МОРФОГРАФИЯ И МОРФОМЕТРИЯ РЕЛЬЕФА
Планетарные, а также мега- и макроформы рельефа могут рыть охарактеризованы площадью, которую они занимают. Безусловно, такая характеристика будет недостаточна для описания более мелких форм. Да и для форм высшего порядка наряду с площадью необходимы другие характеристики. Первая из них — это высота или глубина относительно уровня моря (так называемые абсолютные высоты или глубины). Наиболее общую характеристику (высот и глубин земной поверхности в целом дает гипсографическая
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%
Рис. I. Гипсографическая кривая (А) и обобщенный профиль дна океана (Б)
кривая1 (рис. 1). На этой кривой четко выделяется два основных гипсометрических уровня земной поверхности: материковый уровень и уровень, соответствующий ложу океана. Средняя высота поверхности Земли равна —2450 м, из чего следует, что для Земли в целом более характерны отрицательные гипсометрические характеристики. Ниже приведены средние высоты материков и глубины океанов.
Материки | Средняя высота, м | Океаны | Средняя глубина, м |
Евразия | Тихий | ||
Африка | Атлантический | ||
Северная Америка | Индийский | ||
Южная Америка | Северный Ледовитый | ||
Австралия | |||
Антарктида |
Для характеристики рельефа Земли в целом, а также отдельных регионов важное значение имеют не только средние, но и экстремальные отметки рельефа. Наивысшая точка Земли — вершина
горы Джомолунгма (в Гималаях) — имеет отметку 8880 м, самая большая глубина относится к Марианскому глубоководному желобу (Тихий океан) и равна 11034 м. Следовательно, максимальный размах высот на поверхности земного шара достигает почти 20 км.
Гипсометрическая характеристика — одна из важнейших характеристик рельефа. По степени возвышения поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (0—200 м) и возвышенный рельеф. Последний по характеру расчлененности подразделяется на высокие равнины, возвышенности, плоскогорья и горный рельеф. Горный рельеф по гипсометрии подразделяют на низкогорный (до 1000 м), среднегорный (1000—3000 м) и высокогорный (>3000 м) рельеф.
1 Для отдельных материков строятся гипсографические кривые поверхности материков, для океанов и морей — батиграфические кривые.
Гипсометрию дна морей и океанов называют батиметрией (от «батос» — глубина). По батиметрическим различиям выделяют неритовую зону морского дна (0—200 м глубины), батиальную (200—3000 м), абиссальную (3000—6000 м) и гипабиссальную (глубина более 6 тыс. м).
Описание планетарных форм, а также мега- и макроформ рельефа ведется обычно по обобщающим материалам — картам, сводкам или обработанным данным по геофизическому и геологическому строению. В полевых условиях геоморфологу чаще всего приходится заниматься описанием форм рельефа низших порядков. При таком описании фиксируется общий облик рельефа и внешний облик составляющих его форм, отмечаются их площади и линейные размеры (ширина, длина), абсолютные высоты и размах высот между соседними положительными и отрицательными формами рельефа (относительные высоты), описываются составляющие эти формы элементы — склоны и субгоризонтальные поверхности. Замеряются углы наклона этих поверхностей и указывается характер границ как между элементами в пределах одной формы, так и между соседними формами рельефа. Дается также характеристика плановых очертаний форм, их ориентировка, отмечается, какими породами сложены формы и как залегают эти породы, Морфографическая (качественная) и морфометрическая (количественная) характеристики рельефа не заканчиваются полевыми наблюдениями. В камеральных условиях на основе полевых материалов, а также топографических карт, аэро- и космических снимков может быть составлена целая серия так называемых морфометрических карт:
1. Карты густоты горизонтального расчленения. Наиболее простой способ построения такой карты сводится к определению длины эрозионной сети L на единицу площади Р—L/P. Показатели интенсивности расчленения подписываются на карте внутри квадратов, по которым велся подсчет длины эрозионной сети, и затем в соответствии с выбранной шкалой квадраты закрашиваются или заштриховываются. Обычно придерживаются правила: чем интенсивнее расчленение, тем темнее окраска или гуще штриховка (рис. 2). Можно также интенсивность расчленения показывать
Рис. 2. Картограмма густоты долинно-балочной сети (в километрах на 1 км2, по А. И. Спиридонову)
изолиниями, соединяющими отметки с одинаковыми показателями густотырасчленения. Другой способ определения густоты эрозионного расчленения основан на измерении расстояний между линиями водоразделов и днищами (тальвегами) ближайших эрозионных форм.
