркнуть, географического положения так как одним из важнейших факторов рельефообразования является климат. Климат обусловливает характер и интенсивность процессов выветривания, определяет в значительной мере характер денудации, так как от него зависят “набор” и активность экзогенных сил. Поскольку, в разных климатических условиях устойчивость горных пород к воздействию внешних сил неодинакова возникают разные, часто весьма специфичные формы рельефа. Различия в формах наблюдаются даже в том случае, когда факторы выветривания воздействуют на однородные геологические структуры, сложенные сходными горными породами. Климат влияет на процессы рельефообразования как непосредственно, так и через другие компоненты ландшафта: гидросферу, почвенно-растительный покров и т.д. Ниже приводится сокращенная классификация климатов по их роли в рельефообразовании немецкого ученого А.Пенка.

Рис. 1.9. Формы складок горных пород

Нивальный климат характеризуется осадками в твердом виде во все сезоны года и в количестве большем, чем их может растаять и испариться в течение короткого и холодного лета. Накопление снега приводит к образованию снежников и ледников. Основными рельефообразующими факторами являются снег и лед в виде лавин и движущихся ледников. В местах, не покрытых снегом или льдом, интенсивно развиваются процессы физического (главным образом морозного) выветривания. Существенное влияние на рельефообразование оказывает вечная (многолетняя) мерзлота. Нивальный климат свойствен полярным областям (Антарктида, Гренландия, острова Северного Ледовитого океана) и частям гор, поднимающимся выше снеговой границы.

Климат субарктического пояса и резко континентальных областей умеренного пояса формируется на северных окраинах Евразии и Северной Америки. Характеризуется продолжительными и суровыми зимами, холодным летом, небольшим (<300 мм) количеством осадков. Резко континентальный климат умеренного пояса особенно ярко выражен в Восточной Сибири. Для него типичны большие сезонные колебания температуры, малая облачность и влажность воздуха, небольшое количество зимних осадков (менее 200 мм за сезон). Климатические условия данных областей благоприятствуют физическому (морозному) выветриванию и возникновению или сохранению образовавшихся ранее (при еще более суровых климатических условиях) многолетнемерзлых пород (вечной мерзлоты), наличие которых обусловливает ряд специфических процессов, создающих своеобразные формы мезо- и микрорельефа.

Гумидный климат.В областях с гумидным климатом количество выпадающих в течение года осадков больше, чем может испариться и просочиться в почву. Избыток атмосферной влаги стекает в виде мелких струек по всей поверхности склонов, вызывая плоскостную эрозию, или в виде постоянных или временных линейных водотоков (ручьев, рек), в результате деятельности которых образуются разнообразные эрозионные формы рельефа — долины рек, балки, овраги и др. Эрозионные формы являются доминирующими в условиях гумидного климата. В областях с гумидным климатом интенсивно протекают процессы химического выветривания. При наличии растворимых горных пород активно развиваются карстовые процессы.

На земном шаре выделяются три зоны гумидного климата: две из них располагаются в умеренных широтах Северного и Южного полушарий, третья тяготеет к экваториальному поясу. К этому же типу климата (по характеру его рельефообразующей роли) относят муссонные области субтропиков и умеренных широт (восточные и юго-восточные окраины Евразии и Северной Америки).

Аридный климат характеризуется малым количеством осадков, большой сухостью воздуха, малой облачностью и испаряемостью, во много раз превышающую годовую сумму осадков. Растительный покров в этих условиях сильно разрежен или отсутствует совсем, происходит интенсивное физическое, преимущественно температурное, выветривание. Эрозионная деятельность в аридном климате ослаблена, и главным рельефообразующим фактором становится ветер. Сухость климата способствует быстрому удалению продуктов выветривания не только с открытых поверхностей, но и из трещин горных пород. В результате происходит препарирование более стойких пород, и как следствие этого в аридном климате наблюдается наиболее четкое отражение геологических структур в рельефе.