2 Картыглубины расчленения. Один из способов составления подобного рода карт заключается в том, что на топографической основе проводят границы элементарных бассейнов, а затем в каждом из них определяют амплитуду между самой высокой и самой низкойточками. Согласно полученным цифровым показателям и шкале условных знаков, площади бассейнов закрашиваются или заштриховываются, обычно, по правилу: чем больше глубина расчленения, тем темнее окраска или гуще штриховка.
Для определения глубины расчленения может быть использован и такой прием: по изучаемому профилю определяется разница между наиболее низкими и наиболее высокими точками профиля.
3. Карта общего показателя расчленения рельефа. Составление такой карты основано на подсчете по условным квадратам сумм длин горизонталей. Затем через центры квадратов, имеющих
одинаковую сумму длин горизонталей, проводятся соответствующие изолинии.
4.Карты крутизны земной поверхности. Показателями крутизны земной поверхности могут быть угол наклона и отвлеченная величина — уклон i, равный tga. Построение карты углов наклона
заключается в следующем. В соответствии с выработанной легендой и шкалой заложения на топографической карте проводят границы участков с соответствующими углами наклона земной поверхности. После выполнения этой работы карта раскрашивается или заштриховывается по указанному выше правилу. Если нужно найти уклон по профилю, находят тангенс угла a — отношение превышения верхней точки над нижней к горизонтальной проекции, расстояния
между этими точками.
Существуют и другие типы морфометрических карт, как и другие способы составления перечисленных выше карт.
По получаемым морфометрическим показателям выделяются следующие категории рельефа.
1. По густоте горизонтального расчленения (удаленности линий водоразделов от тальвегов эрозионных форм).
1000 м — слаборасчлененный рельеф
500—1000 м — среднерасчлененный рельеф
100—500 м — значительно расчлененный рельеф
50—100 м — сильнорасчлененный рельеф
<50 м — очень сильно расчлененный рельеф
2. По глубине вертикального расчленения.
Для плоских равнин
<2,5 м — нерасчлененный или мелкорасчлененный
2—5 м — среднерасчлененный
5—10 м — значительно расчлененный
Для холмистых равнин
10—25 м — мелкорасчлененный
25—50 м — среднерасчлененный
50—100 м — глубокорасчлененный
Для горных территорий
100—250 м — мелкорасчлененный
250—500 м —
00—1000 м — глубокорасчлененный
>1000 м — очень глубоко расчлененный
3. По крутизне земной поверхности.
Tg a | градусы |
0-0,01 | 0,5 |
0,01-0,02 | 0,5—1 |
0,02-0,07 | 1—4 |
0,07-0,12 | 4—7 |
0,12-0,4 | 7—24 |
0,4-0,7 | >24 |
Равнинный плоский
Равнинный волнистый
Равнинно-холмистый
Холмистый
Гористый
Горный
Выделенные морфометрические категории неявляются абсолютными, в особенности, если учитывать только какой-либо один показатель. Например, встречаются наклонные равнины, средний угол наклона поверхности которых может достигать 5°, но вместе с тем они не расчленены, поэтому их нельзя отнести к холмистым равнинам.
Морфографическая и морфометрическая характеристики рельефа имеют большое прикладное значение, так как без знания этих характеристик немыслимо строительство зданий и возведение сооружений, прокладка трасс железных и шоссейных дорог, проведение разного рода мелиоративных мероприятий и т. д.
Тщательное изучение морфографии и морфометрии рельефа имеет значительный научный интерес. Разнообразие морфографических и морфометрических показателей заставляет искать причину их различий, которая может заключаться в неоднородности геологического строения изучаемой территории, в характере и интенсивности новейших тектонических движений и современных экзогенных рельефообразующих процессов. В связи с научно-прикладной значимостью морфографические и морфометрические показатели являются важнейшей составной частью легенд и содержания общих геоморфологических карт.
Однако характеристика рельефа только по морфографическим и морфометрическим показателям недостаточна. При классификации рельефа по этим показателям в одной категории могут оказаться формы, имеющие сходный внешний облик, но различные по происхождению (например, моренный холм и эоловый бугор) и, напротив, близкие по генезису, но разные по внешнему облику формы окажутся разобщенными (например, овраг и конус выноса этого оврага).
ГЕНЕЗИС РЕЛЬЕФА
Главное исходное положение современной геоморфологии — представление о том, что рельеф формируется в результате взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов. Этот тезис является одновременно наиболее общим определением генезиса рельефа Земли вообще, но он, безусловно, остается слишком общим и должен быть детализирован при рассмотрении конкретных форм или комплексов форм рельефа.
Как уже говорилось выше, наиболее крупные формы рельефа — планетарные, мега- и макроформы, а в некоторых случаях и мезоформы — имеют эндогенное происхождение. Своим образованием они обязаны особенностям структуры земной коры.
Эндогенные и экзогенные процессы формирования рельефа взаимосвязаны. Экзогенные процессы в ходе своей деятельности либо усложняют, либо упрощают рельеф эндогенного происхождения. В одних случаях экзогенные агенты вырабатывают более мелкие мезо- и микроформы, в других — срезают неровности коренного рельефа, в-третьих — происходит погребение или усложнение эндогенного рельефа за счет образования различных аккумулятивных форм. Характер воздействия экзогенных агентов на рельеф эндогенного происхождения в значительной мере определяется тенденцией развития рельефа, т. е. тем, являются ли господствующими восходящие (положительные) движения земной коры или же преобладают нисходящие (отрицательные) движения.
По существующим представлениям основным источником энергии эндогенных рельефообразующих процессов является тепловая энергия, продуцируемая главным образом гравитационной дифференциацией и радиоактивным распадом вещества недр Земли.
Гравитация и радиоактивность, разогрев и последующее охлаждение недр Земли неизбежно ведут к изменениям объема масс веществ, слагающих мантию и земную кору. Расширение земного вещества в ходе нагревания приводит к возникновению восходящих вертикальных движений как в мантии, так и в земной коре. Земная кора реагирует на них либо деформациями без разрыва пластов (образованием складчатых нарушений, или пликативных дислокаций), либо разрывами и перемещением ограниченных разрывами блоков (дизъюнктивные дислокации) земной коры. Складчатые дислокации образуются также и в тех случаях, когда движение блоков влечет за собой вспучивание или сползание по склонам поднимающихся блоков пород, находящихся в пластичном или полупластичном состоянии.
Разрывы могут проникать в толщу коры, проходить сквозь нее и достигать очагов расплавления пород. Тогда гигантские трещины превращаются в каналы, по которым расплавленное вещество — магма - устремляется вверх. Если магма не достигает поверхности земли и застывает в толще земной коры, образуются интрузивные тела. Образование крупных интрузий — батолитов, штоков — неизбежно ведет к механическому перемещению вверх толщ перекрывающих их пород, т. е. также способствует образованию, пликативных или дизъюнктивных дислокаций. Не менее важно при этом динамическое (давление), термическое и химическое воздействие внедряющихся магматических пород на осадочные породы, которые превращаются в результате такого воздействия в метаморфические породы.
Излияние расплавленного материала на поверхность, сопровождаемое выбросами паров воды и газов, получило название эффузивного магматизма, или вулканизма.
Образование разломов в земной коре, мгновенные перемещения масс в недрах Земли сопровождаются резкими толчками, которые на поверхности Земли проявляются в виде землетрясений. Землетрясения— это одно из наиболее заметных простому наблюдателю проявлений современных тектонических процессов, протекающих в недрах Земли.
Итак, вертикальные колебательные движения земной коры, сопровождающиеся образованием разломов, перемещением блоков коры и складчатостью, глубинный магматизм, вулканизм и землетрясения — вот те рельефообразующие процессы, источником энергии которых являются внутренние силы Земли. Однако создаваемые этими процессами формы рельефа в нетронутом виде в природе встречаются редко, так как уже с момента своего зарождения они подвергаются воздействию экзогенных процессов, преобразуются ими.
Главный источник энергии экзогенных процессов — энергия Солнца, трансформируемая на земной поверхности в энергию движения воды, воздуха, материала литосферы. Во всех этих процессах принимает участие гравитационная энергия, и поэтому названные процессы не являются чисто экзогенными. К числу экзогенных процессов относятся рельефообразующая деятельность поверхностных текучих вод и водных масс океанов, морей, озер, растворяющая деятельность поверхностных и подземных вод, а также деятельность ветра и льда.