Области с аридным климатом располагаются преимущественно между 20 и 30° северной и южной широты, за исключением тех частей материков, где в пределах этих широт развит муссонный климат. Аридные климаты наблюдаются и за пределами названных широт, где их формирование обусловлено размерами и орографическими особенностями материков. Так, в пределах Центральной Азии аридная зона в Северном полушарии проникает почти до 50° с. ш. Аридный климат с сопутствующими ему процессами рельефообразования развит вдоль западных побережий Африки и Южной Америки (пустыни Намиб и Атакама) — в несвойственных для него широтах, что обусловлено морскими холодными вдольбереговыми течениями.

Складчатые нарушения проявляются в рельефе в зависимости от состава пород, глубины расчленения и длительности воздействия экзогенных сил.Все осадочные породы первоначально залегают горизонтальными слоями. Слой с постоянной толщиной (мощностью) и с одинаковыми физическими характеристиками называется пласт. У пласта выделяют кровлю и подошву. Нарушение горизонтального залегания пластов называется дислокацией. Без нарушения сплошности пласта: вогнутые – синклиналь, выпуклые – антиклиналь.

В наиболее простом случае антиклинали и синклинали находят прямое выражение в рельефе. То есть антиклиналям (положительным геологическим структурам) соответствуют возвышенности или хребты, а синклиналям (отрицательным геологическим структурам) — понижения в рельефе . Иногда на их месте формируется инверсионный (обращенный) рельеф, характеризующийся обратным соотношением между поверхностью и геологической структурой. На месте положительных геологических структур образуются отрицательные формы рельефа, и наоборот. Объясняется это тем, что верхняя часть антиклиналей начинает разрушаться под действием процессов денудации раньше, чем синклинали. Кроме того, в ядрах антиклиналей при изгибе пластов формируется повышенная раздробленность горных пород и их разрушение под действием внешних сил происходит интенсивнее.

Небольшие и относительно простые по строению складки выражаются в рельефе обычно невысокими компактными хребтами (Терский и Сунженский хребты Предкавказья и др.). Более крупные и сложные по внутреннему строению складчатые структуры — антиклинории и синклинории — представлены в рельефе крупными горными хребтами и разделяющими их понижениями (антиклинории Главного и Бокового хребтов Большого Кавказа, Копетдагский антиклинорий, Магнитогорский синклинорий на Урале и др.). Еще более крупные поднятия, состоящие из нескольких антиклинориев и синклинориев, называют мегантиклинориями. Они обычно образуют мегаформы рельефа, имеют облик горной страны, состоящей из нескольких хребтов и разделяющих их впадин (горные сооружения Большого и Малого Кавказа, соответствующие мегантиклинориям того же названия).

Складчатые процессы часто сопровождаются разрывными нарушениями.Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации) — это различные тектонические нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей геологических тел относительно друг друга (рис. 1.10). Простейшим видом разрывов являются единичные более или менее глубокие трещины. Наиболее крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на большую глубину (вплоть до верхней мантии) и имеющие значительную длину и ширину, называют глубинными разломами. Глубинные разломы представляют собой более или менее широкие зоны интенсивного дробления пород. В качестве особого типа сверхглубинных разломов выделяют рифты, уходящиее своими корнями в мантию.

Крупные складчатые нарушения обычно сочетаются с разрывными. Обособление антиклиналей (антиклинориев) и синклиналей (синклинориев) часто сопровождается образованием ограничивающих разломов со сдвигом блоков в различных направлениях. В результате образуются горст-антиклинали (горст-антиклинории), или грабен-синклинали (грабен-синклинории), которые, во многих случаях и определяют внутреннюю структуру складчато-глыбовых гор (рис. 1.10). Так, Главный и Боковой хребты Большого Кавказа являются сложно построенными горст-антиклинориями.

Рис. 1.10 Тектонические нарушения сплошности горных пород