Существует также целая группа процессов, протекающих на склонах и получивших наименование склоновых. Наконец, есть еще две группы процессов, которые также можно отнести к экзогенным геоморфологическим процессам: рельефообразующая деятельность организмов, а также хозяйственная деятельность человека, роль которой как фактора рельефообразования по мере развития науки и техники становится все более значительной.
Перечисленные рельефообразующие процессы лишь в редких случаях протекают обособленно.
Довольно редко мы можем сказать, что та или иная форма рельефа образовалась и развивается в настоящее время под действием лишь одного какого-либо процесса. Поэтому при определении генезиса рельефа геоморфолог всегда или почти всегда сталкивается с вопросом, какому геоморфологическому процессу следует отдать предпочтение, какой из них следует считать ведущим и в наибольшей степени определяющим генезис рельефа. Трудности генетического анализа могут быть систематизированы в виде следующего перечня:
1. Рельеф Земли, как было отмечено выше, есть результат взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Однако такой ответ слишком общ и нуждается в конкретизации в каждом отдельном случае. На первом этапе такой конкретизации необходимо выяснить, какая же из этих групп процессов в данном случае превалирует. Это уже нелегкая задача, потому что, как показывают наблюдения, интенсивность тектонических и экзогенных процессов в целом соизмерима. Так, если средняя скорость тектонических процессов выражается миллиметрами или десятыми долями миллиметра в год, то и средняя скорость денудации земной поверхности
или аккумуляции продуктов денудации измеряется величинами того же порядка.
2.Нередко можно наблюдать, что рельеф, созданный в недавнем прошлом под воздействием одних агентов, в настоящее время подвержен воздействию других.
3.Часто встречаются случаи, когда рельеф формируется за счет совокупного влияния нескольких процессов, действующих примерно с одинаковой степенью интенсивности и дающих примерно равноценные результаты.
4.При выявлении генезиса форм рельефа разного порядка нередко приходится сталкиваться с таким явлением, когда крупная форма в целом обусловлена деятельностью эндогенных процессов,
а мелкие формы на ее склонах представляют результат деятельности экзогенных процессов. В этом случае, очевидно, вопрос о генезисе рельефа может решаться различно в зависимости от то
го, с крупной или мелкой формой рельефа мы имеем дело.
Перечисленные трудности в большинстве случаев преодолимы. Прежде всего, если решается вопрос о планетарных или мегаформах рельефа, то, несомненно, они в своих крупных чертах связаны с эндогенными процессами. Это можно сказать (с некоторыми исключениями) и о макрорельефе.
Из мезоформ лишь в отдельных, довольно редких случаях можно выделить такие формы, морфология которых целиком определена тектоническим процессом и не изменена экзогенными агентами. Мезоформы и более мелкие формы рельефа в подавляющем большинстве случаев оказываются связанными с экзогенными процессами, хотя проявление их в той или иной геологической обстановке может быть существенно различным. При этом в качестве ведущего процесса выделяется тот, который придал основные черты данной форме или данному комплексу форм рельефа, даже если в настоящий момент этот процесс перестал действовать. Для примера можно привести ледниково-аккумулятивный рельеф областей недавнего (позднеплейстоценового) оледенения, четвертичные морские или аллювиальные террасы. В настоящий момент эти образования подвержены воздействию других процессов, но, будучи ледниковыми, прибрежно-морскими или флювиальными формами, они еще в достаточной мере сохранили те морфологические черты, которые им придали недавно действовавшие процессы.
В тех случаях, когда в образовании той или иной формы или группы (комплекса) форм одновременно участвуют не один, а два или несколько факторов, вполне соизмеримых по своему морфологическому значению, следует говорить о сложном, комплексном происхождении рельефа.
Генезис рельефа определяется преимущественно в ходе полевых наблюдений, на основе которых устанавливаются характерные черты, свойственные различным генетическим типам рельефа, признаки выработанных или аккумулятивных форм рельефа. Кроме того, для выяснения генезиса аккумулятивных форм рельефа важное значение имеет всестороннее изучение слагающих их отложений. Аллювиальные, пролювиальные, морские отложения и т. д. обладают в большинстве случаев достаточно специфическим комплексом литологических и морфологических свойств, позволяющих судить о генезисе слагаемых ими аккумулятивных форм. Эти признаки будут более ясны из последующего рассмотрения различных генетических групп рельефа.
Дата добавления: 2015-07-06; просмотров: 2148;